智能传感器概念最早由美国宇航局在研制宇宙飞船过程中提出来,并于1979年构成产品。宇宙飞船上需求很多的传感器不断向地上或飞船上的处理器发送温度、方位、速度和姿势等数据信息,即使运用一台大型核算机也很难一起处理如此巨大的数据。况且飞船又约束核算机体积和分量,所以引入了散布处理的智能传感器概念。其思想是赋于传感器智能处理功用,以分管中央处理器会集处理功用。一起,为了削减智能处理器数量,一般不是一个传感器而是多个传感器体系装备一个处理器,且该体系处理器装备网络接口。
智能传感器的界说与功用
现在，智能传感器尚没有标准化的科学界说。概括许多学者的观念,笔者以为应仿照人的感官和大脑功用来界说智能传感器。本质上,它应界说为依据人工智能理论,运用微处理器完结智能处理功用的传感器。
智能传感器不只具有视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉功用,且应具有回忆、学习、思想、推理和判别等"大脑"才能。前者由传统的传感器来完结。此处的传统传感器的功用结构包含灵敏元件、调度电路和模数转换器(ADC),灵敏元件将描绘客观目标与环境状况或特性的物理量转换成电路元件参量或状况参量,调度电路将电路参量转换成电压信号并进行归一化处理以满意ADC动态规模。智能处理器应对ADC输出的数字信号进行智能处理,首要智能处理功用如下：
1)自补偿功用
依据给定的传统传感器和环境条件的先验常识,处理器运用数字核算办法,主动补偿传统传感器硬件线性、非线性和漂移以及环境影响要素引起的信号失真,以最佳地康复被测信号。核算办法用软件完结,到达软件补偿硬件缺点的意图。
2)自核算和处理功用
依据给定的间接丈量和组合丈量数学模型,智能处理器运用补偿的数据可核算出不能直接丈量的物理量数值。运用给定的核算模型可核算被测目标整体的核算特性和参数。运用已知的电子数据表,处理器可从头标定传感器特性。
3)自学习与自适应功用
传感器经过对被丈量样本值学习,处理器运用近似公式和迭代算法可认知新的被丈量值,即有再学习才能。一起,经过对被丈量和影响量的学习,处理器运用判别原则自适应地重构结构和重置参数。例如,自选量程,自选通道、主动触发、主动滤波切换和主动温度补偿等。
4)自确诊功用
因内部和外部要素影响,传感器功用会下降或失效,别离称为软、硬毛病。处理器运用补偿后的状况数据,经过电子毛病字典或有关算法可猜测、检测和定位毛病。
5)其它的常用功用包含用于数据交换通讯接口功用,数字和模拟输出功用及运用备用电源的断电维护功用等。
智能传感器的运用与方向
智能传感器已广泛运用于航天、航空、国防、科技和工农业出产等各个范畴中。例如,它在机器人范畴中有着宽广运用远景,智能传感器使机器人具有类人的五官和大脑功用,可感知各种现象,完结各种动作。
在工业出产中,运用传统的传感器无法对某些产品质量指标(例如,黏度、硬度、表面光洁度、成分、色彩及滋味等)进行快速直接丈量并在线操控。而运用智能传感器可直接丈量与产品质量指标有函数联系的出产过程中的某些量(如温度、压力、流量等),运用神经网络或专家体系技能树立的数学模型进行核算,可推断出产品的质量。
在医学范畴中,糖尿病患者需求随时把握血糖水平,以便调整饮食和打针胰岛素,避免其它并发症。一般测血糖时有必要刺破手指采血,再将血样放到葡萄糖试纸上,最终把试纸放到电子血糖计上进行丈量。这是一种既费事又苦楚的办法。美国Cygnus公司出产了一种"葡萄糖手表",其外观像一般手表相同,戴上它就能完结无疼、无血、接连的血糖测验。"葡萄糖手表"上有一块涂着试剂的垫子,当垫子与皮肤触摸时,葡萄糖分子就被吸附到垫子上,并与试剂发生电化学反响,发生电流。传感器丈量该电流,经处理器核算出与该电流对应的血糖浓度,并以数字量显现。
