第14章 智能傳感器

1、第第1414章章 智能傳感技術(shù)智能傳感技術(shù)v14.1 14.1 智能傳感器概述智能傳感器概述 14.1.1 14.1.1 智能傳感器智能傳感器 14.1.2 14.1.2 智能傳感器的智能傳感器的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 14.1.3 14.1.3 智能傳感器的智能傳感器的基本功能基本功能v14.2 14.2 智能傳感器的關(guān)鍵技術(shù)智能傳感器的關(guān)鍵技術(shù)v14.4 14.4 智能傳感器技術(shù)新發(fā)展智能傳感器技術(shù)新發(fā)展14.1.1 14.1.1 智能傳感器智能傳感器v早期，人們簡(jiǎn)單地認(rèn)為智能傳感器是將早期，人們簡(jiǎn)單地認(rèn)為智能傳感器是將“傳感器與微處理器傳感器與微處理器組裝在同一塊芯片上的裝置組裝在同一塊芯片上的裝置”

2、。v隨著智能傳感技術(shù)的發(fā)展，基于其構(gòu)成特點(diǎn)和功能特征，普隨著智能傳感技術(shù)的發(fā)展，基于其構(gòu)成特點(diǎn)和功能特征，普遍認(rèn)為，智能傳感器是遍認(rèn)為，智能傳感器是“將一個(gè)或多個(gè)敏感元件和信號(hào)處理將一個(gè)或多個(gè)敏感元件和信號(hào)處理器集成在同一塊硅或砷化鋅芯片上的裝置器集成在同一塊硅或砷化鋅芯片上的裝置”，“一種帶微處一種帶微處理機(jī)并具有檢測(cè)、判斷、信息處理、信息記憶、邏輯思維等理機(jī)并具有檢測(cè)、判斷、信息處理、信息記憶、邏輯思維等功能的傳感器功能的傳感器”。v所以智能傳感器是引入了微處理器并擴(kuò)展了傳感器功能，使所以智能傳感器是引入了微處理器并擴(kuò)展了傳感器功能，使之具備人的某些智能的、有信息處理功能的新概念傳感器。之

3、具備人的某些智能的、有信息處理功能的新概念傳感器。14.1.2 14.1.2 智能傳感器的智能傳感器的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)v一方面通過(guò)反饋回路對(duì)傳感器與信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)節(jié)以實(shí)一方面通過(guò)反饋回路對(duì)傳感器與信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量過(guò)程的調(diào)節(jié)和控制；另一方面將處理后的結(jié)果傳送現(xiàn)對(duì)測(cè)量過(guò)程的調(diào)節(jié)和控制；另一方面將處理后的結(jié)果傳送到輸出接口，經(jīng)過(guò)接口電路的處理后按照輸出格式和界面定到輸出接口，經(jīng)過(guò)接口電路的處理后按照輸出格式和界面定制輸出數(shù)字化的測(cè)量結(jié)果。制輸出數(shù)字化的測(cè)量結(jié)果。14.1.2 14.1.2 智能傳感器的結(jié)構(gòu)智能傳感器的結(jié)構(gòu)v模塊式模塊式智能傳感器為初級(jí)的智能傳感器，它由許多相互獨(dú)立智能傳感

4、器為初級(jí)的智能傳感器，它由許多相互獨(dú)立的模塊組成（如將微計(jì)算機(jī)、信號(hào)調(diào)理電路模塊、輸出電路的模塊組成（如將微計(jì)算機(jī)、信號(hào)調(diào)理電路模塊、輸出電路模塊、顯示電路模塊和傳感器裝配在同一殼體內(nèi)）。由于集模塊、顯示電路模塊和傳感器裝配在同一殼體內(nèi)）。由于集成度不高而導(dǎo)致體積較大，但在目前的技術(shù)水平下，仍不失成度不高而導(dǎo)致體積較大，但在目前的技術(shù)水平下，仍不失為一種實(shí)用的結(jié)構(gòu)形式。為一種實(shí)用的結(jié)構(gòu)形式。v混合式混合式智能傳感器將傳感器、微處理器和信號(hào)處理電路做在智能傳感器將傳感器、微處理器和信號(hào)處理電路做在不同的芯片上，是目前智能傳感器采用較多的結(jié)構(gòu)形式。不同的芯片上，是目前智能傳感器采用較多的結(jié)構(gòu)形式。

