什么是基恩士接近傳感器，傳感器的結構組成 基恩士接近傳感器是現代信息技術(shù)的重要組成部分。傳統意義上的傳感器輸出的多是模擬量信號，本身不具備信號處理和組網(wǎng)功能，需連接到特定測量?jì)x表才能完成信號的處理和傳輸功能。智能傳感器能在內部實(shí)現對原始數據的加工處理，并且可以通過(guò)標準的接口與外界實(shí)現數據交換，以及根據實(shí)際的需要通過(guò)軟件控制改變傳感器的工作，從而實(shí)現智能化、網(wǎng)絡(luò )化。由于使用標準總線(xiàn)接口，基恩士接近傳感器具有良好的開(kāi)放性、擴展性，給系統的擴充帶來(lái)了很大的發(fā)展空間。 基恩士接近傳感器概念最早由美國宇航局在研發(fā)宇宙飛船過(guò)程中提出來(lái),并于1979年形成產(chǎn)品。宇宙飛船上需要大量的傳感器不斷向地面或飛船上的處理器發(fā)送溫度、位置、速度和姿態(tài)等數據信息,即便使用一臺大型計算機也很難同時(shí)處理如此龐大的數據。何況飛船又限制計算機體積和重量,因此希望傳感器本身具有信息處理功能，于是將傳感器與微處理器結合，就出現了智能傳感器。 智能傳感器是一種能夠對被測對象的某一信息具有感受、檢出的功能；能學(xué)習、推理判斷處理信號；并具有通信及管理功能的一類(lèi)新型傳感器。智能傳感器有自動(dòng)校零、標定、補償、采集數據等能力。其能力決定了智能化傳感器還具有較高的精度和分辨率，較高的穩定性及可靠性，較好的適應性，相比于傳統傳感器還具有非常高的性?xún)r(jià)比。 基恩士接近傳感器是將傳感器的輸出信號經(jīng)處理和轉化后由接口送到微處理機進(jìn)行運算處理。80年代智能傳感器主要以微處理器為核心，把傳感器信號調節電路、微電子計算機存貯器及接口電路集成到一塊芯片上，使傳感器具有一定的人工智能。90年代智能化測量技術(shù)有了進(jìn)一步的提高，使傳感器實(shí)現了微型化、結構一體化、陣列式、數字式，使用方便、操作簡(jiǎn)單，并具有自診斷功能、記憶與信息處理功能、數據存貯功能、多參量測量功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能、邏輯思維以及判斷功能。 基恩士接近傳感器大體上可以分三種類(lèi)型：即具有判斷能力的傳感器；具有學(xué)習能力的傳感器；具有創(chuàng )造能力的傳感器。 基恩士接近傳感器的結構組成 基恩士接近傳感器系統主要由傳感器、微處理器及相關(guān)電路組成，如圖所示。傳感器將被測的物理量、化學(xué)量轉換成相應的電信號，送到信號調制電路中，經(jīng)過(guò)濾波、放大、A/D轉換后送達微處理器。微處理器對接收的信號進(jìn)行計算、存儲、數據分析處理后，一方面通過(guò)反饋回路對傳感器與信號調理電路進(jìn)行調節，以實(shí)現對測量過(guò)程的調節和控制；另一方面將處理的結果傳送到輸出接口，經(jīng)接口電路處理后按輸出格式、界面定制輸出數字化的測量結果。微處理器是智能傳感器的核心，由于微處理器充分發(fā)揮各種軟件的功能，使傳感器智能化，大大提高了傳感器的性能。 基恩士接近傳感器的特點(diǎn) 基恩士接近傳感器智能傳感器可通過(guò)自動(dòng)校零去除零點(diǎn)，與標準參考基準實(shí)時(shí)對比自動(dòng)進(jìn)行整體系統標定、非線(xiàn)性等系統誤差的校正，實(shí)時(shí)采集大量數據進(jìn)行分析處理，消除偶然誤差影響，保證智能傳感器的高精度。 基恩士接近傳感器智能傳感器能自動(dòng)補償因工作條件與環(huán)境參數發(fā)生變化而引起的系統特性的漂移，如環(huán)境溫度、系統供電電壓波動(dòng)而產(chǎn)生的零點(diǎn)和靈敏度的漂移;在被測參數變化后能自動(dòng)變換量程，實(shí)時(shí)進(jìn)行系統自我檢驗、分析、判斷所采集數據的合理性，并自動(dòng)進(jìn)行異常情況的應急處理。 