智能傳感器的研究綜述【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述電氣工程及自動(dòng)化智能傳感器的研究綜述摘要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展，傳感器也得到了日益廣泛的應(yīng)用。工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天、軍事國防，從陸地到海洋，從天空到太空，從各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)到生活的衣食住行，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目都離不開各種類型的傳感器。本文通過了解智能傳感器的概述，以及其在不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和發(fā)揮的重要作用，結(jié)合目前應(yīng)用狀況展望未來的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：智能傳感器；性能；應(yīng)用1引言傳感器是一種能把特定的信息(物理、化學(xué)、生物)按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件或裝置[1]。它按照用途可分為溫度傳感器、速度傳感器

2、、圖形傳感器、位置傳感器等；按照檢測原理可分為物理量傳感器、化學(xué)量傳感器和生物量傳感器等[1]。在信息化社會(huì)，幾乎沒有任何一種科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用能夠離得開傳感器和信號(hào)探測技術(shù)的支持。生活在信息時(shí)代的人們，絕大部分的日常生活與信息資源的開發(fā)、采集、傳送和處理息息相關(guān)。分析當(dāng)前信息與技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，先進(jìn)傳感器必須具備數(shù)字化、智能化、微型化、多功能集成化和網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)良特征[2]。2智能傳感器的概述關(guān)于智能傳感器的定義，全球性的電氣電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）有一個(gè)專門的定義：除產(chǎn)生一個(gè)被測量或被控量的正確表示之外，還同時(shí)具有簡化換能器的

3、綜合信息以用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的功能的傳感器[3]。智能傳感器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。智能傳感器具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：通過軟件技術(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。3智能傳感器與常規(guī)傳感器的比較在探討智能傳感器之前，我們應(yīng)當(dāng)深入研究一下常規(guī)傳感器，這會(huì)給我們理解智能傳感器打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。首先，為了確保傳感器能夠有效地測量，通常必須對常規(guī)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，也就是說，傳感器的輸出必須符合某個(gè)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，這樣它們

4、測得的數(shù)值才能真實(shí)地反映被測參數(shù)的值。其次，傳感器的性能會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱作漂移。再次，傳感器會(huì)受工作環(huán)境的影響而發(fā)生變化。最后，大多數(shù)傳感器都需要某種特殊的硬件—信號(hào)調(diào)理電路，這樣才能用于監(jiān)測或者控制的應(yīng)用中。而且常規(guī)傳感器通常需要在物理空間上靠近接收檢測信號(hào)的控制和監(jiān)控系統(tǒng)[4]。5對于智能傳感器來說，工程設(shè)計(jì)師首先將傳感器信號(hào)進(jìn)行了數(shù)字化，即模-數(shù)轉(zhuǎn)換或者稱A/D轉(zhuǎn)換，這一步極為關(guān)鍵。因?yàn)閿?shù)字不會(huì)隨時(shí)間而改變，并且也可以準(zhǔn)確地和輕松地處理它們。其次，智能傳感器運(yùn)用了微處理器。由于傳感器信號(hào)數(shù)字化，所以微處理器中的

5、運(yùn)行軟件能夠靈活、快速的完成信息處理。一旦系統(tǒng)具有了智能，就可以自動(dòng)完成標(biāo)定，也可以通過純數(shù)學(xué)的處理算法消除器件漂移，甚至還能通過定期監(jiān)控環(huán)境條件并自動(dòng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整來補(bǔ)償環(huán)境變化[4]。不但靈活性提高了，而且節(jié)省了成本。下圖1和2是兩者的比較圖：圖1常規(guī)傳感器圖2智能傳感器4智能傳感器的應(yīng)用4.1超聲智能傳感器超聲波測距是一種傳統(tǒng)而實(shí)用的非接觸測量方法，和激光、渦流和紅外測距方法相比，具有不受外界光及電磁場等因素影響的優(yōu)點(diǎn)，在比較惡劣的環(huán)境中也具有一定的適應(yīng)能力，且結(jié)構(gòu)簡單、成本低‘因此在工業(yè)控制、建筑測量、汽車倒車系統(tǒng)等方面

6、得到了廣泛應(yīng)用[5]5。超聲智能傳感器內(nèi)有以微處理器為中心的數(shù)據(jù)處理電路，通過測量超聲波從傳感器到目標(biāo)再返回所需要的時(shí)間，計(jì)算傳感器到達(dá)目標(biāo)的距離，傳感器通過標(biāo)準(zhǔn)串行接口與PC機(jī)通信，用戶可以通過圖形化人機(jī)接口監(jiān)視目標(biāo)距離，還可以根據(jù)需要改變傳感器的參數(shù)，這種傳感器體積小，可以在過程監(jiān)視和機(jī)器人中的測距。[6]4.2智能紅外傳感器這種傳感器可用于模擬生物的眼睛。初級階段模擬昆蟲的眼睛，更進(jìn)一步則用來模擬人的眼睛，隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)已可進(jìn)行“圖樣”識(shí)別和物體辨認(rèn)。智能紅外傳感器可用于軍事目標(biāo)搜索，報(bào)警，跟蹤，空間飛行和航空監(jiān)

7、視系統(tǒng)，機(jī)器人和工業(yè)處理系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)測和污染警告系統(tǒng)。它要進(jìn)行濾波和其他信號(hào)處理，進(jìn)行相關(guān)處理，從背景中提取有用和必要的數(shù)據(jù)。智能紅外傳感器今后的發(fā)展趨勢是研制集成化的信號(hào)讀出和處理電路，以便對信息濾波和提取進(jìn)行時(shí)間和空間相關(guān)處理。它可和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，應(yīng)用前景較為廣闊，特別是機(jī)器人、運(yùn)載工具制導(dǎo)和環(huán)境監(jiān)測中已逐漸顯示出了它的優(yōu)越性[7]。下圖3是只能紅外傳感器的原理圖：圖3智能紅外傳感器原理圖4.3光電式智能壓力傳感器這種新型傳感器采用了離子注入硅技術(shù)，在壓差傳感器上集成了靜壓和溫度傳感器，隨時(shí)修正過程溫度和靜壓引起的誤差。因

8、此具有高可靠性、高穩(wěn)定性、高精度、寬量程比、寬測量范圍等優(yōu)點(diǎn)。該類傳感器普遍應(yīng)用于電力、冶煉、石化、建筑、制藥造紙、食品及煙草等行業(yè)[8]。4.4人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能傳感器人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量基本元件—5神經(jīng)元相互連接而成的。每個(gè)神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和功能比較簡單，但大量神