5、v集成式集成式智能傳感器將一個(gè)或多個(gè)敏感器件與微處理器、信號(hào)智能傳感器將一個(gè)或多個(gè)敏感器件與微處理器、信號(hào)處理電路集成在同一硅片上，集成度高、體積小，是智能傳處理電路集成在同一硅片上，集成度高、體積小，是智能傳感器發(fā)展的方向。感器發(fā)展的方向。 14.1.3 14.1.3 智能傳感器的智能傳感器的基本功能基本功能v邏輯判斷、統(tǒng)計(jì)處理邏輯判斷、統(tǒng)計(jì)處理：智能傳感器能夠?qū)z測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)：智能傳感器能夠?qū)z測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)和修正，能進(jìn)行非線性、溫度、噪聲、響行分析、統(tǒng)計(jì)和修正，能進(jìn)行非線性、溫度、噪聲、響應(yīng)時(shí)間、交叉感應(yīng)以及緩慢漂移等誤差補(bǔ)償，還能根據(jù)應(yīng)時(shí)間、交叉感應(yīng)以及緩慢漂移等誤差補(bǔ)償，還能根據(jù)工

6、作情況調(diào)整系統(tǒng)狀態(tài)，使系統(tǒng)工作在低功耗狀態(tài)和傳工作情況調(diào)整系統(tǒng)狀態(tài)，使系統(tǒng)工作在低功耗狀態(tài)和傳送效率優(yōu)化的狀態(tài)。送效率優(yōu)化的狀態(tài)。v自檢、自診斷和自校準(zhǔn)自檢、自診斷和自校準(zhǔn)：這是智能傳感器的標(biāo)志之一，：這是智能傳感器的標(biāo)志之一，智能傳感器可以通過(guò)對(duì)環(huán)境的判斷和自診斷進(jìn)行零位和智能傳感器可以通過(guò)對(duì)環(huán)境的判斷和自診斷進(jìn)行零位和增益等參數(shù)的調(diào)整?？梢越柚鋬?nèi)部檢測(cè)線路對(duì)異常現(xiàn)增益等參數(shù)的調(diào)整?？梢越柚鋬?nèi)部檢測(cè)線路對(duì)異常現(xiàn)象或故障進(jìn)行診斷。操作者輸入零值或某一標(biāo)準(zhǔn)值后，象或故障進(jìn)行診斷。操作者輸入零值或某一標(biāo)準(zhǔn)值后，自校準(zhǔn)程序可以自動(dòng)地進(jìn)行在線校準(zhǔn)。自校準(zhǔn)程序可以自動(dòng)地進(jìn)行在線校準(zhǔn)。 14.1.3

7、14.1.3 智能傳感器的基本功能智能傳感器的基本功能v軟件組態(tài)（復(fù)合敏感）軟件組態(tài)（復(fù)合敏感）：智能傳感器設(shè)置多種模塊化的硬：智能傳感器設(shè)置多種模塊化的硬件和軟件，用戶可以通過(guò)操作指令，改變智能傳感器的硬件件和軟件，用戶可以通過(guò)操作指令，改變智能傳感器的硬件模塊和軟件模塊的組合形式，以達(dá)到不同的應(yīng)用目的，完成模塊和軟件模塊的組合形式，以達(dá)到不同的應(yīng)用目的，完成不同的功能，實(shí)現(xiàn)多傳感、多參數(shù)的復(fù)合測(cè)量。不同的功能，實(shí)現(xiàn)多傳感、多參數(shù)的復(fù)合測(cè)量。 v雙向通信和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出雙向通信和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出：智能化傳感器具有數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)：智能化傳感器具有數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通信接口，能與計(jì)算機(jī)直接或接口總線相連，相

