IEEE 1451.4 TEDS传感器模板概述

IEEE 1451.4是为模拟换能器添加即插即用功能的新兴标准。即插即用识别的基本机制是TEDS（换能器电子数据表格）的标准化。TEDS包含了仪器或测量系统用于从模拟传感器对信号进行识别、特性化、接口及正常使用所需的关键信息。传感器类型、制造商和校准信息等数据只是可以存储在TEDS上的一部分。TEDS可通过以下两种方式之一部署于传感器。首先，根据IEEE 1451.4标准的定义，TEDS可以驻留在模拟传感器内的嵌入式存储器中，通常是EEPROM。其次，虚拟TEDS可作为单独的文件存在，可从互联网下载。虚拟TEDS将标准化TEDS的优势扩展到传统传感器和嵌入式存储器或EEPROM不可用的应用中。

IEEE 1451.4定义了多种传感器类型和应用程序的TEDS信息编码方法。为了覆盖如此广泛的范围，同时将内存使用量降至最低，IEEE 1451.4 TEDS概念使用模板概念，定义不同传感器类型的特定属性。本文介绍了IEEE 1451.4 TEDS的结构和内容，包括基本TEDS和每种特定的传感器模板。

以下是使用TEDS传感器的一些优点：

• 数据可靠性
• 换能器数据自动“上传”至软件
• 易于连接
• 更快的传感器设置
• 消除手动输入
• 开放标准

IEEE 1451.4规范将TEDS定义为由多个部分链接在一起构成一个完整的TEDS。第一部分是基本TEDS，包含基本识别信息。通常，一个定义特定传感器类型重要属性的IEEE标准TEDS遵循基本TEDS。也可在TEDS标准模板后添加一个校准模板。TEDS数据中的两位选择器表示下列部分。最后，TEDS的结束部分被指定为开放用户区域。

相对于虚拟TEDS文件，编程写入EEPROM的TEDS数据也包含一个校验和值，该值未包含在图1中。

传感器TEDS的前64位是基本TEDS。基本TEDS唯一标识传感器，包括制造商ID（14位）、型号（15位）、版本字母（5位字符代码）、版本号（6位）和设备序列号（24位）。这些数据按照表1中描述的格式在非易失性存储器中组织。

表1.基本TEDS内容

	位长度	允许范围
制造商ID	14	17 - 16381
型号	15	0-32767
版本字母	5	A-Z（数据类型Chr5）
版本号	6	0-63
序列号	24	0-16777215

注：许多传感器使用本标准的草案版本(D0.9x)制造，其中对基本TEDS的描述格式不同于本标准。详细信息见附录A。

制造商ID是制造商的枚举值。多个ID被分配给早期采用者，未来的分配将由IEEE管理。这些ID分配也可在IEEE或软件供应商提供的ASCII文本文件中找到。软件可使用该文件显示制造商名称。值0-16和16382-16383保留用于特殊用途，例如多节点配置中的节点列表和用户定义模板。

基本TEDS其余部分的应用和分配由制造商决定。具体来说，型号可定义为给定制造商型号名称的枚举。制造商可将该枚举作为ASCII文件提供给软件应用程序。

标准定义了一组模板，用于表2中列出的常见传感器类别。模板25至39是传感器类型模板，其中包含特定类型传感器所需的属性。模板40、41和42是校准模板，可与传感器类型模板配合使用。



下表总结了每个IEEE标准模板的内容。表格的每一行对应一个属性命令（在模板中用%符号指定）或使用TEDS位的控制命令，例如选择分支。许多表格的第一列为选择，表示模板中选择分支的不同分支。例如，从TEDS读取的2位“选择分支”可能有四个不同的分支，每个分支都包含用于对应“选择分支”值的模板。

表格还详细列出了每个属性使用的位数、访问级别（用户、校准或标识）和数据类型。表3总结了这些标准模板中使用的数据类型。

表3.IEEE标准模板中使用的数据类型

ConRes和ConRelRes通过定义比特位映射的有限范围，提供了一种以最小比特位使用量编码非整数值的方法。模板列出了ConRes和ConRelRes属性的范围和分辨率。

