智能傳感器及系統(tǒng)集成

智能傳感器智能傳感器及系統(tǒng)集成第1頁智能傳感器結構與系統(tǒng)智能傳感器是一個帶微處理器兼有檢測、判斷、信息處理、信息記憶、邏輯思維等功效傳感器。其特點是：1、易于線性化。2、自動修正測量數(shù)據(jù)降低環(huán)境原因引發(fā)誤差。智能傳感器及系統(tǒng)集成第2頁3、含有抑制漂移能力。4、其跟蹤濾波功效能夠去除噪聲、提升信噪比從而提升傳感器可靠性。5、用軟件處理硬件難以處理問題，完成數(shù)據(jù)計算與數(shù)據(jù)處理工作。

智能傳感器主要由敏感元件、微處理器及相關電路組成。智能傳感器及系統(tǒng)集成第3頁智能傳感器原理框圖以下傳感元件信號調(diào)理微處理器通訊接口輸入接口智能傳感器及系統(tǒng)集成第4頁微處理器是智能傳感器智能關鍵，負擔了數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)存放、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)校準、系統(tǒng)賠償?shù)却罅坑布y以完成工作，從而大大降低了傳感器制造難度，提升了傳感器性能，降低了成本，提升了傳感器可靠性。智能傳感器有集成式、混合式和模塊式三種結構。集成式：將若干個敏感元件與微處理器、信號處理電路集成在同一硅片上。智能傳感器及系統(tǒng)集成第5頁混合式：將傳感器和微處理器、信號處理電路做在不一樣芯片上，這是當前智能傳感器主要形式。模塊式：將傳感元件模塊、微處理器模塊、信號調(diào)理電路模塊等裝配在同一個殼結構內(nèi)。智能傳感器及系統(tǒng)集成第6頁智能傳感器功效特點1、含有邏輯思維與判斷、信息處理功效，可對檢測數(shù)值進行分析、修正和誤差賠償，提升測量精度。

2、含有自診療、自校準功效，提升了可靠性。智能傳感器及系統(tǒng)集成第7頁3、組態(tài)功效能夠?qū)崿F(xiàn)多傳感器多參數(shù)復合測量，擴大了檢測使用范圍。用戶能夠選擇需要組態(tài)。包含檢測范圍，可編程通/斷延時，選組計數(shù)器，常開/常閉，分辨率選擇等?？墒雇活愋蛡鞲衅鞴ぷ髟谧钫_狀態(tài)，而且能在不一樣場所從事不一樣工作。智能傳感器及系統(tǒng)集成第8頁4、存放功效使檢測數(shù)據(jù)能夠隨時存取。5、數(shù)據(jù)通信功效含有數(shù)據(jù)通信接口，能與計算機直接聯(lián)機，相互交換信息。

智能傳感器含有串行通信接口，既能夠直接與計算機進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)點對點測控，也能夠組成智能傳感器網(wǎng)絡與計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)點對多點分布式集散測控系統(tǒng)。防止了模擬信號遠距離傳輸，提升了系統(tǒng)可靠性。智能傳感器及系統(tǒng)集成第9頁6、自適應技術

可在條件改變情況下，在一定范圍內(nèi)使自己特征自動適應這種改變。經(jīng)過采取自適應技術，智能傳感器能賠償老化部件引發(fā)參數(shù)漂移，延長器件或裝置壽命。同時擴大其工作領域，自動適應不一樣環(huán)境條件。自適應技術提升了傳感器重復性和準確度。智能傳感器及系統(tǒng)集成第10頁智能傳感器中軟件軟件對傳感器測量過程進行管理和調(diào)整，使之工作在最正確狀態(tài)，并對傳感器數(shù)據(jù)進行各種處理，從而增強傳感器功效，提升性能指標。智能傳感器及系統(tǒng)集成第11頁一、溫度賠償基本方法是：1、將溫度敏感元件與智能傳感器敏感元件集成在一起，用于測量敏感元件環(huán)境溫度。2、建立溫度誤差數(shù)學模型，微處理器依據(jù)測得溫度值和數(shù)學模型進行賠償。3、查表法。智能傳感器及系統(tǒng)集成第12頁

