目前,国际传感器领域对“SmartSensor”的定义已形成基本共识,但中文翻译尚未达成定论。 本文中使用的术语“智能传感器”仅供个人参考。 从功能上看,智能传感器具有一种或多种敏感功能,可以完成信号检测、变换处理、逻辑判断、函数计算、双向通信等。 它们可以在内部实现自测试、自校准、自补偿、自诊断以及具有上述部分或全部功能的设备。
从使用角度来看,传感器的准确性、稳定性和可靠性至关重要。 长期以来,大部分研究工作都集中在硬件上。 尽管人们不断采用新材料开发敏感器件,改进传感器芯片的制造工艺来提高芯片的质量,并通过外部电路补偿方法改善传感器的线性度、稳定性和输出漂移。 ,但并没有根本性的突破。
20世纪70年代,微处理器的成就举世瞩目,带来了一场数字革命,对仪器仪表的发展起到了巨大的推动作用。 例如,随着20世纪90年代虚拟仪器(VXI)的快速发展,基于微机的测量和控制系统需要传感器提供数据以做出实时决策。 随着系统自动化程度和复杂程度的提高,对传感器的综合精度、稳定性、可靠性和响应速度的要求越来越高。 传统传感器功能单一、性能不适应、无法满足多样化的测试要求。 为此,传感器采用微处理器智能技术。 20世纪80年代末,人们将微加工技术应用到传感器上,产生了新概念传感器“SmartSensor”——智能传感器。
智能传感器的功能是通过模拟人类感官和大脑的协调动作,结合测试技术的长期研究和实践经验提出的。 它是一个相对独立的智能单元。 它的出现缓解了原本对硬件性能的苛刻要求,在软件的帮助下,传感器的性能可以得到很大的提升。
1、复合敏感功能----我们观察周围的自然现象。 常见的信号包括声、光、电、热、力、化学等。敏感元件的测量一般有两种方式:直接测量和间接测量。 智能传感器具有复合功能,可以同时测量多个物理量和化学量,提供更全面反映物质运动模式的信息。 例如,美国加州大学开发的复合液体传感器可以同时测量介质的温度、流量、压力和密度。
2、自检、自校准、自诊断功能——普通传感器需要定期检查和校准,以保证正常使用时有足够的精度。 这些任务一般需要将传感器从使用现场拆卸下来并送往实验室或检验部门进行。 在线测量传感器出现异常无法及时诊断。 随着智能传感器的使用,这种情况得到了极大的改善。 首先,自诊断功能在接通电源时进行自检,并进行诊断测试以确定部件是否有故障。 其次,可以根据使用时间进行在线校准,微处理器利用EPROM中存储的测量特征数据进行比较和校准。
3、信息存储与传输——随着全智能分布式控制系统(SmartDistributedSystem)的快速发展,要求智能单元具有通信功能,利用通信网络以数字形式进行双向通信。 这也是传感器智能化的关键标志之一。 。 智能传感器通过发送测试数据或接收指令来实现各种功能。 如增益设置、补偿参数设置、内部检测参数设置、测试数据输出等。