模板25：加速计和力传感器
本模板用于动态加速计和恒流传感器IEPE。

模板27：麦克风（带内置前置放大器）

本模板适用于包含集成前置放大器的测量麦克风。通常，这些设备具有恒流供电接口（IEPE接口）。

模板26、28、29和43

模板26和43用于电荷放大器，但需说明连接的压电传感器（加速计或力传感器）。模板28是麦克风前置放大器模板，可指定连接的麦克风外盒。模板29是描述电容式麦克风的模板。

模板26、28、29和43的内容和组成见IEEE 1451.4规范附件A。

模板30：高电平电压输出模板

本模板是大部分传感器通用的模板。几乎带有模拟电压输出的任意传感器均可使用该模板。第一个6位选择分支表示物理测量值和相应的单位（如PSI、N、m/s²、mm、%等）。

模板31：电流循环输出模板

与电压输出模板一样，该模板也是通用模板，可用于多种传感器。几乎任意带有电流环路输出（常规值为4-20 mA或0-20 mA）的传感器均可使用该模板。第一个6位选择分支表示物理测量值和相应的单位（如PSI、N、m/s²、mm、%等）。

模板32：电阻输出传感器模板
本模板适用于电学输出为可变电阻的传感器。如果电阻式传感器配置为电位器，模板39可能更适合。第一个6位选择分支表示物理测量值和相应的单位（如PSI、N、m/s²、mm、%等）。

模板33：桥传感器模板

桥传感器模板可用于电学输出接口为带有线性输出的电阻桥的任意传感器。例如，荷重测力元、压力传感器或加速计。第一个6位选择分支表示物理测量值和相应的单位（如PSI、N、m/s²、mm、%等）。

模板34：AC LVDT/RVDT模板
桥传感器模板用于带基于交流电的线性可变差分变压器(LVDT)和旋转可变差分变压器(RVDT)的传感器。第一个3位选择分支表示物理测量值和相应的单位（例如，m、mm、inch、radian或degree）。

模板35：应变计模板

应变计模板适用于桥测量配置中使用的应变计。当桥的读取值换算基于门因素，且有可能为线性或非线性时，最小和最大物理和电学范围的属性仍被包含，以定义传感器的运算范围。

应变计的独特之处在于，许多测量参数是由应变计的安装及固定方式确定的。因此，模板包含更多由测量配置确定的属性以及应变计固定方式的属性。范例为泊松比系数、杨氏模量和桥类型。

模板36：热电偶模板

热电偶模板包括测量范围、电学输出范围和热电偶类型的指定。非标准热电偶曲线的详细规范未包含在该模板内。

模板38：热敏电阻模板

热敏电阻模板指定了使用Steinhart-Hart热敏电阻方程的热敏电阻操作。

模板37：电阻式温度检测器(RTD)模板

RTD模板通过RTD曲线选择分支，允许标准DIN曲线规范（条件0至5）或自定义曲线（条件6和7）使用Callendar-Van Dusen系数。

模板39：电位电压分压器模板

Tempate 39适用于输出配置为电位计（电阻式分压器）的传感器。第一个6位选择分支表示物理测量值和相应的单位（如PSI、N、m/s²、mm、%等）。

IEEE标准包含三个指定为校准模板的标准模板，可与上一节中的一个标准传感器模板配合使用。校准表和校准CURVE模板提供了完全指定传感器输入输出曲线的机制。

校准表模板(ID = 40)允许包含多个数据对以指定传感器的输入输出功能。校准表模板使用标准传感器模板中包含的最小和最大物理和电气值，并在这些范围内指定任意数量的数据对（表16中的值n）。

校准CURVE模板(ID = 41)允许将传感器的输入输出函数指定为多段多项式CURVE。校准CURVE模板使用标准传感器模板中包含的最小和最大物理和电气值，并在这些范围内指定任意数量的多项式曲线。

频率响应表模板(ID = 42)允许将传感器的频率响应函数指定为一组幅值-频率数据对。

许多传感器使用IEEE 1451.4标准的初步版本v0.9。这些传感器中的TEDS使用不同的基本TEDS格式和模板。虽然ID值为0至24的模板已被使用，下表总结了最常用的传统模板以及这些传感器中使用的基本TEDS。

表19。v0.9传统传感器的基本TEDS内容

	位长度	允许范围
制造商ID	12	17 - 4095
型号	16	0-65535
版本字母	5	A-Z（数据类型Chr5）
版本号	6	0-63
序列号	24	0-33554431

也见：

在LabVIEW中读取智能TEDS传感器和虚拟TEDS文件