二、非線性校正1、線性插值法先用試驗測出傳感器輸入輸出數(shù)據(jù)，利用一次函數(shù)進行插值，用直線迫近傳感器特征曲線。假如傳感器特征曲率大，能夠?qū)⒃撉€分段插值，把每段曲線用直線近似，即用折線迫近整個曲線。這么能夠按分段線性關系求出輸入值所對應輸出值。普通情況下只要分段合理，插值點數(shù)得當就可取得良好線性度和精度。智能傳感器及系統(tǒng)集成第13頁2、二次曲線插值法用拋物線代替原來曲線，先求出傳感器特征曲線反函數(shù)，并依據(jù)精度要求對曲線進行分段，然后利用二次函數(shù)進行插值，用二次函數(shù)迫近。3、查表法經(jīng)過計算或試驗得到檢測值和被檢測值關系，然后按一定規(guī)律把數(shù)據(jù)排成表格，存入內(nèi)存單元。微處理器依據(jù)檢測大小查表。智能傳感器及系統(tǒng)集成第14頁三、數(shù)字濾波1、算術平均濾波

計算連續(xù)N個點采樣值算術平均值作為濾波器輸出.智能傳感器及系統(tǒng)集成第15頁

2、遞推平均濾波

遞推平均濾波只需進行一次測量就能得到平均值，它把N個數(shù)據(jù)看作一個隊列，每次測量得到新數(shù)據(jù)存在隊尾，而扔掉原來隊首一個數(shù)據(jù)，這么在隊列中一直有N個“新”數(shù)據(jù)，然后計算隊列中數(shù)據(jù)平均值作為濾波結果。每進行一次這么測量，就可馬上計算出一個新平均值。智能傳感器及系統(tǒng)集成第16頁3、加權遞推平均濾波

遞推平均濾波法中全部采樣值權系數(shù)相同，在結果中所占百分比相等，這會對時變信號引發(fā)滯后。為增加新采樣數(shù)據(jù)在遞推濾波中比重，提升傳感器對當前干擾抑制能力，能夠采取加權遞推平均濾波算法，對不一樣時刻數(shù)據(jù)加不一樣權重，通常越靠近現(xiàn)時刻數(shù)據(jù)，權重取得越大。N項加權遞推平均濾波算法為智能傳感器及系統(tǒng)集成第17頁四、標度變換

假如傳感器輸入輸出之間含有函數(shù)關系，可直接用解析式進行標度變換。假如沒有，采取多項式插值法進行標度變換。五、自動校正和自診療自動校正是校正傳感器零位和滿量程誤差。傳感器分別輸入零點標準值和滿度標準值，經(jīng)過測量傳感器輸出，得到智能傳感器校正方程。測量時軟件系統(tǒng)依據(jù)校正方程，對傳感器零位誤差、增益誤差等進行校正。從而大大提升測量準確度和可靠性。智能傳感器及系統(tǒng)集成第18頁自診療就是對敏感元件及整個傳感器各部件狀態(tài)進行自檢，檢驗傳感器各個部分是否正常，并診療發(fā)生故障部件，以確保傳感器正常工作。六、數(shù)字調(diào)零用軟件實現(xiàn)偏差調(diào)零。智能傳感器及系統(tǒng)集成第19頁智能傳感器低功耗設計一、設計標準1、選取低功耗敏感元件。2、簡化硬件電路和傳感器功效。3、設計低功耗電路，采取低功耗器件。4、單電源、低電壓供電。智能傳感器及系統(tǒng)集成第20頁二、智能傳感器低功耗設計技術1、降低電源電壓，壓縮電路動態(tài)范圍。2、控制大電流器件工作時間。3、降低單片機時鐘頻率。4、使用單片機睡眠方式。智能傳感器及系統(tǒng)集成第21頁三、智能傳感器低功耗設實例1、智能濕度傳感器結構框圖濕度敏感元件調(diào)節(jié)放大電路單片機LCD顯示器控制鍵通信接口智能傳感器及系統(tǒng)集成第22頁被測信號經(jīng)調(diào)理放大電路處理，成為與被測量成正比0.001～4.99V直流電壓信號，送單片機A/D轉(zhuǎn)換口。LCD顯示器可顯示濕度測量值、智能濕度傳感器工作狀態(tài)（測量/通信）、超量程提醒和欠電報警。通信接口能夠?qū)崿F(xiàn)智能濕度傳感器與計算機之間信息傳輸。對于相對濕度小于50%RH測量環(huán)境，可選取芬蘭VAISALA企業(yè)HMP-35濕度敏感元件，它在相對濕度60%RH以下智能傳感器及系統(tǒng)集成第23頁含有很好線性和準確度。對于相對濕度大于40%RH以上環(huán)境，可選取GeneralEastern企業(yè)653-M2濕敏器件，它在相對濕度20%RH以上含有很好線性和準確性。2、低功耗設計辦法低功耗智能濕度傳感器模擬電路主要是運算放大器為關鍵放大電路。這里宜選取低功耗、單電源運算放大器，智能傳感器及系統(tǒng)集成第24頁可選取模擬器件企業(yè)AD822。單片機選取內(nèi)部帶有4路8位A/D轉(zhuǎn)換器、4個中止源、8分頻定時/計數(shù)器、1024*14位片內(nèi)程序存放器、68*8位RAM低功耗單片機PIC16C71。它含有低功耗睡眠模式（SLEEP)和片內(nèi)看門狗定時器(WTD)，易于實現(xiàn)低功耗設計和抗干擾設計，是低功耗低成本智能傳感器較為適宜單片機。智能傳感器及系統(tǒng)集成第25頁智能傳感器設計與制造當前智能傳感器實際產(chǎn)品大多是模塊化結構，近年來因為多芯片組件（MCM)技術發(fā)展，可將智能傳感器分布在幾個芯片組件上部件組裝起來，組成傳感器。集成智能傳感器設計和制造中有許多復雜技術問題。智能傳感器及系統(tǒng)集成第26頁一、利用微機械加工技術制造傳感器