8、互交化數(shù)據(jù)通信接口，能與計(jì)算機(jī)直接或接口總線相連，相互交換信息。這是智能傳感器的又一標(biāo)志。換信息。這是智能傳感器的又一標(biāo)志。v人機(jī)對(duì)話人機(jī)對(duì)話：智能傳感器與儀表等組合在一起，配備各種顯：智能傳感器與儀表等組合在一起，配備各種顯示裝置和輸入鍵盤，使系統(tǒng)具有靈活的人機(jī)對(duì)話功能。示裝置和輸入鍵盤，使系統(tǒng)具有靈活的人機(jī)對(duì)話功能。 v信息存儲(chǔ)與記憶信息存儲(chǔ)與記憶：可以存儲(chǔ)各種信息，如裝載歷史信息、：可以存儲(chǔ)各種信息，如裝載歷史信息、校正數(shù)據(jù)、測(cè)量參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)等。對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的隨時(shí)存取，校正數(shù)據(jù)、測(cè)量參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)等。對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的隨時(shí)存取，大大加快了信息的處理速度。大大加快了信息的處理速度。 第第1414

9、章章 智能傳感技術(shù)智能傳感技術(shù)v14.1 14.1 智能傳感器概述智能傳感器概述v14.2 14.2 智能傳感器的關(guān)鍵技術(shù)智能傳感器的關(guān)鍵技術(shù) 14.2.1 14.2.1 間接傳感間接傳感 14.2.2 14.2.2 線性化校正線性化校正 14.2.3 14.2.3 自診斷自診斷 14.2.4 14.2.4 動(dòng)態(tài)特性校正動(dòng)態(tài)特性校正 14.2.5 14.2.5 自校準(zhǔn)與自適應(yīng)量程自校準(zhǔn)與自適應(yīng)量程 14.2.6 14.2.6 電磁兼容性電磁兼容性v14.4 14.4 智能傳感器技術(shù)新發(fā)展智能傳感器技術(shù)新發(fā)展14.2.2 14.2.2 線性化校正線性化校正v理想傳感器的輸入物理量與轉(zhuǎn)換信號(hào)呈線性

10、關(guān)系，線性度越理想傳感器的輸入物理量與轉(zhuǎn)換信號(hào)呈線性關(guān)系，線性度越高，則傳感器的精度越高。但實(shí)際上大多數(shù)傳感器的特性曲高，則傳感器的精度越高。但實(shí)際上大多數(shù)傳感器的特性曲線都存在一定的非線性誤差。線都存在一定的非線性誤差。v智能傳感器能實(shí)現(xiàn)傳感器輸入智能傳感器能實(shí)現(xiàn)傳感器輸入- -輸出的線性化。突出優(yōu)點(diǎn)在輸出的線性化。突出優(yōu)點(diǎn)在于不受限于前端傳感器、調(diào)理電路至于不受限于前端傳感器、調(diào)理電路至A/DA/D轉(zhuǎn)換的輸入轉(zhuǎn)換的輸入- -輸出特輸出特性的非線性程度，僅要求輸入性的非線性程度，僅要求輸入- -輸出特性重復(fù)性好。輸出特性重復(fù)性好。 14.2.2 14.2.2 線性化校正線性化校正: :1.1

11、.查表法查表法v查表法是一種分段線性插值方法。根據(jù)準(zhǔn)確度要求查表法是一種分段線性插值方法。根據(jù)準(zhǔn)確度要求對(duì)反非線性曲線進(jìn)行分段，用若干折線逼近非線性對(duì)反非線性曲線進(jìn)行分段，用若干折線逼近非線性曲線，將折點(diǎn)坐標(biāo)值存入數(shù)據(jù)表中，測(cè)量時(shí)首先查曲線，將折點(diǎn)坐標(biāo)值存入數(shù)據(jù)表中，測(cè)量時(shí)首先查找出被測(cè)量找出被測(cè)量xi對(duì)應(yīng)的輸出量對(duì)應(yīng)的輸出量ui處在哪一段，再根據(jù)斜處在哪一段，再根據(jù)斜率進(jìn)行線性插值求得輸出值率進(jìn)行線性插值求得輸出值yi= =xi。 11()( 1 ,2 ,3 )kkiikikkkxxy x xu uknu u 14.2.2 14.2.2 線性化校正線性化校正: :2.2.曲線擬合法曲線擬合法

