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智能傳感器 |
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智能傳感器（intelligent sensor）是具有信息處理功能的傳感器。智能傳感器帶有微處理機，具有採集、處理、交換信息的能力，是傳感器集成化與微處理機相結合的產物。一般智能機器人的感覺系統由多個傳感器集合而成，採集的信息需要計算機進行處理，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優點：通過軟件技術可實現高精度的信息採集，而且成本低；具有一定的編程自動化能力；功能多樣化。簡介 自動化領域所取得的一項最大進展就是智能傳感器的發展與廣泛使用。但究竟什麼是“智能”傳感器？下面，來自6個傳感器廠家的專家對這一術語進行了定義。 據Honeywell工業測量與控制部產品經理Tom Griffiths的定義：“一個良好的'智能傳感器'是由微處理器驅動的傳感器與儀表套裝，並且具有通信與板載診斷等功能，為監控系統和/或操作員提供相關信息，以提高工作效率及減少維護成本。”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，降低了系統的複雜性、簡化了系統結構。 [1] 通信 無故障通信 “智能傳感器的優勢，”GE Fanuc自動化公司控制器產品經理Bill Black說，“是能從過程中收集大量的信息以減少宕機時間及提高質量。”MTS傳感器公司Temposonics（磁致伸縮位移傳感器）產品經理David Edeal對此補充說：“分佈式智能的基本前提是，在適當位置和時間擁有有關係統、子系統或組件的狀態的全部知識，以進行'最優的'過程控制決策。” Cognex公司Checker機器視覺部產品營銷經理John Keating繼續補充說，“對於一種真正的'智能'（機器視覺）傳感器，它應該不需要使用者懂得機器視覺。” 智能傳感器必須具備通信功能。 “最起碼，除了滿足最基本應用的反饋信號，'智能'傳感器必須能傳輸其它信息。”Edeal表示。這可以是疊加在標準4-20 mA過程輸出、總線系統或無線安排上的HART（可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協議）信號。該領域正在增長的因素是IEEE 1451——一系列旨在為不同廠家生產的傳感器提供即插即用能力的智能傳感器接口標準。 診斷程序 智能傳感器可對其運行的各個方面進行自監控，包括“攝像頭的污濁，超容忍限或不能開關等，”GE Fanuc自動化公司的Black說。 Pepperl Fuchs公司智能係統經理Helge Hornis補充說，“（除此之外），還有線圈監控功能，目標超出範圍或太近。”它也可以對工況的變化進行補償。 “'智能'傳感器，”Omron電子有限公司戰略創意總監Dan Armentrout表示，“必須首先能監視自身及周圍的環境，然後再決定是否對變化進行自動補償或對相關人員發出警告。” 很多智能傳感器都能重裝到控制現場，通過提供“可設置參數，使用戶能替換一些'標準'傳感器，”Hornis說道，“例如，典型的傳感器一般都設置為常開（NO）或常關（NC），而智能傳感器則能設置為以上任何一種狀態。” 智能傳感器擁有很多優勢。隨著嵌入式計算功能的成本繼續減少，“智能”器件將被更多地應用。獨立的內部診斷功能可避免代價高昂的宕機，從而迅速收回投資 定義 智能傳感器系統是一門現代綜合技術，是當今世界正在迅速發展的高新技術，至今還沒有形成規範化的定義。早期，人們簡單、 機械地強調在工藝上將傳感器與微處理器兩者緊密結合， 認為“傳感器的敏感元件及其信號調理電路與微處理器集成在一塊芯片上就是智能傳感器”。 關於智能傳感器的中、英文稱謂，尚未有統一的說法。 John Brignell和Nell White認為“Intelligent Sensor”是英國人對智能傳感器的稱謂， 而“Smart Sensor” 是美國人對智能傳感器的俗稱。而Johan H.Huijsing在“Integrated Smart Sensor”一文中按集成化程度的不同，分別稱為“Smart Sensor”、 “Integrated Smart Sensor”。對“Smart Sensor”的中文譯名有譯為“靈巧傳感器”的， 也有譯為“智能傳感器”的。 《智能傳感器系統》書上的定義： “傳感器與微處理器賦予智能的結合，兼有信息檢測與信息處理功能的傳感器就是智能傳感器(系統)”；模糊傳感器也是一種智能傳感器(系統)，將傳感器與微處理器集成在一塊芯片上是構成智能傳感器(系統)的一種方式。 （《智能傳感器系統》，劉君華，西安電子科技大學出版社） 《現代新型傳感器原理與應用》書上的定義：所渭智能式傳感器就是一種帶行微處理機的，兼有信息檢測、信息處理、信息記憶、邏輯思維與判斷功能的傳感器。 （ 《現代新型傳感器原理與應用》 ，劉迎春，葉湘濱等，國防工業出版社，2000.5）[2] 功能 概括而言， 智能傳感器的主要功能是： (1) 具有自校零、 自標定、 自校正功能； (2) 具有自動補償功能； (3) 能夠自動採集數據， 並對數據進行預處理； (4) 能夠自動進行檢驗、 自選量程、 自尋故障； (5) 具有數據存儲、記憶與信息處理功能； (6) 具有雙向通訊、標準化數字輸出或者符號輸出功能； (7) 具有判斷、決策處理功能。 可實現的功能 智能傳感器的功能是通過模擬人的感官和大腦的協調動作，結合長期以來測試技術的研究和實際經驗而提出來的。是一個相對獨立的智能單元，它的出現對原來硬件性能苛刻要求有所減輕，而靠軟件幫助可以使傳感器的性能大幅度提高。 1、信息存儲和傳輸——隨著全智能集散控制系統(SmartDistributedSystem)的飛速發展，對智能單元要求具備通信功能，用通信網絡以數字形式進行雙向通信，這也是智能傳感器關鍵標誌之一。智能傳感器通過測試數據傳輸或接收指令來實現各項功能。如增益的設置、補償參數的設置、內檢參數設置、測試數據輸出等。 |
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