先進(jìn)制造技術(shù)論文-文庫吧資料
2025-01-24 13:51本頁面
【正文】 感器今后,隨著硅微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展,新一代的智能傳感器的功能將會(huì)更加完善。多傳感器信息融合是指將經(jīng)過集成處理的多傳感器信息進(jìn)行合成,形成對外部環(huán)境某一特征的一種表達(dá)方式,經(jīng)過集成與融合的多傳感器信息能完善的、精確的反映被測對象的特征。通過網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)傳感器與傳感器之間、傳感器與執(zhí)行器之間、傳感器與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和共享[3]。測量和控制信息的交換在底層主要通過現(xiàn)場總線完成,高層數(shù)據(jù)交換則主要通過Internet等網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)[6]。因此其智能化程度很大部分取決于軟件的開發(fā)水平。6 智能傳感器的發(fā)展方向虛擬傳感器、網(wǎng)絡(luò)化和信息融合技術(shù)是智能化傳感器發(fā)展完善的三個(gè)重要方向。近年來,智能傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用在航天、航空、國防、科技和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域中,特別是隨著高科技的發(fā)展,智能傳感器備受青睞。由傳感器測量該電流,經(jīng)微處理器計(jì)算出與該電流對應(yīng)的血糖濃度,并以數(shù)字量顯示。美國加利福尼亞州的Cygnus公司生產(chǎn)了一種“葡萄糖手表”,其外觀就像普通手表一樣,戴上它就能實(shí)現(xiàn)無痛、無血、連續(xù)的血糖測試[5]。通常測血糖時(shí),必須刺破手指采血樣,再將血樣放在葡萄糖試紙上,最后把試紙放到專用儀器上進(jìn)行檢測。但這些質(zhì)量指標(biāo)與生產(chǎn)過程中的某些量(如:溫度、壓力、流量等)有著對應(yīng)關(guān)系,使用智能傳感器可根據(jù)檢測到的那些輔助變量信息,利用由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或?qū)＜蚁到y(tǒng)技術(shù)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算,從而推斷出產(chǎn)品的質(zhì)量。與傳統(tǒng)的傳感器相比,智能傳感器提高了檢測的準(zhǔn)確度,具有可設(shè)置靈活的檢測窗口、快捷方便的按鈕編程等優(yōu)點(diǎn),使傳統(tǒng)傳感器的適用范圍得到延伸。根據(jù)需要與可能,可將系統(tǒng)各個(gè)集成化環(huán)節(jié)(如敏感單元、信號調(diào)理電路、微處理器單元、數(shù)字總線接口)以不同的組合方式集成在兩塊或三塊芯片上,并裝在一個(gè)外殼里。敏感元件構(gòu)成陣列后,配合相應(yīng)圖像處理軟件,可以實(shí)現(xiàn)圖形成像且構(gòu)成多維圖像傳感器,這時(shí)的智能傳感器就達(dá)到了它的最高級形式?！〖苫瘜?shí)現(xiàn)這種智能傳感器系統(tǒng)是采用微機(jī)械加工技術(shù)和大規(guī)模集成電路工藝技術(shù),利用硅作為基本材料來制作敏感元件、信號調(diào)理電路以及微處理器單元,并把它們集成在一塊芯片上構(gòu)成的。自動(dòng)化儀表生產(chǎn)廠家原有的一套生產(chǎn)工藝設(shè)備基本不變,附加一塊帶數(shù)字總線接口的微處理器插板組裝而成,并配備能進(jìn)行通信、控制、自校正、自補(bǔ)償、自診斷等智能化軟件,從而實(shí)現(xiàn)智能傳感器功能。 非集成化實(shí)現(xiàn)非集成化智能傳感器是將傳統(tǒng)的基本傳感器、信號調(diào)理電路、帶數(shù)字總線接口的微處理器組合為一個(gè)整體而構(gòu)成的智能傳感器系統(tǒng)[5]。能實(shí)時(shí)、自動(dòng)地對系統(tǒng)進(jìn)行自我檢驗(yàn),分析、判斷所采集的數(shù)據(jù)的合理性,并給出異常情況的應(yīng)急處理(報(bào)警或故障提示).3 信噪比高、分辨力強(qiáng) 由于智能傳感器具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、記憶與信息處理功能,通過軟件進(jìn)行數(shù)字濾波、相關(guān)分析等處理,可以去除輸入數(shù)據(jù)中的噪聲,將有用信號提取出來。,保證了智能傳感器的高精度.2 可靠性與穩(wěn)定性好 智能傳感器能自動(dòng)補(bǔ)償因工作條件與環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化后所引起的系統(tǒng)特性的漂移,如:溫度變化產(chǎn)生的零點(diǎn)和靈敏度漂移。與標(biāo)準(zhǔn)參考基準(zhǔn)實(shí)時(shí)對比以自動(dòng)進(jìn)行整體系統(tǒng)標(biāo)定。7 能進(jìn)行判斷和決策處理.與傳統(tǒng)傳感器相比,智能傳感器的特點(diǎn)是:1 精度高 智能傳感器有多項(xiàng)功能來保證它的高精度,如。5 能進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、記憶與信息處理。3 能自動(dòng)采集數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。3 智能傳感器的功能與特點(diǎn)智能傳感器的功能概括起來主要有以下7個(gè):1 自校零、自標(biāo)定、自校正。溫度補(bǔ)償和校正都在并聯(lián)回路實(shí)現(xiàn),并聯(lián)回路能改變信號放大器的失調(diào)和增益[2]。響應(yīng)時(shí)間受A/D變換時(shí)間和補(bǔ)償時(shí)間限制。如果需要模擬輸出,可另外加一個(gè)D/A變換器。在硅器件中,溫度信號可直接從被測量傳感器提取出來,傳感器信號經(jīng)多路調(diào)制器送到A/D變換器,然后再送到微控器進(jìn)行信號的補(bǔ)償和校正。如圖1所示。后來的設(shè)計(jì)包括增強(qiáng)數(shù)字特性(如遠(yuǎn)距離通訊和可尋址能力)等,但研制工作還未涉及到制造過程所用的測試系統(tǒng)接口,這種接口可實(shí)現(xiàn)傳感器的批量生產(chǎn),從而大大降低傳感器成本。也可分開設(shè)置,以利用電子元器件和微處理器的保護(hù),尤其在測試環(huán)境較惡劣時(shí)更應(yīng)該分開設(shè)置。信息處理單元以微處理器為核心,接受基本傳感器的輸出,并對該輸出信號進(jìn)行處理,如標(biāo)度變
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1