12、v通常采用通常采用n次多項(xiàng)式來(lái)逼近反非線性曲線，多項(xiàng)式次多項(xiàng)式來(lái)逼近反非線性曲線，多項(xiàng)式方程的各個(gè)系數(shù)由最小二乘法確定。方程的各個(gè)系數(shù)由最小二乘法確定。v曲線擬合法的缺點(diǎn)在于當(dāng)有噪聲存在時(shí)，利用最小曲線擬合法的缺點(diǎn)在于當(dāng)有噪聲存在時(shí)，利用最小二乘法原則確定待定系數(shù)時(shí)可能會(huì)遇到病態(tài)的情況二乘法原則確定待定系數(shù)時(shí)可能會(huì)遇到病態(tài)的情況而無(wú)法求解。而無(wú)法求解。 123:,iNxx x xx123:,iNuu u uu230123( )niiiiinix uaaua ua ua u14.2.2 14.2.2 線性化校正線性化校正: :3.3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法v利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)求解反非線性特性擬合多項(xiàng)利

13、用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)求解反非線性特性擬合多項(xiàng)式的待定系數(shù)。式的待定系數(shù)。 0( )( )niijjz kuW k(1)( )( )jjjiiW kW ke k u( )ie k( )iixz k14.2.3 14.2.3 自診斷自診斷v智能傳感器自診斷技術(shù)俗稱智能傳感器自診斷技術(shù)俗稱“自檢自檢”，要求對(duì)智能傳感，要求對(duì)智能傳感器自身各部分（包括軟件資源和硬件資源）進(jìn)行檢測(cè)，器自身各部分（包括軟件資源和硬件資源）進(jìn)行檢測(cè)，以驗(yàn)證傳感器能否正常工作，并顯示相關(guān)信息。以驗(yàn)證傳感器能否正常工作，并顯示相關(guān)信息。v傳感器故障診斷是智能傳感器自檢的核心內(nèi)容之一，自傳感器故障診斷是智能傳感器自檢的核心內(nèi)容之一，自診

14、斷程序應(yīng)判斷傳感器是否有故障，并實(shí)現(xiàn)故障定位、診斷程序應(yīng)判斷傳感器是否有故障，并實(shí)現(xiàn)故障定位、判別故障類型，以便后續(xù)操作中采取相應(yīng)的對(duì)策。判別故障類型，以便后續(xù)操作中采取相應(yīng)的對(duì)策。v對(duì)傳感器進(jìn)行故障診斷主要以傳感器的輸出為基礎(chǔ)，一對(duì)傳感器進(jìn)行故障診斷主要以傳感器的輸出為基礎(chǔ)，一般有般有硬件冗余診斷法硬件冗余診斷法、基于數(shù)學(xué)模型的診斷法基于數(shù)學(xué)模型的診斷法和和基于信基于信號(hào)處理的診斷法號(hào)處理的診斷法等。等。14.2.3 14.2.3 自診斷自診斷:1.:1.硬件冗余診斷法硬件冗余診斷法v對(duì)容易失效的傳感器進(jìn)行冗余備份，一般采用兩個(gè)、三個(gè)或?qū)θ菀资У膫鞲衅鬟M(jìn)行冗余備份，一般采用兩個(gè)、三個(gè)或者四

15、個(gè)相同傳感器來(lái)測(cè)量同一個(gè)被測(cè)量，通過(guò)冗余傳感器的者四個(gè)相同傳感器來(lái)測(cè)量同一個(gè)被測(cè)量，通過(guò)冗余傳感器的輸出量進(jìn)行相互比較以驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)輸出的一致性。輸出量進(jìn)行相互比較以驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)輸出的一致性。v一般情況下，該方法采用兩個(gè)冗余傳感器可以診斷有無(wú)傳感一般情況下，該方法采用兩個(gè)冗余傳感器可以診斷有無(wú)傳感器故障，采用三個(gè)或者三個(gè)以上冗余傳感器可以分離發(fā)生故器故障，采用三個(gè)或者三個(gè)以上冗余傳感器可以分離發(fā)生故障的傳感器。障的傳感器。14.2.3 14.2.3 自診斷自診斷:2.:2.基于數(shù)學(xué)模型的診斷法基于數(shù)學(xué)模型的診斷法v建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來(lái)表征測(cè)量系統(tǒng)的特性，通過(guò)比較模型建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來(lái)表征測(cè)量

