b. Quan sát và đo bằng phương tiện quang học
5.1. Sự ra đời của cảm biến thông minh
Cảm biến làm nhiệm vụ biến đổi từ đại lượng đo phi điện thành điện trong các hệ thống thông tin đo lường và điều khiển. Đây là khâu cơ bản nhất quyết định sai số của hệ thống đo hay dụng cụ đo. Việc cải tiến các đặc tính kỹ thuật của cảm biến nhằm giảm thiểu các sai số của chúng vẫn luôn được quan tâm và nghiên cứu. Một trong những cách làm đem lại nhiều hiệu quả nhất hiện nay chính là việc áp dụng các thành tựu của công nghệ vi điện tử và tin học trong đo lường. Với những tính năng ưu việt mà các bộ vi xử lý, vi điều khiển (khikết hợp chúng với các bộ cảm biến khác nhau) đem lại như: khả năng tự động chọn thang đo, tự động xử lý kết quả đo, thông tin đo và bù sai số... đã khiến cho xu hướng này được nhanh chóng ứng dụng một cách rộng rãi trên thế giới. Ngoài ra, với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật chip điện tử, giá thành của chúng cũng không quá đắt thậm chí làm cho giá thành của các bộ cảm biến thông minh tăng lên không đáng kể so với các cảm biến thông thường khác. Mộtcảm biến thông minhcũng có thể bao gồm một số thành phần khác ngoài cảm biến chính. Các thành phần này có thể bao gồm đầu dò, bộ khuếch đại, điều khiển kích thích, bộ lọc tương tự và bù trừ. Một cảm biến thông minh cũng kết hợp các phần tử được phần mềm xác định cung cấp các chức năng như chuyển đổi dữ liệu, xử lý kỹ thuật số và giao tiếp với các thiết bị bên
ngoài.
Các cảm biến thông minh có thể thực hiện được các chức năng mới mà các cảm biến thông thường không thể thực hiện được, đó là:
- Chức năng thu nhập số liệu đo từ nhiều đại lượng đo khác nhau với các khoảng đo
khác nhau.
- Chức năng chương trình hóa quá trình đo, tức là đo theo một chương trình định sẵn,
chương trình này có thểthay đổi bằng thiết bị lập trình.
- Có thểgia công sơ bộ kết quảđo theo các thuật toán đã định sẵn và đưa ra kết quả
(hiện thị trên màn hình máy tính hoặc máy in).
- Có thểthay đổi tọa độ bằng cách đưa thêm vào các thừa số nhân thích hợp.
- Tiến hành tính toán đưa ra kết qủa đo khi thực hiện các phép đó gián tiếp hay hợp bộ hoặc thống kê.
89 - Bù các kết quả đo bị sai lệch do ảnh hưởng của sự biến động các thông số môi
trường như: nhiệt độ, độ ẩm,… Điều khiển các khâu của dụng cụđo cho phù hợp với
đại lượng đo, ví dụ tựđộng chọn thang đo.
- Mã hóa tín hiệu.
- Ghép nối các thiết bị ngoại vi như màn hình, máy in, bàn phím hoặc với các kênh liên lạc để truyền đi xa theo chu kỳhay địa chỉ.
- Có khảnăng tựđộng khắc độ.
- Sử dụng μP có thể thực hiện các phép tính như: cộng, trừ, nhân, chia, tích phân, vi phân, phép tuyến tính hóa đặc tính phi tuyến của cảm biến, điều khiển quá tình đo, điều khiển sự làm việc của các khâu khác nhau như: chuyển đổi tương tự - số ( A/D) hay các bộ dồn kênh(MUX)…
- Sử dụng μP có khảnăng phát hiện những vị trí hỏng hóc trong thiết bị đo và đưa ra
thông tin về chúng nhờ cài đặt chương trình kiểm tra và chuẩn đoán kỹ thuật về sự làm việc của các thiết bịđo.
Các cảm biến thông minh, với sự kết hợp giữa μP và các bộ cảm biến thông thường, thực sự đã tạo ra một tiến bộ vượt bậc trong kỹ thuật đo.