智能傳感技術(shù)ppt課件(已修改)
2025-01-26 19:55 本頁(yè)面
【正文】 1 鄧俊、吳麗花 任課老師：劉桂雄 教授，博導(dǎo) 鄧俊、吳麗花 任課老師：劉桂雄 教授，博士生導(dǎo)師 《 現(xiàn)代傳感技術(shù)與系統(tǒng) 》 第十四章 智能傳感技術(shù) 1 智能傳感器概述 2 智能傳感器的關(guān)鍵技術(shù) 3 智能傳感器系統(tǒng)的總線標(biāo)準(zhǔn) 4 智能傳感技術(shù)新發(fā)展 傳統(tǒng)傳感器 是指：能感受規(guī)定的被測(cè)量， 定規(guī)律 轉(zhuǎn)換成可用 輸出信號(hào) 的器件或裝置。通常由 敏感元件 和 轉(zhuǎn)換器件 組成。 智能傳感器 定義為：集成有 傳感器 ，帶有 微處理器 ，具有 信息監(jiān)測(cè) 與 處理功能 的器件或裝置叫智能傳感器。智能傳感器是由 傳統(tǒng)的傳感器 和 微處理器 (或微計(jì)算機(jī) )相結(jié)合而構(gòu)成的．它充分利用微處理器的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理．并能對(duì)它的內(nèi)部行為進(jìn)行調(diào)節(jié)．使采集的數(shù)據(jù)最佳。 知識(shí)點(diǎn) 1 什么是智能傳感器 微處理器 是智能傳感器的 核心 ，它不但可以對(duì)傳感器的 測(cè)量數(shù)據(jù) 進(jìn)行 計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理 ，還可以通過(guò) 反饋回路 對(duì)傳感器進(jìn)行 調(diào)節(jié) 。由于微處理器充分發(fā)揮各種軟件的功能，可以完成硬件難以完成的任務(wù)，從而 大大降低了傳感器制造的難度 ， 提高傳感器的性能 ， 降低成本 。 被 測(cè) 量傳感器信號(hào)調(diào)理電路前 處 理 后 處 理數(shù) 據(jù) 輸 入 準(zhǔn) 備 ：數(shù) 據(jù) 的 調(diào) 整 、 選 擇 等數(shù) 據(jù) 的 處 理 ：分 析 、 保 存 等數(shù) 據(jù) 輸 出 準(zhǔn) 備 ：輸 出 格 式 和 界 面 定 制 等軟件部分微處理器輸出接口數(shù)字量輸出智能傳感器比傳統(tǒng)傳感器在功能上有極大提高，幾乎包括 儀器儀表 的全部功能，主要表現(xiàn)在： ⑴ 邏輯 判斷 、統(tǒng)計(jì) 處理 功能 ⑵ 自檢、 自診斷 和自校準(zhǔn)功能 ⑶ 軟件組態(tài)功能 ⑷ 雙向通信和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出的功能 ⑸ 人機(jī)對(duì)話 功能 ⑹ 信息 存儲(chǔ) 與 記憶 功能 這些功能決定了智能傳感器具有高的 準(zhǔn)確性 、 靈活性 、 可靠性 以及 性價(jià)比 。 知識(shí)點(diǎn) 2 智能傳感器的基本功能 智能傳感器具有通過(guò)軟件對(duì)前端傳感器進(jìn)行 非線性 的自動(dòng)校正功能，即能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器 輸入 輸出的線性化 。 傳 感 器 微 處 理 器A / D調(diào) 理 電 路xuxx y = xu智能傳感器線性化校正原理框圖 ux0xiuixiu0uix0xy智能傳感器輸入 輸出特性線性化原理 知識(shí)點(diǎn) 3 如何處理非線性問(wèn)題 非線性自動(dòng)校正方法主要有 查表法 、 曲線擬合法 和 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 三種 查表法是一種分段線性插值方法。根據(jù)準(zhǔn)確度要求對(duì)非線性曲線進(jìn)行分段，用若干折線逼進(jìn)非線性曲線。插值表達(dá)式的通式為： xiu0uixYi=xi=xk+(xk+1xk)(uiuk)/uk+1uk 曲線擬合法通常采用 n次多項(xiàng)式 來(lái)逼近反非線性曲線，多項(xiàng)式方程的各個(gè)系數(shù)由 最小二乘法 確定。步驟如下： ① 對(duì)傳感器及其調(diào)理電路進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)標(biāo)定，得到 校準(zhǔn)曲線 。 ② 設(shè)反非線性曲線擬合 多項(xiàng)式方程 為： Xi(ui)=a0+a1ui+a2ui2+…+ anuin ③ 根據(jù)最小二乘法原則求解待定系數(shù)。 曲線擬合法的 缺點(diǎn) 在于當(dāng)有噪聲存在時(shí)，利用最小二乘法原則確定待 定系數(shù)時(shí)可能會(huì) 遇到病態(tài)而無(wú)法求解。 智能傳感器自診斷技術(shù)俗稱“ 自檢 ”，要求對(duì)智能傳感器自身各部件，包括軟件和硬件進(jìn)行檢測(cè)，如 ROM、 RAM、寄存器、插件、A/D及 D/A轉(zhuǎn)換電路及其它硬件資源等的自檢驗(yàn)，以及驗(yàn)證傳感器能否正常工作，并顯示相關(guān)信息。 對(duì)傳感器進(jìn)
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