16、系統(tǒng)的特性，通過(guò)比較模型輸出與實(shí)際輸出之間的差異來(lái)判斷是否有傳感器故障。輸出與實(shí)際輸出之間的差異來(lái)判斷是否有傳感器故障。v參數(shù)估計(jì)診斷法參數(shù)估計(jì)診斷法：故障致使模型參數(shù)發(fā)生變化，通過(guò)參數(shù)的：故障致使模型參數(shù)發(fā)生變化，通過(guò)參數(shù)的估計(jì)值與正常值之間的偏差情況來(lái)判斷傳感器是否發(fā)生故障。估計(jì)值與正常值之間的偏差情況來(lái)判斷傳感器是否發(fā)生故障。v通過(guò)標(biāo)定建立被測(cè)量對(duì)象的輸入輸出模型；通過(guò)標(biāo)定建立被測(cè)量對(duì)象的輸入輸出模型；通過(guò)測(cè)量獲通過(guò)測(cè)量獲得傳感器的輸入輸出系列，估計(jì)得傳感器的輸入輸出系列，估計(jì)模型參數(shù)模型參數(shù)序列和序列和過(guò)程參數(shù)過(guò)程參數(shù)系系列；列；根據(jù)參數(shù)變化序列的統(tǒng)計(jì)特性，判斷傳感器故障，如根據(jù)參數(shù)變

17、化序列的統(tǒng)計(jì)特性，判斷傳感器故障，如有故障則進(jìn)行故障的分離、估計(jì)和決策。有故障則進(jìn)行故障的分離、估計(jì)和決策。 )(),()(ptxfty14.2.3 14.2.3 自診斷自診斷:3.:3.基于信號(hào)處理的診斷法基于信號(hào)處理的診斷法v直接對(duì)檢測(cè)到的各種信號(hào)進(jìn)行加工、交換以提取故障特征，直接對(duì)檢測(cè)到的各種信號(hào)進(jìn)行加工、交換以提取故障特征，回避了基于模型方法需要抽取對(duì)象數(shù)學(xué)模型的難點(diǎn)?；谛呕乇芰嘶谀Ｐ头椒ㄐ枰槿?duì)象數(shù)學(xué)模型的難點(diǎn)?；谛盘?hào)處理的診斷方法雖然可靠，但也有局限性，如某些狀態(tài)發(fā)號(hào)處理的診斷方法雖然可靠，但也有局限性，如某些狀態(tài)發(fā)散導(dǎo)致輸出量發(fā)散的情況，該方法不適用；另外，閾值選擇散導(dǎo)致

18、輸出量發(fā)散的情況，該方法不適用；另外，閾值選擇不當(dāng)，也會(huì)造成該方法的誤報(bào)或者漏報(bào)。不當(dāng)，也會(huì)造成該方法的誤報(bào)或者漏報(bào)。 v直接信號(hào)比較法直接信號(hào)比較法：在正常情況下，被測(cè)量過(guò)程的輸入輸出應(yīng)：在正常情況下，被測(cè)量過(guò)程的輸入輸出應(yīng)該在正常范圍變化，來(lái)判斷是否發(fā)生了故障。該在正常范圍變化，來(lái)判斷是否發(fā)生了故障。 min( )Xt( )X tmax( )Xtmin( )Yt( )Y tmax( )Yt14.2.3 14.2.3 自診斷自診斷:4.:4.基于人工智能的故障診斷法基于人工智能的故障診斷法 v（1 1）基于基于專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)的故障診斷方法：在故障診斷專家系的故障診斷方法：在故障診斷專家系統(tǒng)