微機械加工技術是微型傳感器和微機械元件加工工藝技術，是制造智能傳感器主要技術。其中硅微機械加工技術是硅集成電路工藝一項主要擴展技術。它除了包含高度發(fā)展硅集成電路工藝外，還有一些獨特工藝。它主要用于制造硅材料為基底、層與層之間有很大差異三維結構。智能傳感器及系統(tǒng)集成第27頁1、刻蝕技術它是微加工技術特殊工藝，經(jīng)過腐蝕加工形成各種微結構，這是形成微型傳感器關鍵技術。2、體形結構腐蝕加工腐蝕加工有化學腐蝕和離子刻蝕技術兩大類?；瘜W腐蝕是應用腐蝕劑腐蝕，腐蝕劑有各向同性和各向異性兩種，改變腐蝕劑中氧化劑、去除劑和稀釋劑成份能夠調(diào)整腐蝕速率、選擇性和表面腐蝕條件。各向異性腐蝕可形成三維結構。智能傳感器及系統(tǒng)集成第28頁離子刻蝕是在真空腔內(nèi)進行。采取等離子定向刻蝕，將硅片放在交流電源驅(qū)動電極上，并置于充有含氟里昂氣體化學反應等離子體中進行。3、表面腐蝕加工技術用于制造各種懸式結構，如微型懸臂梁、懸臂塊、微型橋、微型腔等。當前已成功應用在微型諧振式傳感器，加速度傳感器、流量傳感器和壓電傳感器中。智能傳感器及系統(tǒng)集成第29頁4、薄膜技術能夠加工成各種梁、橋、彈性膜、壓電膜。用作傳感器敏感元件，有可作為介質(zhì)膜起絕緣層作用；有可作為控制尺寸襯墊層，在加工完成之前往除掉。5、固相鍵合技術是微機械部件裝配技術，能夠把兩個固態(tài)部件直接鍵合在一起。智能傳感器及系統(tǒng)集成第30頁二、智能傳感器電路設計1、模擬信號輸入級普通模擬信號輸入級是含有多路切換開關可編程增益放大器。2、傳感器激勵源傳感器激勵源由微處理器控制，方便使傳感器工作在最正確狀態(tài)。

