傳感器智能化是當今國際化研究方向的熱點趨勢

測控系統(tǒng)的自動化、智能化，使得傳統(tǒng)的傳感器得以滿足一定的數據處理能力和自檢、自調、自補功能，智能傳感器和多功能傳感器的開發(fā)和應用已開始進入市場。與人的五感一樣，智能傳感器的結構和特征傳感器是獲取信息的重要工具。它在工業(yè)生產，國防建設和科學技術方面都有重要的作用。但作為五感傳感器的計算機，遠沒有作為大腦的計算機發(fā)展得那么快，因為它發(fā)展得很快。檢測系統(tǒng)具有自動化、智能化的特點，傳感器精度高，可靠性和穩(wěn)定性好，具有一定的數據處理能力，能夠進行自我檢測，自我教育，自我補償。常規(guī)傳感器已無法滿足這種需求。另外，要想制造高性能的傳感器，光靠改進材料的加工工藝是很困難的，需要將計算機技術與傳感器技術相結合，以彌補其性能上的不足，計算機技術使傳感器技術有了很大的變化，微處理器(即微型計算機)與傳感器相結合，生產出功能強大的智能傳感器。傳統(tǒng)的傳感器通常只能測量一個參數，有時需要同時測量多個參數較小的多功能傳感器。當前，各國科學家都非常重視這方面的研究，并研制了多功能傳感器。

智能化傳感器是當今國際科技界的一個研究熱點，但它并沒有一個統(tǒng)一而精確的定義。國內外學者普遍認為，智能傳感器是由傳統(tǒng)傳感器與微處理器(或微機)相結合，利用計算機的計算和存儲能力，對傳感器數據進行處理，調節(jié)其內部行為，使采集的數據達到最佳效果。該智能傳感器具有以下功能：

(1)自我補償能力：

對傳感器的非線性，溫度漂移，時間漂移，響應時間等進行軟件自動補償。

(2)自校正功能：

在操作者輸入一定的零值或標準值后，自動標定軟件可以在線自動標定傳感器。

(3)自我診斷功能：

開電后，可對感應器進行自檢，檢查感應器各部分是否正常，對故障部件進行診斷。

(4)數字處理功能：

依據其內部程序，可對統(tǒng)計處理、異常值等數據進行自動處理。

(5)雙向交流職能：

單片機與基本傳感器組成閉環(huán)，單片機既能接收、處理傳感器數據，又能向傳感器反饋信息，并對測量過程進行調控。

(6)信息儲存和記憶功能。

(7)數字輸出函數：

便于與計算機或接口總線連接，輸出數字信號。當前發(fā)展的智能傳感器只是其中一部分。

常規(guī)傳感器只能作為靈敏元件來檢測物理量的變化，而智能傳感器則包括測量信號調節(jié)(如放大、A/D轉換等)、數據處理、數據顯示等。它幾乎包含了儀器的所有功能。智慧傳感器的功能已經擴展到儀器領域。在智能傳感器的早期，傳感器的輸出信號經過處理和轉換后，由接口發(fā)送給微處理器進行運算處理。在80年代，智能傳感器主要以微處理器為核心，在傳感器信號調節(jié)電路、微電子計算機存儲器和接口電路中，都采用了人工智能技術。1990年代智能測量技術進一步發(fā)展，傳感器實現了微型化、結構化、數位化、數位化等多種功能，具備自診斷、記憶與信息處理、數據存儲、多參數測量、網絡通信、邏輯思考與判斷等功能。隨著科學技術的發(fā)展，智能傳感器的功能將會不斷提高，它將運用人工神經網、人工智能、信息處理技術(如傳感器信息融合技術、模糊理論等)，使傳感器具有更高層次的智能，并具有分析、判斷、適應和自我學習等功能，可以完成圖像識別、特征檢測和多維檢測等復雜任務。智能化傳感器可分為三類：判斷型傳感器和學習型傳感器；創(chuàng)造型傳感器。

