傳感器軍團(tuán)尖兵:智能傳感器

時(shí)間:2013-04-23

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導(dǎo)語(yǔ):電子產(chǎn)品的不斷進(jìn)步,帶動(dòng)一系列相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,作為在工業(yè)、電子等方面都有著廣泛應(yīng)用的傳感器設(shè)備也由此不斷提升自身水平,智能傳感器應(yīng)運(yùn)而生

智能傳感器(intelligentsensor)是具有信息處理功能的傳感器。智能傳感器帶有微處理機(jī),具有采集、處理、交換信息的能力,是傳感器集成化與微處理機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物。一般智能機(jī)器人的感覺(jué)系統(tǒng)由多個(gè)傳感器集合而成,采集的信息需要計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,而使用智能傳感器就可將信息分散處理,從而降低成本。與一般傳感器相比,智能傳感器具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn):通過(guò)軟件技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高精度的信息采集,而且成本低;具有一定的編程自動(dòng)化能力;功能多樣化。

智能傳感器的制造基礎(chǔ)是微機(jī)械加工技術(shù),將硅進(jìn)行機(jī)械、化學(xué)、焊接加工,再采用不同的封裝技術(shù)來(lái)封裝,近幾年又發(fā)展了一種LIGA工藝(深層X(jué)射線光刻電鍍成敏膜)用于制造傳感器。

智能傳感器一般具有實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的功能,尤其動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)常要求在幾微秒內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、處理和輸出。智能傳感器的一系列功能都是在程序支持下進(jìn)行。如功能多少、基本性能、方便使用、工作可靠,大都在一定程度上依賴于軟件設(shè)計(jì)和其質(zhì)量,這些軟件主要有五大類。包括標(biāo)度換算、數(shù)字調(diào)零、非線性補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、數(shù)字濾波技術(shù)。

我國(guó)智能傳感器的研究主要集中在專業(yè)研究所和大學(xué),始于八十年代中期,八十年代末中國(guó)國(guó)防科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、浙江大學(xué)等大專院校相繼報(bào)道了研究成果。九十年代初,國(guó)內(nèi)幾家研究機(jī)構(gòu)采用混合集成技術(shù)成功的研制出實(shí)用的智能傳感器,標(biāo)志著我國(guó)智能傳感器的研究進(jìn)入了國(guó)際行列,但是與國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)相比,我們還有較大差距。

據(jù)Honeywell工業(yè)測(cè)量與控制部產(chǎn)品經(jīng)理TomGriffiths的定義:“一個(gè)良好的‘智能傳感器’是由微處理器驅(qū)動(dòng)的傳感器與儀表套裝,并且具有通信與板載診斷等功能,為監(jiān)控系統(tǒng)和/或操作員提供相關(guān)信息,以提高工作效率及減少維護(hù)成本。”智能傳感器集成了傳感器、智能儀表全部功能及部分控制功能,具有很高的線性度和低的溫度漂移,降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性、簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

智能傳感器已廣泛應(yīng)用于航天、航空、國(guó)防、科技和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域中。例如,它在機(jī)器人領(lǐng)域中有著廣闊應(yīng)用前景,智能傳感器使機(jī)器人具有類人的五官和大腦功能,可感知各種現(xiàn)象,完成各種動(dòng)作。

在工業(yè)生產(chǎn)中,利用傳統(tǒng)的傳感器無(wú)法對(duì)某些產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)(例如,黏度、硬度、表面光潔度、成分、顏色及味道等)進(jìn)行快速直接測(cè)量并在線控制。而利用智能傳感器可直接測(cè)量與產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)有函數(shù)關(guān)系的生產(chǎn)過(guò)程中的某些量(如溫度、壓力、流量等),利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或?qū)<蚁到y(tǒng)技術(shù)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算,可推斷出產(chǎn)品的質(zhì)量。

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