传感器的背景:MEMS惯性传感器的背景及发展现状

2021/11/11 12:55 · 传感器知识资讯 ·  · 传感器的背景:MEMS惯性传感器的背景及发展现状已关闭评论
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传感器的背景:MEMS惯性传感器的背景及发展现状

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传感器的背景:MEMS惯性传感器的背景及发展现状  第2张

传感器的背景:智能传感器发展的历史背景.ppt

9.1 智能传感器发展的历史背景 9.2 智能传感器的功能与特点 9.3 智能传感器概念与传感器系统 智能传感器的定义 《智能传感器系统》书上的定义: “传感器与微处理器赋予智能的结合,兼有信息检测与信息处理功能的传感器就是智能传感器(系统)”;模糊传感器也是一种智能传感器(系统),将传感器与微处理器集成在一块芯片上是构成智能传感器(系统)的一种方式。(《智能传感器系统》,刘君华,西安电子科技大学出版社) 《现代新型传感器原理与应用》书上的定义:所渭智能式传感器就是一种带行微处理机的,兼有信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维与判断功能的传感器。( 《现代新型传感器原理与应用》 ,刘迎春,叶湘滨等,国防工业出版社,2000.5) 9.4 智能传感器实现的途径 光电信息学院 新型传感器教育部重点实验室 谢光忠 制作 智能式传感器 自动化(控制)系统框图 传感器、计算机及执行器的价格性能比 传统的传感器技术已达到其技术极限。 它的价格性能比不可能再有大的下降。 它在以下几方面存在严重不足: ·因结构尺寸大, 而时间(频率)响应特性差; ·输入—输出特性存在非线性, 且随时间而漂移; ·参数易受环境条件变化的影响而漂移; ·信噪比低, 易受噪声干扰; ·存在交叉灵敏度, 选择性、 分辨率不高。 现场总线是连接测控系统中各智能装置(包括智能传感器)的双向数字通信网络。其主要特点是: 1. 传输数字信号 用数字信号取代原来的 4~20 mA标准模拟信号, 进而提高可靠性和抗干扰能力。这就要求传感器由可输出 4~20 mA标准信号的变送器改变为带数字总线接口并输出数字信号。所有现场传感器, 通过数字总线接口都方便地挂接在一条环形现场总线上。这样可以大大削减现场与控制室(高/上位计算机)之间一对一的连接导线, 节约初期安装费用,大大简化整个系统的布线和设计。这种节约对一个大型、 多点测量系统是很有意义的, 譬如: 这种节约对一个大型、 多点测量系统是很有意义的,譬如: 一个电站 需要5 000 台传感器及其仪表; 一个钢铁厂 需要2 万台传感器及其仪表; 大型石油化工厂需要6 000 台传感器及其仪表; 大型发电机组 需要3 000 台传感器及其仪表; 一部汽车 需要30 至 100 台传感器; 一架飞机 需要3 600 台传感器; … 2. 标准化 总线采用统一标准,使系统具有开放性。不同厂家的产品, 在硬件、软件、通信规程、连接方式等方面互相兼容、 互换联用,既方便用户使用,又易于安装维修。不少大公司都推出了自己的现场总线标准。国际化的统一标准的工作正在加紧进行中。 3. 智能化 采用智能与控制职能分散下放到现场装置的原则,现场总线网络的每一节点处安装的现场仪表应是“智能”型的,即安装的传感器应是“智能传感器”。在这种控制系统中,智能型现场装置是整个控制管理系统的主体。这种基于现场总线的控制系统, 要求必须使用智能传感器, 而不是一般传统的传感器。 智能传感器代表了传感器的发展方向,这种智能传感器带有标准数字总线接口,能够自己管理自己。它将所检测到的信号经过变换处理后,以数字量形式通过现场总线与高/上位计算机进行信息通信与传递。 9.2.1 智能传感器的功能 概括而言, 智能传感器的主要功能是: (1) 具有自校零、 自标定、 自校正功能; (2) 具有自动补偿功能; (3) 能够自动采集数据, 并对数据进行预处理; (4) 能够自动进行检验、 自选量程、 自寻故障; (5) 具有数据存储、记忆与信息处理功能; (6) 具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能; (7) 具有判断、决策处理功能。 9.2.2 智能传感器的特点 与传统传感器相比, 智能传感器的特点是: 1. 精度高 2. 高可靠性与高稳定性 3. 高信噪比与高的分辨力 4. 强的自适应性 5. 低的价格性能比 智能传感器系统是一门现代综合技术,是当今世界正在迅速发展的高新技术,至今还没有形成规范化的定义。早期,人们简单、 机械地强调在工艺上将传感器与微处理器两者紧密结合, 认为“传感器的敏感元件及其信号调理电路与微处理器集成在一块芯片上就是智能传感器”。 关于智能传感器的中、英文称谓,目前也尚未统一。John Brignell和Nell White认为“Intelligent Sensor”是英国人对智能传感器的称谓, 而“Smart 传感器的背景:MEMS惯性传感器的背景及发展现状  第3张