高信噪比與高分辨力 由于智能傳感器具有數據存儲、記憶與信息處理功能，通過(guò)數字濾波等相關(guān)分析處理，可去除輸入數據中的噪聲，自動(dòng)提取有用數據;通過(guò)數據融合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，可消除多參數狀態(tài)下交叉靈敏度的影響。 基恩士接近傳感器智能傳感器具有判斷、分析與處理功能，它能根據系統工作情況決策各部分的供電情況、與高/上位計算機的數據傳輸速率，使系統工作在低功耗狀態(tài)并優(yōu)化傳輸效率。 基恩士接近傳感器具有的高性能，不是像傳統傳感器技術(shù)那樣通過(guò)追求傳感器本身的完善、對傳感器的各個(gè)環(huán)節進(jìn)行精心設計與調試、進(jìn)行“手工藝品"式的精雕細琢來(lái)獲得的，而是通過(guò)與微處理器/微計算機相結合，采用廉價(jià)的集成電路工藝和芯片以及強大的軟件來(lái)實(shí)現的，所以具有較高的性能價(jià)格比。 基恩士接近傳感器的功能是通過(guò)模擬人的感官和大腦的協(xié)調動(dòng)作，結合長(cháng)期以來(lái)測試技術(shù)的研究和實(shí)際經(jīng)驗而提出來(lái)的。是一個(gè)相對獨立的智能單元，它的出現對原來(lái)硬件性能的苛刻要求有所減輕，而靠軟件幫助來(lái)使傳感器的性能大幅度提高。 智能傳感器通?？梢詫?shí)現以下功能： 1、復合敏感功能 我們觀(guān)察周?chē)淖匀滑F象，常見(jiàn)的信號有聲、光、電、熱、力和化學(xué)等。敏感元件測量一般通過(guò)兩種方式：直接和間接的測量。而智能傳感器具有復合功能，能夠同時(shí)測量多種物理量和化學(xué)量，給出能夠較全面反映物質(zhì)運動(dòng)規律的信息。如美國加利弗尼亞大學(xué)研制的復合液體傳感器，可同時(shí)測量介質(zhì)的溫度、流速、壓力和密度。美國EG&GIC Sensors公司研制的復合力學(xué)傳感器，可同時(shí)測量物體某一點(diǎn)的三維振動(dòng)加速度、速度、位移等。 2、自適應功能 智能傳感器可在條件變化的情況下,在一定范圍內使自己的特性自動(dòng)適應這種變化。通過(guò)采用自適應技術(shù),由于它能補償老化部件引起的參數漂移,所以自適應技術(shù)可延長(cháng)器件或裝置的壽命。同時(shí)也擴大其工作領(lǐng)域,因為它能自動(dòng)適應不同的環(huán)境條件。自適應技術(shù)提高了傳感器的重復性和準確度。因為其校正和補償數值已不再是一個(gè)平均值,而是測量點(diǎn)的修正值。 3、自檢、自校、自診斷功能 普通傳感器需要定期檢驗和標定，以保證它在正常使用時(shí)足夠的準確度，這些工作一般要求將傳感器從使用現場(chǎng)拆卸送到實(shí)驗室或檢驗部門(mén)進(jìn)行,對于在線(xiàn)測量傳感器出現異常則不能及時(shí)診斷。采用智能傳感器時(shí)，情況則大有改觀(guān)。首先是，自診斷功能在電源接通時(shí)進(jìn)行自檢，診斷測試以確定組件有。其次，根據使用時(shí)間可以在線(xiàn)進(jìn)行校正，微處理器利用存在 E2PROM內的計量特性數據進(jìn)行對比校對。 4、信息存儲功能 信息往往是成功的關(guān)鍵.智能傳感器可以存儲大量的信息，用戶(hù)可隨時(shí)查詢(xún)。這些信息可包括裝置的歷史信息。例如，傳感器已工作多少小時(shí)，更換多少次電源等等。也包括傳感器的全部數據和圖表，還包括組態(tài)選擇說(shuō)明等。此外還包括串行數、生產(chǎn)日期、目錄表和最終出廠(chǎng)測試結果等。內容可以無(wú)限，只受智能傳感器本身存儲容量的限制。智能傳感器除了增加過(guò)程數據處理、自診斷、組態(tài)和信息存儲四個(gè)方面的功能外，還提供了數字通訊能力和自適應能力。 