智能傳感器及系統(tǒng)集成第31頁3、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換4、數(shù)據(jù)處理5、數(shù)字輸出接口電路6、微處理器選擇當前以單片機、DSP等嵌入式微處理器。智能傳感器及系統(tǒng)集成第32頁智能傳感器實例一、ST-3000系列智能壓力傳感器該系列傳感器是美國Honeywell企業(yè)20世紀80年代研制產(chǎn)品，是最早商品化智能傳感器，能夠同時測量靜壓、差壓和溫度三個參數(shù)。精度達0.1級，6個月總漂移不超出全量程0.03%，量程比可達400：1，阻尼時間常數(shù)在0～32s間可調(diào)。當前該產(chǎn)品被廣泛應用。智能傳感器及系統(tǒng)集成第33頁傳感器結構框圖以下：差壓靜壓溫度多路開關A/DCPUD/AI/OROMRAMPROMEEPROM4-20mA或數(shù)字信號智能傳感器及系統(tǒng)集成第34頁傳感部分由差壓、靜壓和溫度三個傳感器組成，該部分輸出是三個參數(shù)函數(shù)，設三個傳感器輸出為由此可解得智能傳感器及系統(tǒng)集成第35頁以上由三個傳感器信號計算待測壓力過程是在微處理器中經(jīng)過軟件程序進行。在傳感器制造過程中，待測壓力特征數(shù)據(jù)、環(huán)境溫度特征數(shù)據(jù)就、和靜壓數(shù)據(jù)需要事先存放在PROM中。這些特征數(shù)據(jù)由生產(chǎn)線計算機采集并送入存放器存放。實際工作時，傳感器芯片上三個傳感器信號經(jīng)多路切換開關、調(diào)理電路以及A/D轉(zhuǎn)換器，分別進入CPU。CPU利用智能傳感器及系統(tǒng)集成第36頁PROM中特征數(shù)據(jù)，對三種信號進行程序運算處理，最終產(chǎn)生一個高精度特征優(yōu)異待測壓力信號輸出?，F(xiàn)場通信器含有以下功效：對傳感器進行遠程組態(tài)，設定標號、測量范圍、輸出形式和阻尼時間常數(shù)，不到現(xiàn)場就可調(diào)整變送器參數(shù)；傳感器零點和量程校準能夠在現(xiàn)場進行，無須拆卸傳感器，也不需要專門設備。智能傳感器及系統(tǒng)集成第37頁對傳感器進行診療，進行組態(tài)檢驗、通信功效檢驗、變送功效檢驗、參數(shù)異常檢驗，診療結果傳送到現(xiàn)場通信器中顯示；設定傳感器為恒流輸出，把傳感器看成恒流源使用方便檢驗系統(tǒng)中其它傳感器或設備。智能傳感器及系統(tǒng)集成第38頁二、EJA差壓變送器系日本橫河電機株式會社與1994年研制成功高性能智能式差壓傳感器。它利用單晶硅諧振式傳感器原理，采取微電子機械加工技術（MEMS)，精度達0.075%，含有高穩(wěn)定性和高可靠性。其由膜盒組件和智能轉(zhuǎn)換部件組成。膜盒組件包含膜盒、單晶硅諧振式傳感器和特征修正存放器。智能傳感器及系統(tǒng)集成第39頁原理圖以下：單晶硅諧振式傳感器特征修正傳感器CPUA/DD/A內(nèi)置存放器4-20mADC及數(shù)字信號膜盒組件數(shù)據(jù)處理部件Δp智能傳感器及系統(tǒng)集成第40頁單晶硅諧振式傳感器兩個H型諧振梁將差壓、壓力信號分別轉(zhuǎn)換成頻率信號，送到脈沖計數(shù)器中，再將兩頻率之差直接送到CPU中進行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成與輸入信號相對應4-20mA電流信號。膜盒組件中特征修正存放器存放傳感器環(huán)境溫度、靜壓及輸入輸出特征修正數(shù)據(jù)，CPU利用它們進行溫度賠償，校正靜壓及輸入輸出特征。智能傳感器及系統(tǒng)集成第41頁三、8800A型卡曼旋渦流量變送器這是美國Rosemount企業(yè)智能傳感器。它利用“卡曼渦流”現(xiàn)象測定流量，即當管道中裝設柱狀阻擋物時，流體流過時形成兩列旋渦，旋渦出現(xiàn)頻率與流量成正比。該變送器利用應力檢測法測量旋渦頻率，在柱狀物后部插入嵌有壓電元件桿，當旋渦沖擊桿端時形成彎矩，壓電元件出現(xiàn)電荷，電荷經(jīng)放大器放大后，經(jīng)濾波、A/D轉(zhuǎn)換后送入數(shù)字式跟蹤濾波器。智能傳感器及系統(tǒng)集成第42頁它能跟蹤旋渦頻率對噪聲進行抑制，使濾波后數(shù)字信號正確反應流量值。CPU接收跟蹤濾波數(shù)字信號進行處理后送D/A轉(zhuǎn)換器輸出4-20mA電流。8800A型卡曼旋渦流量變送器含有自診療、溫度校正等功效，經(jīng)過現(xiàn)場通信器進行組態(tài)。智能傳感器及系統(tǒng)集成第43頁4、超聲智能測距傳感器美國Merritt系統(tǒng)企業(yè)（MSI）開發(fā)了兩種超聲智能測距傳感器，一個測量范圍為150-3000mm，采樣頻率為40Hz，精度為、2.5mm；另一個是高精度型，測量范圍為25-600mm，采樣頻率為200Hz，精度為0.25mm。傳感器內(nèi)有以CPU為中心數(shù)據(jù)處理電路，經(jīng)過測量超聲波從傳感器到目標再返回所需要時間，計算傳感器抵達目標距離。智能傳感器及系統(tǒng)集成第44頁5、多路光譜分析智能傳感器它能夠從人造衛(wèi)星攝取地球表面圖像，經(jīng)過反射型繞射光柵，由CCD固態(tài)攝像傳感器轉(zhuǎn)換成電信號，即可進行多路光譜分析，測量數(shù)據(jù)由CPU解析和統(tǒng)計處理，可得到氣象方面各種信息。智能傳感器及系統(tǒng)集成第45頁6、機器人視覺傳感器它利用CCD圖像傳感器，將工作信號經(jīng)微機處理，取得重心坐標、面積、最大尺寸等數(shù)據(jù)即確定工件位置，并由母線系統(tǒng)輸送到顯示器再經(jīng)數(shù)摸轉(zhuǎn)換器后輸入到控制系統(tǒng)控制機器人動作。智能傳感器及系統(tǒng)集成第46頁第九章（2）測試系統(tǒng)集成設計與性能評價一、測試系統(tǒng)集成設計標準與步驟