传感器的背景:温度传感器应用背景

背景就是,在民用、工用、军用等领域的实际生产中越来越需要一种传感器能够采集温度信号进行处理
温度是一种最基本的环境参数,人民的生活与环境的温度息息相关,在工业生产过程中需要实时测量温度,在农业生产中也离不开温度的测量,因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义.测量温度的关键是温度传感器,温度传感器的发展经历了三个发展阶段:①传统的分立式温度传感器,②模拟集成温度传感器,③智能集成温度传感器.目前,国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式,从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展.本设计选择集成电路温度传感器AD590作为传感器器测量温度.该装置适用于人民的日常生活和工、农业生产用于温度测量.

主要用于测量温度

1、氧传感器:当氧传感器故障时,ECU无法获取这些信息,就不知道喷射的汽油量是否正确,而不合适的油气空燃比会导致发动机功率降低,增加排放污染;
2、轮速传感器:它主要是收集汽车的转速来判断汽车有没有打滑的征兆,所以,就有一一个专门收集汽车轮速的传感器来完成这项工作,一般安装在每个车轮的轮毂上,而一旦传感器损坏,ABS会失效;
3、水温传感器:当水温传感器故障后,往往冷车启动时显示的还是热车时的温度信号,ECU得不到正确的信号,只能供给发动机较稀薄的混合气,所以发动机冷车不易启动,且还会伴随怠速运转不稳定,加速动力不足的问题;
4、电子油门踏板位置传感器:当传感器失效后,ECU无法测得油门位置信号,无法获得油门门踏板的正确位置,所以会出现发动机加速无力的现象,甚至出现发动机不能加速的情况;
5、进气压力传感器:进气压力传感器顾名思义就是随着发动机不同的转速负荷,感应一系列的电阻和压力变化,转换成电压信号,供ECU修正喷油量和点火正时角度。一般安装在节气门边上,假如故障了会引起点火困难、怠速不稳、加速无力等问题。

  温度是表征物体冷热程度的物理量,是工农业生产过程中一个很重要而普遍的测量参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性,温度传感器的数量在各种传感器中居首位,约占50%。
  温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化,所以能作温度传感器的材料相当多。温度传感器随温度而引起物理参数变化的有:膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。随着生产的发展,新型温度传感器还会不断涌现。
  由于工农业生产中温度测量的范围极宽,从零下几百度到零上几千度,而各种材料做成的温度传感器只能在一定的温度范围内使用。
  温度传感器与被测介质的接触方式分为两大类:接触式和非接触式。接触式温度传感器需要与被测介质保持热接触,使两者进行充分的热交换而达到同一温度。这一类传感器主要有电阻式、热电偶、PN结温度传感器等。非接触式温度传感器无需与被测介质接触,而是通过被测介质的热辐射或对流传到温度传感器,以达到测温的目的。这一类传感器主要有红外测温传感器。这种测温方法的主要特点是可以测量运动状态物质的温度(如慢速行使的火车的轴承温度,旋转着的水泥窑的温度)及热容量小的物体(如集成电路中的温度分布)。
  温度传感器是最早开发,应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下,本世纪相继 开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。
  两种不同材质的导体,如在某点互相连接在一起,对这个连接点加热,在它们不加热的部位就会出现电位差。这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关,和这两种导体的材质有关。这种现象可以在很宽的温度范围内出现,如果精确测量这个电位差,再测出不 加热部位的环境温度,就可以准确知道加热点的温度。由于它必须有两种不同材质的导体,所以称之为“热电偶”。不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围,它们的灵敏度 也各不相同。
  热电偶传感器有自己的优点和缺陷,它灵敏度比较低,容易受到环境干扰信号的影响,也容易受到前置放大器温度漂移的影响,因此不适合测量微小的温度变化。由于热电偶 温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关。

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