检测技术 教学课件 作者 郑华耀 第十章　智能传感器.pptx

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1、第十章　智能传感器第一节　概　　述第二节　智能传感器概述和实例第三节　智能结构第一节　概　　述一、智能式传感器的概念与形式二、智能式传感器的构成与特点三、传感器的智能化实例一、智能式传感器的概念与形式传感器系统简单地说就是传感器、计算机和通信技术的结合，而传感器的智能化和智能传感器是其中的两种主要形式。智能传感器具有多功能、一体化、集成度高、体积小、适宜大批量生产、使用方便等优点，是传感器发展的必然趋势，它的发展将取决于材料、工艺水平的进一步提高。二、智能式传感器的构成与特点1.提高了传感器的精度2.提高了传感器

2、的可靠性3.提高了传感器的性能价格比4.促成了传感器多功能化1.提高了传感器的精度图10-1　智能式传感器的组成2.提高了传感器的可靠性集成传感器系统小型化，消除了传统结构的某些不可靠因素，改善了整个系统的抗干扰性能；同时它具有自诊断、自校准和数据存储功能(对于智能结构系统还有自适应功能)，具有良好的稳定性。3.提高了传感器的性能价格比在相同精度的需求下，多功能智能式传感器与单一功能的普通传感器相比，性能价格比明显提高，尤其是在采用较便宜的单片机后更为明显。4.促成了传感器多功能化智能式传感器可以实现多传感器多参

3、数综合测量，可编程扩大测量与使用范围；有一定的自适应能力，根据检测对象或条件的改变，相应地改变量程及输出数据的形式；具有数字通信接口功能，直接送入远地计算机进行处理；具有多种数据输出形式(如RS232串行输出，PIO并行输出，IEEE-488总线输出以及经D／A转换后的模拟量输出等)，适配各种应用系统。三、传感器的智能化实例1.智能式应力传感器2.智能式红外测温仪1.智能式应力传感器10M2.TIF1.智能式应力传感器10M3.TIF2.智能式红外测温仪图10-4　智能红外测温仪原理框图第二节　智能传感器概述和实

4、例一、智能传感器概述二、智能传感器实例一、智能传感器概述这种智能传感器是集传感器、信号调理电路和微型计算机于同一芯片上，对外界信息具有检测、逻辑判断、自行诊断、数据处理和自适应等综合能力的多功能传感器。它还具有与主机互相对话的功能，能自行选择最佳方案，并将已取得的大量数据进行分割处理，实现远距离、高速度、高精度的传输。二、智能传感器实例1.智能压力变送器2.智能温度传感器3.其他智能传感器1.智能压力变送器ST—3000的操作工具是智能现场通信器(SFC)，通过将手持SFC与变送器连接进行通信，用户可以方便地调节

5、变送器的有关参数，诊断变送器潜在的问题。由于这种通信方式可以在长达1500ｍ的远距离进行，缩短了变送器的维护时间，降低了维修成本，也避免了在危险现场的操作。ST—3000型智能压力变送器是世界上第一台智能变送器，开创了现场仪表的新纪元。2.智能温度传感器图10-5　DS1821的结构原理图2.智能温度传感器表10-1　温度与数据的对应关系2.智能温度传感器10M6.TIF2.智能温度传感器10M7.TIF2.智能温度传感器图10-8　智能加速度传感器原理图3.其他智能传感器目前以硅为基础的超大规模集成电路技术正加

6、速发展并日臻成熟，三维集成电路已成为现实。日本已开发出三维多功能的单片智能传感器，它已将平面集成发展为三维集成，实现了多层结构，如图10-7所示。芯片已将传感功能、逻辑功能、记忆功能等集成为一个系统。第三节　智能结构一、智能结构的概念和作用二、智能结构的组成三、光纤型智能结构实例一、智能结构的概念和作用图10-9　一种典型的智能结构一、智能结构的概念和作用图10-10　触觉传感器结构图1—压阻区　2—聚酰亚胺二、智能结构的组成1.传感器单元2.致动器单元3.信息处理和控制单元1.传感器单元传感器单元的作用是感受结

7、构状态的变化(如应变、位移)并转换为电信号。构筑的敏感材料是决定智能结构性能的重要因素，常用的有应变型材料(电阻应变片和半导体应变片)、压电型材料和光纤。2.致动器单元致动器单元的作用是在外加电信号的激励下，产生应变和位移变化，对原结构起驱动作用，从而使整体结构改变自身的状态或特性，实现自适应功能。目前可供使用的致动材料主要有五类：形状记忆合金、压电材料、电致和磁致伸缩材料以及电、磁流变体。3.信息处理和控制单元它是智能结构的关键组成部分，其作用是对来自传感器单元的各种检测信号进行实时处理，并对结构的各种状态(故

8、障、受力、温度等)进行判断，根据判断结果，按控制策略输出控制信号，控制致动单元。三、光纤型智能结构实例10M11.TIF三、光纤型智能结构实例图10-11　智能结构传感器布局习题与思考题1.智能式传感器在结构上和性能上各有什么特点？2.智能压力变送器有什么优点？3.对DS1821型智能温度变送器有哪两种工作模式？如何进行选择？4.智能结构主要包括哪些单元？各有什么作用？