5、數據處理功能 過(guò)程數據處理是一項非常重要的任務(wù)，智能傳感器本身提供了該功能。智能傳感器不但能放大信號，而且能使信號數字化，再用軟件實(shí)現信號調節。通常，基本的傳感器不能給出線(xiàn)性信號，而過(guò)程控制卻把線(xiàn)性度作為重要的追求目標。智能傳感器通過(guò)查表方式可使非線(xiàn)性信號線(xiàn)性化。當然對每個(gè)傳感器要單獨編制這種數據表。智能傳感器過(guò)程數據處理的另一個(gè)例子是通過(guò)數字濾波器對數字信號濾波，從而可減少噪聲或其它相關(guān)效應的干擾。而且用軟件研制復雜的濾波器要比用分立電子電路容易得多。環(huán)境因素補償也是數據處理的一項重要任務(wù)。微控制器能幫助提高信號檢測的精確度。例如，通過(guò)測量基本檢測元件的溫度可獲得正確的溫度補償系數，從而可實(shí)現對信號的溫度補償。用軟件也能實(shí)現非線(xiàn)性補償和其它更復雜的補償。這是因為查詢(xún)表幾乎能產(chǎn)生任意形狀的曲線(xiàn)。有時(shí)必須測量和處理幾個(gè)不同的物理量，這樣將給出各自的數據。智能傳感器的徽控制器使用戶(hù)很容易實(shí)現多個(gè)信號的加、減、乘、除運算。在過(guò)程數據處理方面，智能傳感器可以大顯身手。 此外，它把這些操作從中心控制室下放到接近信號產(chǎn)生點(diǎn)也是大有好處的。其一是因為把附加信號發(fā)送到控制室花費很大，而用智能傳感器就省去了附加傳感器和引線(xiàn)的成本。其二是由于附加信息是在信息的應用點(diǎn)檢測到的，這樣就大大降低了長(cháng)距離傳輸引入的負效應(如噪聲、電位差等)，從而使信號更準確。其三是可以簡(jiǎn)化主控制器中的軟件，提高控制環(huán)的速度。 6、基恩士接近傳感器的另一個(gè)主要特性是組態(tài)功能。信號應該放大多少倍?溫度傳感器是以攝氏度還是華氏度輸出溫度?對于智能傳感器用戶(hù)可隨意選擇需要的組態(tài)。例如，檢測范圍，可編程通/斷延時(shí)，選組計數器，常開(kāi)/常閉，8/12位分辨率選擇等。這只不過(guò)是當今智能傳感器無(wú)數組態(tài)中的幾種。靈活的組態(tài)功能大大減少了用戶(hù)需要研制和更換的不同傳感器類(lèi)型和數目。利用智能傳感器的組態(tài)功能可使同一類(lèi)型的傳感器工作在最佳狀態(tài)，并且能在不同場(chǎng)合從事不同的工作。 7、基恩士接近傳感器如上所述，由于智能傳感器能產(chǎn)生大量信息和數據，所以用普通傳感器的單一連線(xiàn)無(wú)法對裝置的數據提供必要的輸入輸出。但也不能對應每個(gè)信息各用一根引線(xiàn).因為這樣會(huì )使系統非常龐雜。因此它需要一種靈活的串行通訊系統。在過(guò)程工業(yè)中，通?？吹降氖屈c(diǎn)與點(diǎn)串接以及串聯(lián)網(wǎng)絡(luò ).如今的大趨勢是朝串聯(lián)網(wǎng)絡(luò )方向發(fā)展。因為智能傳感器本身帶有微控制器，所以它自屬于數字式的，因此自然能配置與外部連接的數字串行通訊。因為串行網(wǎng)絡(luò )抗環(huán)境影響(如電磁干擾)的能力比普通模擬信號強得多。把串行通訊配接到裝置上，可以有效地管理信息的傳輸，使數據只在需要時(shí)才輸出。 基恩士接近傳感器的實(shí)現是沿著(zhù)傳感器技術(shù)發(fā)展的三條途徑進(jìn)行：a、利用計算機合成，即智能合成；b、利用特殊功能材料，即智能材料；c、利用功能化幾何結構，即智能結構。智能合成表現為傳感器裝置與微處理器的結合，這是目前的主要途徑。 按傳感器與計算機的合成方式，目前的傳感技術(shù)沿用以下三種具體方式實(shí)現智能傳感器。
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