雷志东+张晓林

摘 要： 提出了一种基于三模冗余的智能复合传感器的设计方法，能对环境温度、相对湿度与绝对压力进行测量。为了提高测量的精度，延长产品的寿命，传感器采集的环境参量均从3个敏感元件获得，并通过智能处理器对其进行智能判读，剔除误差较大或错误的数据，实现三模冗余，使得即使有一个敏感元件失效，所设计的传感器依然能正常工作并且能上报故障状态，极大地提高了传感器的可靠性与使用寿命。经过试验，设计的传感器在-40～85 ℃的环境中，温度采集精度优于0.5 ℃，相对湿度采集精度优于3%，绝对压力采集精度优于0.1 kPa。该型复合传感器现已完成样机试制，具有重要工程应用价值。

关键词： 传感器； 环境参数； 三模冗余； 智能判读

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）03?0080?04

Design of an intelligent composite sensor based on triple modular redundancy

LEI Zhi?dong1，2， ZHANG Xiao?lin1

（1. School of Electronic and Information Engineering， Beihang University， Beijing 100191， China；

2. Tianjin Bureau of Naval Equipment Ministry， Tianjin 300061， China）

Abstract： A design method of intelligent composite sensor based on triple modular redundancy is proposed， which can measure environmental temperature， relative humidity and absolute pressure. In order to improve the measuring accuracy and extend the product life， the environment parameters are all obtained from three sensitive elements. An intelligent interpretation method is also presented to eliminate error or incorrect data， to realize triple module redundancy， so that even one sensitive component is broken， the sensor can still work normally and the fault state can be reported. Consequently， the reliability and service life of the sensor is greatly improved. Through testing， the designed sensor can work in temperature environment of -40～85 ℃， and the temperature acquisition accuracy is better than 0.5 ℃， the relative humidity accuracy is better than 3%， and the absolute pressure accuracy is better than 0.1 kPa. The compound sensor has been manufactured， which has important application value in the engineering field.

Keywords： sensor； environmental parameters； triple model redundancy； intelligent interpretation

0 引 言

现代武器系统装备对环境参数的监测提出了更高的要求，其监测通常使用传感器完成，传统的传感器通常只对单一参数进行测量，文献[1?5]提出了提高压力传感器测量精度的方法，文献[6]提出了一种温湿度传感器的设计方法。随着集成电路的发展，目前传感器正向着数字化，高集成化和智能化发展，一个传感器能同时对多种环境参数进行测量，文献[7?8]提出了一种智能复合传感器设计方法，能同时对流量、压力和温度进行测量。文献[9]提出智能传感器应当具有自确认功能，能在传感器发生故障时不向外输出错误数据。

本文设计了一种基于三模冗余的……