智能传感器把“感知”与“认知”结合起来,起到人体的“五感”功用的效果,要感知各种现象,并完结判别、推理、辨别功用,终究完结各种动作与使命,全程自动化。
智能传感器,指具有信息检测、信息处理、信息回忆、逻辑思维和判别功用的传感器。不只具有传统传感器的各种功用,并且还具有数据处理、故障确诊、非线性处理、自校对、自调整以及人机通讯等多种功用。
智能传感器由什么组成?
经过多年的开展,智能传感器已进化到第四代智能传感器,一般由传感器模块、核算模块、通讯模块与电源模块组成。如果把智能传感器类比人体体系,能够更好地了解智能传感器的结构组成。传感模块(相当于耳鼻等感觉器官)承受被丈量信号;然后经过通讯模块(相当于人的神经网络)传递给核算模块(相当于人体大脑),进行一系列的信号处理;终究把处理结果输出给执行器(相当于肢体)做出相应动作。
即:
传感器模块担任信息收集,类比人体的感觉器官;
通讯模块担任信号传输,类比人体的神经网络;
核算机模块担任信息处理,类比人体的大脑。
智能传感器把“感知”与“认知”结合起来,起到人体的“五感”功用的效果,要感知各种现象,并完结判别、推理、辨别功用,终究完结各种动作与使命,全程自动化。
智能传感器都有哪些特色?
与传统传感器比较,智能传感器有着精度高、可靠性强、微型化和低功耗等特色。
精度高:智能传感器能够经过自动校零去除零点差错,与规范参阅基准实时比照以自动进行全体体系标定,自动进行全体体系的非线性等体系差错的校对,经过对收集的很多数据的处理以消除偶然差错,确保智能传感器有较高的精度。
可靠性高和稳定性强:智能传感器能自动补偿因作业条件与环境参数改变引起的体系特性的漂移,比方温度改变发生的零点与灵敏度的漂移;在被测参数改变后能自动转换量程;能实时自动进行体系的自我查验,剖析判别数据的合理性,并给出异常状况的应急处理计划等。
高信噪比和高分辩率:智能传感器具有数据贮存、回忆与信息处理的功用,可经过软件进行数字滤波、数据剖析等,故能够除掉数据中的噪声,提取出有用信号;也可经过数据交融和神经网络技能,消除多参数状况下穿插灵敏度的影响,然后确保对特定参数的丈量有较高的分辩才能。
自适应才能强:智能传感器可依据体系作业的状况来决议计划各部分的供电状况、优化与上位核算机的数据传送速率,确保体系作业在最优低功耗状况。
性价比高:智能传感器不像传统传感器那样寻求传感器自身的完美,对传感器各个环节进行精心规划与调试,而是结合微处理器和微核算机,选用贱价的集成电路工艺和MEMS工艺,加上强壮的软件,来完结相应的功用,所以相对于传统传感器,智能传感器具有很高的性能价格比。
微型化:跟着微电子技能的敏捷推行,智能传感器正朝着小和轻的方向开展,以满意航空、航天、国防、小型化工业与民用设备的需求。
低功耗:智能传感器遍及选用大规模或超大规模的CMOS电路,使传感器的耗电量大为下降,有的可用叠层电池乃至扣子电池供电,而待机形式的规划更是让智能传感器的功耗降至更低。
智能传感器是怎么完结的?
现在智能传感器完结的途径首要有三种,别离对错集成化完结、混合完结和集成化完结。这三类传感器的技能难度顺次添加,集成化的程度越高,传感器智能化的程度就越高。
非集成式智能传感器
非集成化智能传感器,也叫传感器的智能化,指将传统的传感器(选用非集成化工艺制成的)与信号处理电路、带数据总线接口的微处理器组合在一起而构成的智能传感器。由于是在传统传感器后经信号处理电路及有数据总线接口的微处理器而构成,所以集成度较低,技能壁垒低,不适用于微型化产品范畴,不属于新式智能传感器。
混合式智能传感器
混合式智能传感器指依据需求,将体系各集成化环节(灵敏元件、信号调度电路、数字总线接口)以不同组合方法集成在不同的芯片上,并封装在一个外壳内,是智能传感器的首要品种,被广泛运用。
集成智能传感器
集成化智能传感器指运用集成电路工艺和MEMS微机技能将传感器灵敏元件、信号调度电路、数字总线接口等体系模块集成到一芯片上,封装在一个外壳内的传感器。它内嵌了规范的通讯协议和规范的数字接口,运用传感器具有信号提取、信号处理、双向通讯、逻辑判别和核算等多种功用。
集成智能传感器是21世纪最具代表性的高新技能成果之一,也是当今世界科技界研讨的热门。跟着微电子技能的飞速开展和微米、纳米技能的面世,大规模集成电路工艺日臻完善,集成电路的集成度越来越高。集成智能传感器现已成功使各种数字电路芯片、模仿电路芯片、微处理器芯片和存储电路芯片等芯片的价格大幅下降,促进了集成智能传感器的落地运用。
MEMS传感器是现在智能化程度最高的传感器。MEMS技能是在传统半导体资料和工艺根底上,微米操作范围内,将在一个硅片根底大将传感器、机械元件、致动器与电子元件结合在一起的技能,是现在前沿微型传感器的干流计划。
集成智能传感器具有多功用、一体化、精度高、适宜于大批量出产、体积小和便于运用等长处,是未来智能传感器继续开展的方向。
除了以上三种干流的完结途径外,智能传感器在技能上,还有以下5种完结途径。
①选用新的检测原理和结构完结。经过微机械精密加工工艺规划新式构,使之能实在反映实测目标的完好信息,例如3D加速度传感器和3D轴陀螺仪便是运用这种方法完结传感器智能化。
②运用人工智能资料完结。运用人工智能资料的自适应、自确诊、自完善、自调理、自修正和自学习的特性,制作智能传感器,例如半导体陶瓷、回忆合金、氧化物薄膜等人工智能资料。
③选用软件化技能完结。传感器和微处理器相结合的智能传感器,运用核算机软件编程的优势,完结对丈量数据的信息处理功用。比方运用软件核算完结非线性校对、自补偿、自校准,进步传感器的精度;用软件完结信号滤波,简化硬件、进步信噪比;运用人工智能、神经网络、含糊理论等,使传感器具有更高智能即剖析、判别、自学习等功用。
④经过多传感器信息交融技能完结。多传感器体系经过多个传感器取得更多品种和数量的传感数据,经过处理得到多种信息,然后对环境进行愈加全面和精确的描绘。
⑤经过网络化完结。智能传感器与通讯网络技能相结合,可构成网络化智能传感器。网络化传感器使传感器由单一功用、单一检测向多功用和多点检测开展;从被迫检测向自动进行信息处理方向开展;从就地丈量向远距离实时在线测控开展。