當代測試系統(tǒng)設計過程就是對系統(tǒng)各單元模塊參數(shù)重復進行預估選擇、性能評價過程，以使按最終確定參數(shù)建立起系統(tǒng)到達預定技術目標。智能傳感器及系統(tǒng)集成第47頁1、單元模塊選擇與優(yōu)化當代測試系統(tǒng)基本組成形式如圖所表示

S1為傳感器，S2為調(diào)理電路，S3為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；W1與W2分別代表傳感器和放大器頻率特征智能傳感器及系統(tǒng)集成第48頁2、參數(shù)確實定與預估依據(jù)測試系統(tǒng)技術指標要求，確定測試系統(tǒng)各步驟基本參數(shù)、動態(tài)特征，預估系統(tǒng)各步驟誤差極限。（1）基本參數(shù)確實定基本參數(shù)確實定主要依據(jù)分辨力與量程要求，確定各硬件模塊或步驟靈敏度。對于普通測試系統(tǒng)基本形式，靈敏度表示式為智能傳感器及系統(tǒng)集成第49頁基本參數(shù)確實定方法：通常按系統(tǒng)分辨力與量程要求及工作環(huán)境條件，先確定傳感器類型及其靈敏度S．然后再進行放大器增益S與A/D轉(zhuǎn)換器分度值S權衡。普通方法是先依據(jù)測試范圍和分辨力確定A/D轉(zhuǎn)換器或數(shù)據(jù)采集卡位數(shù)。再根A/D轉(zhuǎn)換器或數(shù)據(jù)采集卡位數(shù)、輸入電壓范圍和傳感器靈敏度S，確定放大器增益S。當測試范圍較大時可考慮多量程。這么能夠降低A/D轉(zhuǎn)換器或數(shù)據(jù)采集卡要求。

