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智能传感器系统 周萍 本章主要内容: 1、智能传感器的定义及功能； 2、智能传感器与传感系统的特点； 3、智能传感器概念与传感器系统； 4、智能传感器实现的途径； 5、现场总线控制系统中的智能传感器与现场总线 0 引言  传感器是构建现代信息系统的重要组成部分。? 现代信息技术的三大支柱： 1. 传感器技术（信息采集）——“感官” 2. 通信技术（信息传输） ——“神经” 3. 计算机技术（信息处理）——“大脑” 智能传感器可广泛用于工业、农业、商业、交通、环境监测、医疗卫生、军事科研、航空航天、现代办公设备和家用电器等领域。 1 智能传感器的定义及功能 1.1 智能传感器的定义 目前，关于智能传感器的中、英文称谓尚未完全统一。英国人将智能传感器称为“Intelligent Sensor”；美国人则习惯于把智能传感器称作“Smart Sensor”，直译就是“灵巧的、聪明的传感器”。 所谓智能传感器，就是带微处理器、兼有信息检测和信息处理功能的传感器。 智能传感器的最大特点就是将传感器检测 信息的功能与微处理器的信息处理功能有机地融 合在一起。从一定意义上讲，它具有类似于人工 智能的作用。? 需要指出，这里讲的“带微处理器”包含两种情况： （1）将传感器与微处理器集成在一个芯片上构 成所谓的“单片智能传感器”。 （2）传感器能够配微处理器。 显然，后者的定义范围更宽，但二者均属于智 能传感器的范畴。 世界上第一个智能传感器是美国霍尼韦尔（Honeywell）公司在1983年开发的ST3000系列智能压力传感器。它具有的多参数传感(差压、静压和温度)与智能化的信号调理功能 。 最近，该公司还相继开发出ST3000－900/2000等系列的新产品，使之功能进一步完善。目前，ST3000系列智能压力传感器在全世界的销量已突破50万只，深受广大用户的青睐。 1.2 智能传感器的功能 ① 具有自补偿功能。 ② 具有自校准功能。 ③ 具有自诊断功能。 ④ 具有自动数据处理功能。 ⑤ 具有组态功能。 ⑥ 具有双向通信和数字输出功能。 ⑦ 具有信息存储与记忆功能。 ⑧ 具有分析、判断、自适应、自学习的功能。 2 智能传感器与传感系统的特点 2.1 高精度 智能传感器采用自调零、自补偿、自校准等 多项新技术，能达到高精度指标。 美国BB（BURR－BROWN）公司：XTR系列 精密电流变送器，转换精度 ±0.05％，非线性 误差±0.003％。 美国霍尼韦尔（Honeywell）公司：PPT、PPTR系列智能精密压力传感器，测量精度为±0.05％，比传统压力传感器的精度大约提高了一个数量级。其外形如图1所示。 PPT、PPTR系列智能压力传感器的内部电路框图如图2所示。 图2 PPT、PPTR系列智能压力传感器的内部电路框图 2.2 宽量程 智能传感器的测量范围很宽，并具有很强的过载能力。 例如，美国ADI公司：ADXRS300型单片偏航角速度陀螺仪集成电路，测量转动物体的偏航角速度的范围是±300°/s。 只需并联一只设定电阻，即可将测量范围扩展到1200 ° /s。 2.3 多参数、多功能 （1）多路智能温度控 制器Pentium 4处理器 是Intel公司推出的高 性能微处理器。最高 主频目前已3.6GHz， 它采用了0.13μm制 程，集成度高达5500 万～7700万只晶管， 在芯片中还有内置数字 温度传感器，其芯片结 构如图3所示。 随着Pentium 4处理器运行速度的大幅度提高，其功耗也显著增加，必须采取更完善的散热保护措施。 2002年，美国ADI公司专门开发出适配Pentium 4处理器的ADT7460型智能化远程散热风扇控制器集成电路，并已用于奔腾4计算机产品中。 奔腾4计算机的散热控制电路如图4所示。该计算机中共使用了3台散热风扇。其中，风扇1专门给CPU散热，风扇2和风扇3分别安装在主机箱的前面和后面给机箱散热。 图4 计算机的散热控制电路 （2）多功能式湿度／温度／露点智能传感 器系统瑞士Sensirion公司：SHT11/15型 高精度、自校准、多功能式智能传感器。能 同时测量相对湿度、温度和露点等参数