集成智能传感器(集成智能传感器工作原理)

集成化智能传感器的结构原理框图如下图所示。从结构上看，集成化智能传感器是一个典型的以微处理器为核心的计算机检测系统。传感器的输出信号经过一定的硬件电路处理后，以数字信号的形式传送给微处理器。而微处理器则根据内存中的软件程序，实现对测量过程的数据处理、逻辑判断和各种控制，以及信息传输等功能，从而实现传感器的智能化。

集成化智能传感器的功能是通过比较人的感官和大脑的协调动作，总结长期以来传感器测量的实际经验而提出的。概括而言，主要功能如下：

1）自补偿和计算

智能传感器的自补偿和计算功能为传感器的温度漂移和非线性补偿开辟了新的道路。即使传感器的加工不太精密，只要能保证其重复性好，通过传感器的计算功能也能获得较精确的测量结果。另外还可以进行统计处理。

例如含有10个敏感元件及带有信号处理的pH值传感器，可测量其平均值、方差和系统的标准差。如果某一敏感元件输出的误差大于±3倍标准差（±3σ），输出数据就可以将它舍弃，但输出这些数据的敏感元件仍然是有效的，只是因为某些原因使所标定的值发生了漂移。智能传感器的计算能够重新标定单个敏感元件，使之重新有效。

互联网小常识：备份方法从备份模式来看，可以逻辑备份和物理备份，从备份策略来看可以分为完全备份、增量备份和差异备份。恢复速度由快到慢是完全备份，差异备份、增量备份。备份文件由多到少为完全备份、差异备份、增量备份。

又例如最常见的多合一气体传感器，智能气敏传感器含有6个敏感元件，每个元件都有相应的电路和微处理器。6个不同的半导体氧化物敏感元件是在铝基片上用厚膜印刷技术制造出来的，其背面的铂加热器使敏感元件保持在400℃。由于每个敏感元件都是由不同的半导体组成，对各种气体有不同的灵敏度，对每一种气体或气味组合使其能够形成特殊的图样，不仅可以识别出每一种气体，还可定量检测混合气体中的每一组分。这种图样识别法克服了单个敏感元件选择性差的缺点。

2）自检、自诊断和自校正

普通传感器需要定期检验和标定，以保证其精确度。检验和标定时一般要求将传感器从使用现场拆卸下来拿到实验室进行，很不方便。而集成化智能传感器的检验校正可以在线进行。一般所要调整的参数主要是零位和增益。将校正功能软件存储在智能传感器的存储器中，操作者只要输入零位和一些已知参数，智能传感器的微处理器就能自动将随时间变化了的零位和增益校正过来。

3）复合敏感功能

互联网小常识：Internet/Interanet通用服务器主要包括：DNS服务器、WWW服务器、Ftp服务器、E-Mail服务器，以及远程通信服务器、代理服务器等。

集成化智能传感器能够同时测量多种物理量和化学量，具有复合敏感功能，能够给出全面反映物质和变化规律的信息。如光强、波长、相位和偏振度等参数可反映光的运动特性；压力、真空度，温度梯度、热量和熵，浓度、pH值等分别反映物质的力、热、化学特性。

4）接口功能

由于传感器中使用了微处理器，其接口容易实现数字化与标准化，可方便地与一个网络系统或上一级计算机进行接口，这样就可以由远程中心计算机控制整个系统工作。

5）显示报警功能

集成化智能传感器通过接口与数码管或其他显示器结合起来，可选点显示或定时循环显示各种测量值及相关参数。测量结果也可以由打印机输出。此外，通过与预设上下限值的比较还可实现超限值的声光报警功能。

6）数字通信功能

集成化智能传感器可利用接口或智能现场通信器（SFC）来交换信息。SFC可挂在传感器两信号输出线的任何位置，通过键盘的简单操作进行远程设定或变更传感器的参数，如测量范围、线性输出或平方根输出等。

综上所述，集成化智能传感器功能模块可分为两部分：基本传感器部分和信号处理单元部分。基本传感器的功能主要是用传感器测量被测参数，并将传感器的识别特性和计量特性存在可编程的只读存储器（PROM）中，以便校准计算。信号处理单元部分主要是由微处理器计算和处理被测量，并滤除传感器感知的非被测量。这两个部分通常是集成在一起，形成一个整体，封装在一个壳体内。两个部分也可以远距离实现，特别是在测量现场环境较差的情况下，这有利于电子元件和微处理器的保护，也便于远程控制和操作。