19、的知識(shí)庫(kù)中，儲(chǔ)存了某個(gè)對(duì)象的故障征兆、故障模式、統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)中，儲(chǔ)存了某個(gè)對(duì)象的故障征兆、故障模式、故障成因、處理意見(jiàn)等內(nèi)容，專家系統(tǒng)在推理機(jī)構(gòu)的指導(dǎo)故障成因、處理意見(jiàn)等內(nèi)容，專家系統(tǒng)在推理機(jī)構(gòu)的指導(dǎo)下，根據(jù)用戶的信息，運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行推理判斷，將觀察到下，根據(jù)用戶的信息，運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行推理判斷，將觀察到的現(xiàn)象與潛在的原因進(jìn)行比較，形成故障判據(jù)。的現(xiàn)象與潛在的原因進(jìn)行比較，形成故障判據(jù)。v（2 2）基于基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法：可利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)的故障診斷方法：可利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的自學(xué)習(xí)功能、并行處理能力和良好的容錯(cuò)能力，神經(jīng)大的自學(xué)習(xí)功能、并行處理能力和良好的容錯(cuò)能力，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型由診斷對(duì)象

20、的故障診斷事例集經(jīng)訓(xùn)練而成，避免網(wǎng)絡(luò)模型由診斷對(duì)象的故障診斷事例集經(jīng)訓(xùn)練而成，避免了解析冗余中實(shí)時(shí)建模的需求。了解析冗余中實(shí)時(shí)建模的需求。 14.2.4 14.2.4 動(dòng)態(tài)特性校正動(dòng)態(tài)特性校正v在利用傳感器對(duì)瞬變信號(hào)實(shí)施動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)，傳感器由于機(jī)械在利用傳感器對(duì)瞬變信號(hào)實(shí)施動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)，傳感器由于機(jī)械慣性、熱慣性、電磁儲(chǔ)能元件及電路充放電等多種原因，使慣性、熱慣性、電磁儲(chǔ)能元件及電路充放電等多種原因，使得動(dòng)態(tài)測(cè)量結(jié)果與真值之間存在較大的動(dòng)態(tài)誤差得動(dòng)態(tài)測(cè)量結(jié)果與真值之間存在較大的動(dòng)態(tài)誤差( (即輸出量即輸出量隨時(shí)間的變化曲線與被測(cè)量的變化曲線相差較大隨時(shí)間的變化曲線與被測(cè)量的變化曲線相差較大) )。

21、v在智能傳感器中，對(duì)傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正的方法大多是用一在智能傳感器中，對(duì)傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正的方法大多是用一個(gè)附加的校正環(huán)節(jié)與傳感器相聯(lián)，使合成的總傳遞函數(shù)達(dá)到個(gè)附加的校正環(huán)節(jié)與傳感器相聯(lián)，使合成的總傳遞函數(shù)達(dá)到理想或近乎理想狀態(tài)。理想或近乎理想狀態(tài)。14.2.4 14.2.4 動(dòng)態(tài)特性校動(dòng)態(tài)特性校正正v用低階微分方程表示傳感器動(dòng)態(tài)特性用低階微分方程表示傳感器動(dòng)態(tài)特性：使補(bǔ)償環(huán)節(jié)傳遞：使補(bǔ)償環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)與傳感器傳遞函數(shù)的極點(diǎn)相同，通過(guò)零極抵函數(shù)的零點(diǎn)與傳感器傳遞函數(shù)的極點(diǎn)相同，通過(guò)零極抵消的方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。該方法要求確定傳感器的數(shù)學(xué)消的方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。該方法要求確定傳感器的數(shù)學(xué)模型。由

22、于確定數(shù)學(xué)模型時(shí)的簡(jiǎn)化和假設(shè)，這種動(dòng)態(tài)補(bǔ)模型。由于確定數(shù)學(xué)模型時(shí)的簡(jiǎn)化和假設(shè)，這種動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器的效果受到限制。償器的效果受到限制。v按傳感器的實(shí)際特性建立補(bǔ)償環(huán)節(jié)按傳感器的實(shí)際特性建立補(bǔ)償環(huán)節(jié)：根據(jù)傳感器對(duì)輸入：根據(jù)傳感器對(duì)輸入信號(hào)響應(yīng)的實(shí)測(cè)參數(shù)以及參考模型輸出，通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)信號(hào)響應(yīng)的實(shí)測(cè)參數(shù)以及參考模型輸出，通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)的方法設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)。由于實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)不可避免的方法設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)。由于實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)不可避免地存在各種噪聲，辨識(shí)得到的傳感器動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)存在地存在各種噪聲，辨識(shí)得到的傳感器動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)存在一定誤差。一定誤差。 14.2.5 14.2.5 自校準(zhǔn)自校準(zhǔn)與自適應(yīng)量程與自適應(yīng)量程

