隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。智能傳感器由傳感元件、信號調(diào)理電路控制器組成,具有數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、分析甚至決策功能。智能化可以提高傳感器的精度,降低功耗和體積,實現(xiàn)更輕松的組網(wǎng),從而擴大傳感器的應(yīng)用范圍,使其發(fā)展更加快速有效。
智能傳感器的概念:
智能傳感器是集成傳感器、執(zhí)行器和電子電路的智能設(shè)備,或集成傳感元件和微處理器,并具有監(jiān)控和處理功能的設(shè)備。智能傳感器比較大的特點就是輸出數(shù)字信號,方便后續(xù)計算處理。智能傳感器的功能包括信號感知、信號處理、數(shù)據(jù)驗證和解釋、信號傳輸和轉(zhuǎn)換等。主要部件包括A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、收發(fā)器、微控制器、放大器等。
什么是傳感器和智能傳感器?
傳感器是將特定物理量轉(zhuǎn)換為電信號以檢測、測量或指示它們的設(shè)備。當傳感器感應(yīng)到并發(fā)送信息時,執(zhí)行器開始工作。執(zhí)行器接收信號并設(shè)置其所需的動作,以便它可以在環(huán)境中動作。
智能傳感器是指能夠感知、收集判斷、分析和處理外部環(huán)境信息的智能傳感器設(shè)備。智能傳感器是具有信息采集、處理、交換、存儲和傳輸功能的多元件集成電路。它們是集成傳感器、通信模塊、微處理器、驅(qū)動程序和接口以及軟件算法的系統(tǒng)級設(shè)備。診斷和自我補償能力,以及感官融合和靈活的溝通能力。
智能傳感器的優(yōu)勢是什么?
自檢、自校準和自診斷:自診斷功能在開機時執(zhí)行自檢,并使用診斷測試來確定組件是否出現(xiàn)故障。
可根據(jù)使用時間在線修正,微處理器利用存儲的測量特性數(shù)據(jù)進行比對驗證。
感應(yīng)融合:智能傳感器可以同時測量多個物理和化學(xué)量,給出反映物質(zhì)運動規(guī)律的信息。例如,聚變液體傳感器可以同時測量介質(zhì)的溫度、流量、壓力和密度。機械傳感器如何同時測量物體某一點的三維振動加速度、速度、位移等。
精度高:智能傳感器具有信息處理功能,不僅可以通過軟件修正各種確定性系統(tǒng)誤差,還能對隨機誤差進行適當補償,降低噪聲,從而提高傳感器的精度。
高可靠性:集成傳感器系統(tǒng)消除了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一些不可靠因素,提高了整個系統(tǒng)的抗干擾性能。同時還具有診斷、校準、數(shù)據(jù)存儲等功能,穩(wěn)定性好。
性價比:同等精度要求下,多功能智能傳感器的性價比明顯高于單一功能的普通傳感器,尤其是在集成了更便宜的微控制器之后。
功能多樣化:智能傳感器可實現(xiàn)多傳感器、多參數(shù)綜合測量,通過編程擴展測量和使用范圍。它具有一定的自適應(yīng)能力,可以根據(jù)檢測對象或條件的變化,從輸出數(shù)據(jù)中相應(yīng)地改變范圍。
具有數(shù)字通訊接口功能,可直接發(fā)送到遠程計算機進行處理。具有多種數(shù)據(jù)輸出形式,適用于各種應(yīng)用系統(tǒng)。信號歸一化:傳感器的模擬信號由放大器歸一化,然后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
微處理器還以串行、并行、頻率、相位和脈沖等各種數(shù)字傳輸形式進行數(shù)字歸一化。
智能傳感器的需求增長驅(qū)動力:物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的日益普及汽車電氣化和智能化趨勢可穿戴消費電子產(chǎn)品的普及傳感器技術(shù)和MEMS制造工藝的進步在智能手機中越來越多地使用各種傳感器工業(yè)自動化和智能制造需求旺盛智慧城市、交通和樓宇智能。
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