智能壓力傳感器的基本結(jié)構(gòu)由哪幾方面組成？
智能壓力傳感器的基本結(jié)構(gòu)由哪幾方面組成？
集成式智能傳感器
壓力傳感器的集成化是指將多個(gè)功能相同或不同的敏感器件制作在同一個(gè)芯片上構(gòu)成傳感器陣列，主要有三個(gè)方面的含義:
一、是將多個(gè)功能完全相同的敏感單元集成制造在同一個(gè)芯片上，用來(lái)測(cè)量被測(cè)量的空間分布信息，例如壓力傳感器陣列或我們熟知的ＣＣＤ器件。
二、是對(duì)多個(gè)結(jié)構(gòu)相同、功能相近的敏感單元進(jìn)行集成，例如將不同氣敏傳感元集成在一起組成“電子鼻”，利用各種敏感元對(duì)不同氣體的交叉敏感效應(yīng)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別等先進(jìn)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可以對(duì)混合氣體的各種組分同時(shí)監(jiān)測(cè)，得到混合氣體的組成信息，同時(shí)提高氣敏傳感器的測(cè)量精度;這層含義上的集成還有一種情況是將不同量程的傳感元集成在一起，可以根據(jù)待測(cè)量的大小在各個(gè)傳感元之間切換，在保證測(cè)量精度的同時(shí)，擴(kuò)大傳感器的測(cè)量范圍。
智能壓力傳感器主要由傳感器、微處理器及其相關(guān)電路組成。壓力傳感器不但可以對(duì)傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理，還可以通過反饋回路對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于計(jì)算機(jī)充分發(fā)揮各種軟件的功能，可以完成硬件難以完成的任務(wù)，從而大大降低傳感器制造的難度，提高傳感器的性能，降低成本。傳感器將被測(cè)的物理量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，送到信號(hào)調(diào)理電路中，進(jìn)行濾波、放大、模-數(shù)轉(zhuǎn)換后，送到微計(jì)算機(jī)中。
如果從結(jié)構(gòu)上劃分，智能傳感器可以分為集成式、混合式和模塊式。集成智能傳感器是將一個(gè)或多個(gè)敏感器件與微處理器、信號(hào)處理電路集成在同一硅片上，集成集成度高，體積小，但目前的技術(shù)水平還很難實(shí)現(xiàn)；將傳感器和微處理器、信號(hào)處理電路做在不同芯片上，則構(gòu)成混合式智能傳感器，目前這類結(jié)構(gòu)較多；初級(jí)的智能傳感器也可以由許多互相獨(dú)立的模塊組成，如將微計(jì)算機(jī)、信號(hào)調(diào)理電路模塊、數(shù)據(jù)電路模塊、顯示電路模塊和傳感器裝配在同一殼結(jié)構(gòu)內(nèi)則組成模塊式智能傳感器。
下面以智能式壓力傳感器為例來(lái)說明智能傳感器的典型結(jié)構(gòu)和各部分的功能。
在DTP型智能式壓力傳感器中，主壓力傳感器為壓力傳感器，它的作用是用來(lái)測(cè)量被測(cè)壓力參數(shù)的。輔助傳感器為溫度傳感器和環(huán)境壓力傳感器。溫度傳感器的作用是用來(lái)檢測(cè)主傳感器工作時(shí)，由于環(huán)境溫度變化或被測(cè)介質(zhì)溫度變化而使其壓力敏感元件溫度變化，以便根據(jù)其溫度變化修正與補(bǔ)償溫度變化對(duì)測(cè)量帶來(lái)的誤差。而環(huán)境壓力傳感器的作用時(shí)測(cè)量工作環(huán)境大氣壓變化，以便修正大氣壓變化對(duì)測(cè)量的影響。由此可見，智能式傳感器具有較強(qiáng)的自適應(yīng)能力，它可以判斷工作環(huán)境因素的變化，進(jìn)行必要的修正，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。
微機(jī)硬件系統(tǒng)，用于對(duì)傳感器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行放大、處理、存儲(chǔ)和計(jì)算機(jī)通信。系統(tǒng)構(gòu)成情況由其應(yīng)具備的功能而定。DTP就有一個(gè)串行輸出口，以RS－232指令格式傳輸數(shù)據(jù)。
上面以智能式壓力傳感器為例給了智能傳感器一個(gè)形象直觀的說明。下面具體談?wù)劸唧w設(shè)計(jì)智能傳感器所采用的兩種主要結(jié)構(gòu)，一種是數(shù)值傳感器信號(hào)處理(DSSP)，另一種是數(shù)字控制的模擬信號(hào)處理(DCASP)。
DCASP結(jié)構(gòu)是一種最基本的結(jié)構(gòu)，它在傳感器和模擬輸出之間直接提供了一個(gè)模擬通道，因此，被測(cè)量分辨率和相應(yīng)時(shí)間不受影響。溫度補(bǔ)償和校正都在并聯(lián)賄賂實(shí)現(xiàn)，并聯(lián)回路能改變信號(hào)放大器的失調(diào)和增益。要獲得數(shù)字輸出信號(hào)，可加一個(gè)A/D變換器。
精確的設(shè)計(jì)都采用DSSP結(jié)構(gòu)。它通常包括兩個(gè)傳感器：被測(cè)量傳感器(例如壓力)和溫度(補(bǔ)償)傳感器。壓力開關(guān)在硅器件中，溫度信號(hào)可直接從被測(cè)量傳感器提取出來(lái)。傳感器信號(hào)經(jīng)多路調(diào)制器送到A/D變換器，然后再送到微控器進(jìn)行信號(hào)的補(bǔ)償和校正。測(cè)量的穩(wěn)定性只由A/D變換器的穩(wěn)定性決定。可用傳感器輸出的算法趨近或多表面逼近法進(jìn)行信號(hào)處理。每個(gè)給定傳感器的校正系數(shù)都被單獨(dú)儲(chǔ)存再永久寄存器中。如果需要模擬輸出，可另外加一個(gè)D/A變換器。
具有DSSP結(jié)構(gòu)智能傳感器一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)在于，它可以與其他任一數(shù)字接口的儀器連接，采用點(diǎn)點(diǎn)之間通信總線，多點(diǎn)通信總線以及局域網(wǎng)絡(luò)Mininet進(jìn)行通信。但是，DSSP結(jié)構(gòu)的分辨率受輸入A/D變換的分辨率和補(bǔ)償/校正處理分辨率的限制。響應(yīng)時(shí)間受A/D變換時(shí)間和補(bǔ)償處理時(shí)間限制。
掃一掃進(jìn)入手機(jī)網(wǎng)站