23、v自校準(zhǔn)在一定程度上相當(dāng)于每次測(cè)量前的重新定標(biāo)自校準(zhǔn)在一定程度上相當(dāng)于每次測(cè)量前的重新定標(biāo), ,以消除以消除傳感器的系統(tǒng)漂移。自校準(zhǔn)可以采用硬件自校準(zhǔn)、軟件自校傳感器的系統(tǒng)漂移。自校準(zhǔn)可以采用硬件自校準(zhǔn)、軟件自校準(zhǔn)和軟硬件結(jié)合的方法。準(zhǔn)和軟硬件結(jié)合的方法。v校零校零：輸入信號(hào)的零點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)值，進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)；：輸入信號(hào)的零點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)值，進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)；校準(zhǔn)校準(zhǔn)：輸入：輸入信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)量；信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)量；測(cè)量測(cè)量：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。 14.2.5 14.2.5 自校準(zhǔn)與自校準(zhǔn)與自適應(yīng)量程自適應(yīng)量程v要綜合考慮被測(cè)量的數(shù)值范圍，以及對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度、分辨率要綜合考慮被測(cè)量的數(shù)值范圍，以及對(duì)

24、測(cè)量準(zhǔn)確度、分辨率的要求等諸因素來(lái)確定增益的要求等諸因素來(lái)確定增益( (含衰減含衰減) )檔數(shù)的設(shè)定和確定切換檔數(shù)的設(shè)定和確定切換檔的準(zhǔn)則，這些都依具體問(wèn)題而定。檔的準(zhǔn)則，這些都依具體問(wèn)題而定。 v在電壓輸入回路中插入四量程電阻在電壓輸入回路中插入四量程電阻衰減器，每個(gè)量程相差衰減器，每個(gè)量程相差1010倍，在每倍，在每個(gè)量程中設(shè)置兩個(gè)數(shù)據(jù)限，上限通個(gè)量程中設(shè)置兩個(gè)數(shù)據(jù)限，上限通常在滿刻度值附近取值，下限一般常在滿刻度值附近取值，下限一般取為上限的取為上限的1/101/10。智能傳感器在工。智能傳感器在工作中通過(guò)判斷測(cè)量值是否達(dá)到上下作中通過(guò)判斷測(cè)量值是否達(dá)到上下限來(lái)自動(dòng)切換量程。限來(lái)自動(dòng)切換

25、量程。第第1414章章 智能傳感技術(shù)智能傳感技術(shù)v14.1 14.1 智能傳感器概述智能傳感器概述v14.2 14.2 智能傳感器的關(guān)鍵技術(shù)智能傳感器的關(guān)鍵技術(shù)v14.4 14.4 智能傳感器技術(shù)新發(fā)展智能傳感器技術(shù)新發(fā)展 14.4.1 14.4.1 嵌入式嵌入式智能傳感器智能傳感器 14.4.2 14.4.2 陣列式陣列式智能傳感器智能傳感器14.4.1 14.4.1 嵌入式智能傳感器嵌入式智能傳感器v嵌入式智能傳感器一般是指應(yīng)用了嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、嵌入式智能傳感器一般是指應(yīng)用了嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、智能理論和傳感器技術(shù)，具備網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，并且智能理論和傳感器技術(shù)，具備網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，并且集成了多樣化外圍功能的新型傳感器系統(tǒng)。集成了多樣化外圍功能的新型傳感器系統(tǒng)。v經(jīng)典智能傳感器一般是使用單片機(jī)再加上控制規(guī)則經(jīng)典智能傳感器一般是使用單片機(jī)再加上控制規(guī)則進(jìn)行工作的，較少涉及智能理論（人工智能技術(shù)、進(jìn)行工作的，較少涉及智能理論（人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊技術(shù)等）。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊技術(shù)等）。v因此，基于嵌入式系統(tǒng)來(lái)應(yīng)用智能理論