《傳感器技術 教學課件作者 陳建元 第九章 智能傳感器》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《傳感器技術 教學課件作者 陳建元 第九章 智能傳感器（31頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、新型傳感器 第九章智能傳感器新型傳感器本課程主要內容n第九章 智能傳感器n9.1 智能傳感器概述n9.2 智能傳感器的構成、功能與特點n9.3 智能傳感器的實現(xiàn)途徑n9.3.1 集成化n9.3.2 軟件化n9.3.2.1 非線性自校正技術n9.3.2.2 軟件抗干擾技術n9.3.2.3 自補償技術n9.3.2.4自檢技術n9.3.3 多傳感器信息融合n9.3.3.1多傳感器信息類型及其融合方法n9.3.3.2 多傳感器信息融合過程n9.3.3.3多傳感器信息融合結構n9.3.3.4 多傳感器信息融合方法n9.3.3.5 多傳感器融合實例n9.3.4 網(wǎng)絡化n9.3.4.1基于現(xiàn)場總線的智能傳感

2、器n9.3.4.2基于IEEE1451標準的網(wǎng)絡化智能傳感器n9.4典型智能傳感器簡介新型傳感器參考資料n徐甲強，張全法，范福玲，傳感器技術（下冊）徐甲強，張全法，范福玲，傳感器技術（下冊）M，哈爾濱：，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004年年n王軍，蘇劍波，席裕庚，多傳感器融合綜述王軍，蘇劍波，席裕庚，多傳感器融合綜述J，數(shù)據(jù)采集與處，數(shù)據(jù)采集與處理，理，2004年第年第19卷第卷第1期期n龔瑞昆，李奇平，改善傳感器特性的軟件處理方法龔瑞昆，李奇平，改善傳感器特性的軟件處理方法J，成都電，成都電子機械高等專科學校學報，子機械高等專科學校學報，2001，n劉君華，智能傳

3、感器系統(tǒng)劉君華，智能傳感器系統(tǒng)M，西安：西安電子科技大學出版社，西安：西安電子科技大學出版社，1999年年n沙占友，智能傳感器系統(tǒng)設計與應用沙占友，智能傳感器系統(tǒng)設計與應用M，電子工業(yè)出版社，電子工業(yè)出版社，2004年年n王君，凌振寶，傳感器原理及檢測技術王君，凌振寶，傳感器原理及檢測技術M，長春：吉林大學出，長春：吉林大學出版社，版社，2003年年n劉國漢，韓根亮，張建華，網(wǎng)絡化智能傳感器劉國漢，韓根亮，張建華，網(wǎng)絡化智能傳感器J，甘肅科技，甘肅科技，2003,vol.19(9)：46-47 新型傳感器課程特點n注重物理概念和應用背景，避免空洞理論和復雜公式；n內容實用，多來自工程實際問題；

4、n重點培養(yǎng)（基本理論、分析方法和問題解決能力等）。新型傳感器第九章智能傳感器第九章智能傳感器.智能傳感器概述智能傳感器概述。智能傳感器是指具有信息檢測、信息處理、信息智能傳感器是指具有信息檢測、信息處理、信息記憶、邏輯思維和判斷功能的傳感器。記憶、邏輯思維和判斷功能的傳感器。新型傳感器9.2 智能傳感器的構成、功能與特點智能傳感器的構成、功能與特點 新型傳感器 新型傳感器 新型傳感器智能傳感器的功能智能傳感器的功能具有自動調零、自校準、自標定功能。智能傳感器不僅能夠自動檢測各種被測參數(shù)，還能進行自動調零、自動調平衡、自動校準，某些智能傳感器還能自動完成標定工作。具有邏輯判斷和信息處理能力，能對

5、被測量進行信號調理和信號處理（對信號進行預處理、線性化、或對溫度、靜壓力等參數(shù)進行自動補償?shù)龋?。具有自診斷功能。智能傳感器通過自檢軟件，能對傳感器和系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行定期或不定期的檢測，診斷出故障的原因和位置并做出必要的響應。具有組態(tài)功能，使用靈活。在智能傳感器系統(tǒng)中可設置多種模塊化的硬件和軟件，用戶可通過微處理器發(fā)出指令，改變智能傳感器的硬件模塊和軟件模塊的組合狀態(tài)，完成不同的測量功能。具有數(shù)據(jù)存儲和記憶功能，能隨時存取檢測數(shù)據(jù)。具有雙向通信功能，能通過各種標準總線接口、無線協(xié)議等直接與微型計算機及其它傳感器、執(zhí)行器通信。新型傳感器智能傳感器的優(yōu)點智能傳感器的優(yōu)點精度高精度高測量范圍很寬，并

6、具有很強的過載能力。測量范圍很寬，并具有很強的過載能力。高信噪比高、高分辨力。高信噪比高、高分辨力。高可靠性與高穩(wěn)定性高可靠性與高穩(wěn)定性 自適應性強智能傳感器具有判斷、分析與處理功能自適應性強智能傳感器具有判斷、分析與處理功能 性價比高性價比高 超小型化、微型化超小型化、微型化 低功耗低功耗 新型傳感器智能傳感器的實現(xiàn)途徑智能傳感器的實現(xiàn)途徑1）采用新的檢測原理和結構實現(xiàn)信息處理的智能化。2）應用人工智能材料實現(xiàn)信息處理的智能化 利用人工智能材料的自適應、自診斷、自修復、自完善、自調節(jié)和自學習特性，制造智能傳感器。3）集成化 集成智能傳感器是利用集成電路工藝和微機械技術將傳感器敏感元件與功能強

