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智能传感器研发中心项目申请报告

作者:工程方案中心 时间:2012-04-26 浏览次数:1633

智能传感器的介绍:
智能传感器(intelligent sensor)是一种可通过计算机技术及微处理器实现高精度信息采集、信号探测、逻辑判断、双向通讯、自建、自校、自补偿、自诊断和计算处理等自动化处理功能的传感器。其不仅具有视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉功能,且具有记忆、学习、思维、推理和判断等大脑能力。主要功能主要有:
自补偿功能:根据给定的传统传感器和环境条件的先验知识,处理器利用数字计算方法,自动补偿传统传感器硬件线性、非线性和漂移以及环境影响因素引起的信号失真,以最佳地恢复被测信号。计算方法用软件实现,达到软件补偿硬件缺陷的目的。
自计算和处理功能:根据给定的间接测量和组合测量数学模型,智能处理器利用补偿的数据可计算出不能直接测量的物理量数值。利用给定的统计模型可计算被测对象总体的统计特性和参数。利用已知的电子数据表,处理器可重新标定传感器特性。
自学习与自适应功能:传感器通过对被测量样本值学习,处理器利用近似公式和迭代算法可认知新的被测量值,即有再学习能力。同时,通过对被测量和影响量的学习,处理器利用判断准则自适应地重构结构和重置参数。例如,自选量程,自选通道、自动触发、自动滤波切换和自动温度补偿等。
自诊断功能:因内部和外部因素影响,传感器性能会下降或失效,分别称为软、硬故障。处理器利用补偿后的状态数据,通过电子故障字典或有关算法可预测、检测和定位故障。
其它的常用功能:包括用于数据交换通信接口功能,数字和模拟输出功能及使用备用电源的断电保护功能等。
智能传感器主要由敏感元件(将描述客观对象与环境状态或特性的物理量转换成电路元件参量或状态参量)、调理电路(将电路参量转换成电压信号并进行归一化处理以满足ADC动态范围)和模数转换器(ADC)等部件构成。

未来几年,智能传感器的主要发展方向是虚拟化、网络化和信息融合技术。虚拟化是利用通用的硬件平台充分利用软件实现智能传感器的特定硬件功能,虚拟化传感器可缩短产品开发周期,降低成本,提高可靠性。网络化智能传感器是将利用各种总线的多个传感器组成系统并配备带有网络接口(LANInternet)的微处理器。通过系统和网络处理器可实现传感器之间、传感器与执行器之间、传感器与系统之间数据交换和共享。多传感器信息融合是智能处理的多传感器信息经元素级、特征级和决策级组合,形成更为精确的被测对象特性和参数。

智能传感器的应用领域:

目前,智能传感器主要应用于航天、航空、国防、科技和工农业生产等各个领域中。

在机器人领域:能使机器人具有人类的五官和大脑功能,可感知各种现象,完成各种动作。

在工业生产领域:利用智能传感器可直接测量与产品质量指标有函数关系的生产过程中的某些量(如温度、压力、流量等),利用神经网络或专家系统技术建立的数学模型进行计算,可推断出产品的质量。

在医学领域:糖尿病患者在测试血糖含量及其他参数时无需刺破手指采血,只需要带上类似于葡萄糖手表(由美国Cygnus公司研发)的设备,并通过测量葡萄糖分子与特殊试剂发生化学反应是产生的电流来达到测量的目的。

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