智能傳感器及系統(tǒng)集成第50頁（2）誤差極限預估

誤差極限預估就是按系統(tǒng)總誤差限定值對組成系統(tǒng)單元模塊進行誤差分配。基本思緒是誤差預分配、綜合調(diào)整、再分配再綜合，直至選定單元模塊靜態(tài)性能滿足系統(tǒng)靜態(tài)性能要求。智能傳感器及系統(tǒng)集成第51頁二、測試系統(tǒng)集成設計舉例題目：電阻傳感器稱重測試系統(tǒng)設計要求：測量范圍：0~10t；分辨力：0.01t；測量不確定度：1.5%；工作溫度：0~50℃。1、系統(tǒng)基本結構依據(jù)設計要求，系統(tǒng)基本結構如圖所表示。

智能傳感器及系統(tǒng)集成第52頁2、稱重傳感器選擇

橋式稱重傳感器是利用電阻應變原理組成一個高精度力電轉(zhuǎn)換元件，彈性體采取橋式結構。它由4片電阻應變計組成惠斯登電橋，如圖所表示。當傳感器受到外力作用時，彈性體產(chǎn)生形變，電阻應變計阻值發(fā)生改變．使橋路失去平衡，在外界供橋電源作用下，電橋輸出一下平衡直流電壓信號，該信號大小與傳感器所受外力大小成正比，據(jù)此可測定外載荷大小。智能傳感器及系統(tǒng)集成第53頁CZLYB-11型橋式稱重傳感器主要技術指標如表所表示智能傳感器及系統(tǒng)集成第54頁3、A／D轉(zhuǎn)換器位數(shù)n確實定

從設計要求中獲知，該系統(tǒng)測量范圍0~10t、分辨力0.01t，所以系統(tǒng)最大量化值Dm為：Dm=滿量程值/分辨率＝10/0.01＝1000故最少選擇10位A/D，本系統(tǒng)選TCL1549。TCL1549是TI企業(yè)生產(chǎn)10位逐次迫近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，含有自動采樣保持、串行接口功效，滿度輸入電壓隨基準電壓VH而改變。這里VH

=5v。智能傳感器及系統(tǒng)集成第55頁4、放大器選擇或設計

稱重傳感器輸出信號特點是“浮地”，所以放大器必須采取雙端輸入差動放大器。放大器增益可依據(jù)稱重傳感器輸出靈敏度、A/D轉(zhuǎn)換器最大輸入電壓確定。

由表可知，稱重傳感器輸出靈敏度為2mv／v，意指在額定載荷、橋路電壓為1V時，橋路輸出為2mv。本系統(tǒng)選額定載荷10t，橋路電壓取12v，傳感器輸出靈敏度S1為：智能傳感器及系統(tǒng)集成第56頁A／D轉(zhuǎn)換器滿度輸入電壓為5V，則量化值Q為當載荷為W=0.01t時，橋路輸出電壓為現(xiàn)選擇AD627測量放大器作為本系統(tǒng)放大器步驟。

智能傳感器及系統(tǒng)集成第57頁AD627是美國ADI企業(yè)生產(chǎn)精密儀器放大器之一。參考電路如圖所表示。其增益G=5＋200/RG，改變RG可調(diào)整增益。當選擇RG

=910+（0~200）Ω，增益變比范圍為185~225，可滿足設計要求。另外，考慮到A/D轉(zhuǎn)換器最大輸入電壓VH

=5v，當最大載荷W=10t時，橋路輸出電壓為：

于是，AD627最大增益

智能傳感器及系統(tǒng)集成第58頁AD627管腳示意圖智能傳感器及系統(tǒng)集成第59頁AD627主要技術參數(shù)見下表

智能傳感器及系統(tǒng)集成第60頁

5、測量不確定度預估（1）測量不確定度預估數(shù)學模型當被測重物重量W對應A/D轉(zhuǎn)換器量化值為D，依據(jù)基本結構，可得重量W與量化值D關系為于是可得數(shù)學模型

式中，S1、S2、S3分別為傳感器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器靈敏度智能傳感器及系統(tǒng)集成第61頁