7、大的電子線路集成在一個芯片上（或二次集成在同一外殼內），通常具有信號提取、信號處理、邏輯判斷、雙向通訊等功能。4）軟件化 5）多傳感器信息融合技術 6）網(wǎng)絡化 新型傳感器1）傳感器信號調理器 UZZ9000的內部框圖 新型傳感器2）傳感器信號處理系統(tǒng) MMX1460傳感器信號處理系統(tǒng)內部框圖 新型傳感器開環(huán)式非線性補償儀表框圖 課外自學新型傳感器 數(shù)字濾波器的設計數(shù)字濾波器的設計1）設計步驟設計數(shù)字濾波器時，一般可按以下步驟來進行：首先，干擾信號的特征來選擇合適的數(shù)字濾波器；建立其典型的差分方程數(shù)學模型，并對差分方程進行Z變換，寫出其Z傳遞函數(shù)；根據(jù)有用信號和干擾信號的頻率特征，來確定系統(tǒng)所期

8、望的通頻帶；根據(jù)Z傳遞函數(shù)，確定其幅頻特性和相頻特性，再對Z進行反變換，求出濾波器的線性離散方程；按照線性差分方程來編制相應的軟件，最終實現(xiàn)數(shù)字濾波器的功能。所設計的數(shù)字濾波器特性，可用MATLAB軟件進行仿真。新型傳感器）數(shù)字濾波器的軟件設計程序判斷濾波9.3.2.2 軟件抗干擾技術器（即限幅濾波法）中位值濾波法算術平均濾波法遞推平均濾波法防脈沖干擾平均濾波法一階滯后濾波法 新型傳感器包括溫度補償和頻率補償溫度補償?shù)那€擬合法的過程與步驟與前非線性校正類似。在未知傳感器動態(tài)特性時，則可以采用神經(jīng)網(wǎng)絡方法進行頻率補償。新型傳感器智能傳感器的自檢過程一般按照如下方法進行：1、檢測零點漂移2、A/

9、D自檢3、D/A自檢4、差動放大器電路的自檢可通過以下四部完成5、ROM自檢6、RAM自檢新型傳感器信息融合的3個核心方面，1）信息融合是在幾個層次上完成對多源信息的處理過程，其中各個層次都表示不同級別的信息抽象；2）信息融合處理包括探測、互聯(lián)、相關、估計以及信息組合；3）信息融合包括較低層次上的狀態(tài)和身份估計，以及較高層次上的整個戰(zhàn)術態(tài)勢估計。新型傳感器冗余信息冗余信息：冗余信息是指由一組傳感器(或一個傳感器多次觀測)獲得的關于同一環(huán)境特征的信息?；パa信息互補信息：互補信息就是兩個或多個獨立的傳感器所提供的、從不同側面描述同一對象或環(huán)境的、彼此間又不相互重復的多個信息。協(xié)同信息協(xié)同信息：協(xié)同

10、信息是指在多傳感器系統(tǒng)中，傳感器獲得的相互依賴或相互配合的信息。新型傳感器新型傳感器(a)串聯(lián)形式 （b）并聯(lián)形式 （c）混合形式 典型的傳感器組織結構圖新型傳感器典型的信息融合層次典型的信息融合層次新型傳感器融合處理是將多維輸入數(shù)據(jù)根據(jù)信息融合的功能，在不同融合層次上采用不同的數(shù)學方法，對數(shù)據(jù)進行綜合處理，最終實現(xiàn)融合。多傳感器信息融合的數(shù)學方法很多，常用的方法可概括為概率統(tǒng)計方法和人工智能方法兩大類。與概率統(tǒng)計有關的方法包括：估計理論、卡爾曼濾波、假設檢驗、貝葉斯方法，統(tǒng)計決策理論以及其他變形的方法。而人工智能類則有模糊邏輯理論、神經(jīng)網(wǎng)絡、粗集理論、專家系統(tǒng)等。新型傳感器控制和信息融合計算

11、機自主移動裝配機器人裝配機械手力覺傳感器觸覺傳感器視覺傳感器超聲波傳感器激光測距傳感器新型傳感器 網(wǎng)絡化智能傳感器的基本結構 新型傳感器基于現(xiàn)場總線的智能傳感器技術簡圖 新型傳感器 通用分布式測試和控制系統(tǒng) 新型傳感器 基于IEEE1451.2的網(wǎng)絡傳感器結構 新型傳感器 PPT、PPTR系列智能壓力傳感器的內部電路框圖 新型傳感器1、什么是智能傳感器？與傳統(tǒng)傳感器相比其突出特點有哪些？2、簡述智能傳感器的主要形式和結構。3、智能傳感器的軟件實現(xiàn)方法有哪些？4、為什么要對傳感器進行頻率補償，利用軟件方法進行頻率補償?shù)耐緩接心男?、智能傳感器的硬件實現(xiàn)方法有哪些？6、智能傳感器的軟件實現(xiàn)和硬件實現(xiàn)相比各有何優(yōu)勢？7、多傳感器信息融合的作用是什么？簡述幾種典型的多傳感器信息融合算法。8、智能傳感器網(wǎng)絡化的意義何在？網(wǎng)絡化智能傳感器在硬件結構上和傳統(tǒng)傳感器的顯著區(qū)別是什么？9、試論述一種智能傳感器的工作原理和結構。10、試敘述一種智能傳感器的應用案例。