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标题: 智能压力传感器的典型结构 [打印本页]

作者: sanfeng12 时间: 2012-7-23 11:28 标题: 智能压力传感器的典型结构

　　智能压力传感器主要由传感器、微处理器及其相关电路组成。传感器将被测的物理量转换成相应的电信号,送到信号调理电路中,进行滤波、放大、模-数转换后,送到微计算机中。计算机是智能传感器的核心,它不但可以对传感器测量数据进行计算、存储、数据处理,还可以通过反馈回路对传感器进行调节。由于计算机充分发挥各种软件的功能,可以完成硬件难以完成的任务,从而大大降低传感器制造的难度,提高传感器的性能,降低成本。

　　如果从结构上划分，智能传感器可以分为集成式、混合式和模块式。集成智能传感器是将一个或多个敏感器件与微处理器、信号处理电路集成在同一硅片上，集成集成度高，体积小，但目前的技术水平还很难实现；将传感器和微处理器、信号处理电路做在不同芯片上，则构成混合式智能传感器，目前这类结构较多；初级的智能传感器也可以由许多互相独立的模块组成，如将微计算机、信号调理电路模块、数据电路模块、显示电路模块和传感器装配在同一壳结构内则组成模块式智能传感器。

　　下面以智能式压力传感器为例来说明智能传感器的典型结构和各部分的功能。

　　在DTP型智能式压力传感器中，主压力传感器为压力传感器，它的作用是用来测量被测压力参数的。辅助传感器为温度传感器和环境压力传感器。温度传感器的作用是用来检测主传感器工作时，由于环境温度变化或被测介质温度变化而使其压力敏感元件温度变化，以便根据其温度变化修正与补偿温度变化对测量带来的误差。而环境压力传感器的作用时测量工作环境大气压变化，以便修正大气压变化对测量的影响。由此可见，智能式传感器具有较强的自适应能力，它可以判断工作环境因素的变化，进行必要的修正，保证测量的准确性。

　　微机硬件系统，用于对传感器输出的微弱信号进行放大、处理、存储和计算机通信。系统构成情况由其应具备的功能而定。DTP就有一个串行输出口，以RS－232指令格式传输数据。

　　上面以智能式压力传感器为例给了智能传感器一个形象直观的说明。下面具体谈谈具体设计智能传感器所采用的两种主要结构，一种是数值传感器信号处理(DSSP)，另一种是数字控制的模拟信号处理(DCASP)。

　　DCASP结构是一种最基本的结构，它在传感器和模拟输出之间直接提供了一个模拟通道，因此，被测量分辨率和相应时间不受影响。温度补偿和校正都在并联贿赂实现，并联回路能改变信号放大器的失调和增益。要获得数字输出信号，可加一个A/D变换器。

　　精确的设计都采用DSSP结构。它通常包括两个传感器：被测量传感器(例如压力)和温度(补偿)传感器。在硅器件中，温度信号可直接从被测量传感器提取出来。传感器信号经多路调制器送到A/D变换器，然后再送到微控器进行信号的补偿和校正。测量的稳定性只由A/D变换器的稳定性决定。可用传感器输出的算法趋近或多表面逼近法进行信号处理。每个给定传感器的校正系数都被单独储存再永久寄存器中。如果需要模拟输出，可另外加一个D/A变换器。

　　具有DSSP结构智能传感器一个突出的优点在于，它可以与其他任一数字接口的仪器连接，采用点点之间通信总线，多点通信总线以及局域网络Mininet进行通信。但是，DSSP结构的分辨率受输入A/D变换的分辨率和补偿/校正处理分辨率的限制。响应时间受A/D变换时间和补偿处理时间限制。

　　集成式智能传感器

　　压力传感器的集成化是指将多个功能相同或不同的敏感器件制作在同一个芯片上构成传感器阵列,主要有三个方面的含义:一是将多个功能完全相同的敏感单元集成制造在同一个芯片上,用来测量被测量的空间分布信息,例如压力传感器阵列或我们熟知的ＣＣＤ器件。二是对多个结构相同、功能相近的敏感单元进行集成,例如将不同气敏传感元集成在一起组成“电子鼻”,利用各种敏感元对不同气体的交叉敏感效应,采用神经网络模式识别等先进数据处理技术,可以对混合气体的各种组分同时监测,得到混合气体的组成信息,同时提高气敏传感器的测量精度;这层含义上的集成还有一种情况是将不同量程的传感元集成在一起,可以根据待测量的大小在各个传感元之间切换,在保证测量精度的同时,扩大传感器的测量范围。集成化的第三层含义是指对不同类型的传感器进行集成,例如集成有压力、温度、湿度、流量、加速度、化学等敏感单元的传感器,能同时测到环境中的物理特性或化学参量,用来对环境进行监测。
文章涉及仪器：容重器、粉质仪

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