智能傳感器及系統(tǒng)集成(編輯修改稿)
2025-01-31 00:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 能傳感器，可以同時測量靜壓、差壓和溫度三個參數(shù)。精度達(dá) ， 6個月總漂移不超過全量程的 %，量程比可達(dá)400： 1，阻尼時間常數(shù)在 0～ 32s間可調(diào)。目前該產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用。 ? 傳感器的結(jié)構(gòu)框圖如下： 差壓 靜壓 溫度 多 路 開 關(guān) A/D CPU D/A I/O ROM RAM PROM EEPROM 420mA 或 數(shù)字信號 ? 傳感部分由差壓、靜壓和溫度三個傳感器組成，該部分的輸出是三個參數(shù)的函數(shù)，設(shè)三個傳感器的輸出為 ? 由此可解得 ???????????P,SP,T)(fUP,SP,T)(fUP,SP,T)(fUTSPΔP321),( TSPP UUUFP ??? ? 以上由三個傳感器信號計算待測壓力的過程是在微處理器中通過軟件程序進(jìn)行的。在傳感器的制造過程中，待測壓力特征數(shù)據(jù)、環(huán)境溫度特征數(shù)據(jù)就、和靜壓數(shù)據(jù)需要事先存儲在 PROM中。這些特征數(shù)據(jù)由生產(chǎn)線的計算機(jī)采集并送入存儲器存儲。 ? 實(shí)際工作時，傳感器芯片上的三個傳感器的信號經(jīng)多路切換開關(guān)、調(diào)理電路以及 A/D轉(zhuǎn)換器，分別進(jìn)入 CPU。 CPU利用 ? PROM中的特征數(shù)據(jù)，對三種信號進(jìn)行程序運(yùn)算處理，最終產(chǎn)生一個高精度的特性優(yōu)異的待測壓力信號輸出。 ? 現(xiàn)場通信器具有以下功能： ? 對傳感器進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)，設(shè)定標(biāo)號、測量范圍、輸出形式和阻尼時間常數(shù)，不到現(xiàn)場就可調(diào)節(jié)變送器的參數(shù)； ? 傳感器的零點(diǎn)和量程校準(zhǔn)可以在現(xiàn)場進(jìn)行，不必拆卸傳感器，也不需要專門設(shè)備。 ? 對傳感器進(jìn)行診斷，進(jìn)行組態(tài)檢查、通信功能檢查、變送功能檢查、參數(shù)異常檢查，診斷結(jié)果傳送到現(xiàn)場通信器中顯示； ? 設(shè)定傳感器為恒流輸出，把傳感器當(dāng)作恒流源使用以便檢查系統(tǒng)中的其它傳感器或設(shè)備。 ? 二、 EJA差壓變送器 ? 系日本橫河電機(jī)株式會社與 1994年研制成功的高性能智能式差壓傳感器。它利用單晶硅諧振式傳感器原理，采用微電子機(jī)械加工技術(shù)（ MEMS)，精度達(dá)%，具有高穩(wěn)定性和高可靠性。 ? 其由膜盒組件和智能轉(zhuǎn)換部件組成。膜盒組件包括膜盒、單晶硅諧振式傳感器和特性修正存儲器。 ? 原理圖如下： 單晶硅 諧振式 傳感器 特性 修正 傳感器 CPU A/D D/A 內(nèi)置存儲器 420mA DC 及數(shù)字信號 膜盒組件 數(shù)據(jù)處理部件 Δp ? 單晶硅諧振式傳感器的兩個 H型諧振梁將差壓、壓力信號分別轉(zhuǎn)換成頻率信號，送到脈沖計數(shù)器中，再將兩頻率之差直接送到 CPU中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成與輸入信號相對應(yīng)的 420mA電流信號。 ? 膜盒組件中的特性修正存儲器存儲傳感器的環(huán)境溫度、靜壓及輸入輸出特性的修正數(shù)據(jù)， CPU利用它們進(jìn)行溫度補(bǔ)償，校正靜壓及輸入輸出特性。 ? 三、 8800 A型卡曼旋渦流量變送器 ? 這是美國 Rosemount公司的智能傳感器。它利用“卡曼渦流”現(xiàn)象測定流量，即當(dāng)管道中裝設(shè)柱狀阻擋物時，流體流過時形成兩列旋渦，旋渦出現(xiàn)的頻率與流量成正比。 ? 該變送器利用應(yīng)力檢測法測量旋渦頻率，在柱狀物的后部插入嵌有壓電元件的桿，當(dāng)旋渦沖擊桿端時形成彎矩，壓電元件出現(xiàn)電荷，電荷經(jīng)放大器放大后，經(jīng)濾波、 A/D轉(zhuǎn)換后送入數(shù)字式跟蹤濾波器。 ? 它能跟蹤旋渦的頻率對噪聲進(jìn)行抑制，使濾波后的數(shù)字信號正確反映流量值。 CPU接收跟蹤濾波的數(shù)字信號進(jìn)行處理后送 D/A轉(zhuǎn)換器輸出 420mA的電流。 ? 8800 A型卡曼旋渦流量變送器具有自診斷、溫度校正等功能，通過現(xiàn)場通信器進(jìn)行組態(tài)。 ? 超聲智能測距傳感器 ? 美國 Merritt系統(tǒng)公司（ MSI）開發(fā)了兩種超聲智能測距傳感器，一種測量范圍為1503000mm，采樣頻率為 40Hz，精度為；另一種是高精度型，測量范圍為25600mm，采樣頻率為 200Hz，精度為。 ? 傳感器內(nèi)有以 CPU為中心的數(shù)據(jù)處理電路，通過測量超聲波從傳感器到目標(biāo)再返回所需要的時間，計算傳感器到達(dá)目標(biāo)的距離。 ? 多路光譜分析智能傳感器 ? 它可以從人造衛(wèi)星攝取地球表面的圖像，通過反射型繞射光柵，由 CCD固態(tài)攝像傳感器轉(zhuǎn)換成電信號，即可進(jìn)行多路光譜分析，測量數(shù)據(jù)由 CPU解析和統(tǒng)計處理，可得到氣象方面的各種信息。 ? 機(jī)器人視覺傳感器 ? 它利用 CCD圖像傳感器，將工作信號經(jīng)微機(jī)處理，獲得重心坐標(biāo)、面積、最大尺寸等數(shù)據(jù)即確定工件位置，并由母線系統(tǒng)輸送到顯示器再經(jīng)數(shù)摸轉(zhuǎn)換器后輸入到控制系統(tǒng)控制機(jī)器人動作。 第九章（ 2） 測試系統(tǒng)集成設(shè)計與性能評價 一、 測試系統(tǒng)集成設(shè)計原則與步驟 現(xiàn)代測試系統(tǒng)的設(shè)計過程就是對系統(tǒng)各單元模塊的參數(shù)反復(fù)進(jìn)行預(yù)估選擇、性能評價的過程，以使按最終確定的參數(shù)建立起的系統(tǒng)達(dá)到預(yù)定的技術(shù)目標(biāo)。 ? 單元模塊的選擇與優(yōu)化 ? 現(xiàn)代測試系統(tǒng)
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