（2）分項測量不確定度預估W分項測量不確定度包含4項，即測量不確定度U(S1)、U（S2）、U（S3）和U（D），下面分別計算。

①測量不確定度u(S1)計算

由表可知，影響測量不確定度u(S1)原因以下。

由靈敏度改變0.004/2時，引發(fā)標準不確定度非線性引發(fā)標準不確定度

重復性引發(fā)標準不確定度智能傳感器及系統(tǒng)集成第62頁當環(huán)境改變50℃引發(fā)標準不確定度

橋路電壓改變引發(fā)標準不確定度

S1測量不確定度U(S1)為這里沒有考慮”零點輸出”引發(fā)不確定度，是因為零點輸出是恒定系統(tǒng)誤差，可經(jīng)過硬件或軟件消除，假如軟件中有非線性校正功效，非線性誤差引發(fā)測量不確定度也可不考慮．本例不考慮非線性校正。

智能傳感器及系統(tǒng)集成第63頁

②測量不確定度U(S2)計算。

依據(jù)表，S2測量不確定度分量以下

本例中，增益為203，所以增益誤差取0.2％，引發(fā)標準不確定度為

注意，上述增益誤差未計入RG阻值波動而產(chǎn)生增益誤差。

非線性引發(fā)標準不確定度

當溫度在25±25℃范圍改變時引發(fā)標準不確定度智能傳感器及系統(tǒng)集成第64頁S2測量不確定度為U(S2)另外，共模電壓也會引發(fā)測量誤差。稱重傳感器電路是橋式結構，其共模輸出電壓為因為AD627共模抑制比CMRR=90dB,即有

式中，ΔU為Um在放大器輸出端引發(fā)誤差電壓，于是

所以系統(tǒng)選取10位A/D，量化單位遠小于Q二分之一，故屬于微小誤差．可忽略不計。智能傳感器及系統(tǒng)集成第65頁③S3測量確實定度U(S3)計算

S3是A/D轉(zhuǎn)換器靈敏度，其表示式為

式中，Vref是A/D轉(zhuǎn)換器基準電壓。本系統(tǒng)選取REF02電壓基準。REF02是BURRR—BROWN企業(yè)生產(chǎn)集成精密電壓基準，主要技術參數(shù)如表所表示智能傳感器及系統(tǒng)集成第66頁S3不確定度取決于Vref不確定度，而Vref不確定度主要有兩個分量，即輸出電壓隨溫度改變引發(fā)分量和基準輸入電壓改變引發(fā)分量?；鶞瘦斎腚妷簽殡娫措妷海胀ú粫觥?V，引發(fā)輸出電壓改變由電壓調(diào)整率決定。輸出電壓隨溫度改變引發(fā)標準不確定度當電源電壓改變±1V時引發(fā)標準不確定度

于是，S3測量不確定度U(S3)為

智能傳感器及系統(tǒng)集成第67頁

④

A/D轉(zhuǎn)換器輸出量D（量化數(shù)字值）測量不確定度U（D）計算在未給出A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度情況下，其測量不確定度主要由量化誤差計算引發(fā)標準不確定度

智能傳感器及系統(tǒng)集成第68頁（3）W合成測量不確定度預估依據(jù)測量不確度預估數(shù)學模型式，W合成測量不確定度為UC（W）（4）W擴展測量不確定度預估W擴展測量不確定度U（W）等于合成測量不確定度乘以覆蓋因子(這里取)，即W擴展測量不確定度為1.1%，小于1.5%設計要求，所以設計系統(tǒng)符合要求。

智能傳感器及系統(tǒng)集成第69頁智能傳感器發(fā)展趨勢一、利用新型材料研制基本傳感器材料包含硅、功效陶瓷、石英、記憶合金等。二、利用新加工技術主要指微加工技術。三、采取新測量原理和方法包含光纖傳感、化學傳感和生物傳感等新信息起源。智能傳感器及系統(tǒng)集成第70頁1、不是井里沒有水，而是你挖不夠深。不是成功來得慢，而是你努力不夠多。

2、孤獨一人時間使自己變得優(yōu)異，給來人一個驚喜，也給自己一個好交代。

3、命運給你一個比他人低起點是想告訴你，讓你用你一生去奮斗出一個絕地還擊故事，所以有什么理由不努力!

4、心中沒有過分貪求，自然苦就少?？诶锊徽f多出話，自然禍就少。腹內(nèi)食物能降低，自然病就少。思緒中沒有過分欲，自然憂就少。大悲是無淚，一樣大悟無言。緣來盡可能要惜，緣盡就放。人生原來就空，對人