其結構主要由傳感器、微處理器(微電腦)及相關電路組成的智能傳感器。感應器把測量的物理量轉換成相應的電信號，發(fā)送給信號處理電路，經過濾、放大、模數轉換后，發(fā)送給微機。微機是智能傳感器的核心，它不僅能對傳感器測量數據進行計算、存儲和處理，而且能通過反饋回路進行調整。因為計算機能充分發(fā)揮各種軟件的功能，完成硬件難于完成的任務，從而大大降低了制造傳感器的難度，提高了傳感器的性能，降低了成本。根據其結構，可分為集成型、混合型和模塊型三類，并進行了分類。一體化智能傳感器將一種或多種敏感器件與微處理器、信號處理電路集成到同一芯片中，具有高集成度和小體積。在當前的技術水平上，還很難實現這種集成傳感器。以傳感器為核心，采用單片機和信號處理電路組成混合智能傳感器?，F在有很多這樣的結構。

由于環(huán)境的特殊性，智能農業(yè)的應用大多是在田間進行，操作十分不便，人工成本也很高，對傳感器數據的穩(wěn)定性要求很高，智能傳感器是最有效的傳感器。

在現代工業(yè)生產中，尤其是在自動化生產中，工業(yè)自動化的應用是利用各種傳感器對生產過程中的各種參數進行監(jiān)測和控制，使設備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，以達到最好的產品質量。工業(yè)自動化離不開出色的智能傳感器。

應用在機器人上，現在的機器人已經具備了像人一樣的身體和感覺功能，有一定的智能，有靈活的動作程序，工作時不需要人工操作，所有這些都離不開作為機器人感知外部世界的重要助手的傳感器。

隨著智能化醫(yī)療的發(fā)展，作為五感系統(tǒng)的醫(yī)療傳感器，作為獲取生命體征信息的五感系統(tǒng)，其作用日益凸顯，并得到廣泛應用。比如在圖像處理，臨床化學檢查，監(jiān)測生命體征參數，呼吸，神經，心血管疾病的診斷和治療等領域，智能傳感器的作用是不可替代的，并且在未來的現代醫(yī)療設備中幾乎無所不在。

應用智能家用電器是未來智能家居的一大趨勢，智能家用電器是許多家庭的必備產品，智能傳感器在電視、風扇、空調、洗衣機、冰箱、衣柜等眾多家用電器中都能得到應用，它是實現人與家用電器的溝通的基本手段。

工業(yè)化能力不足，由于我國企業(yè)技術力量落后，產業(yè)發(fā)展還沒有形成規(guī)范，國內的傳感器產品不適合、不成系列，重復生產，惡性競爭現象頻發(fā)，產品可靠性差，低端偏高，產業(yè)化程度與品種和系列不相稱，只能長期依靠國外進口。

工業(yè)自動化水平不斷提高，工業(yè)中對傳感器的需求也在不斷增加，為保證生產自動化的可靠性，必須發(fā)展靈敏度高，精度高，響應速度快，適應性強的新型傳感器。

傳感器的可靠性向高可靠、寬溫度范圍發(fā)展，直接影響到電子設備的抗干擾能力，研制高可靠、寬溫度范圍的傳感器是一個永恒的方向。

各種微型開發(fā)的控制設備的功能越來越強，每個部件的體積越小、傳感器本身的體積越小、越好，需要開發(fā)新的材料和加工技術，現在的傳感器是用硅材料制造的。比如，傳統(tǒng)的加速傳感器都是由重力塊、彈簧等材料制成，體積大、穩(wěn)定性差、壽命短，硅加速傳感器采用激光等多種微加工技術制作而成，體積小、兼容性可靠。

傳感網絡化是傳感器發(fā)展的一個重要方向，網絡的作用和優(yōu)勢逐漸顯現。網絡化傳感器必將推動電子技術的發(fā)展。作為物聯(lián)網發(fā)展的重要技術之一，智能傳感器在給傳統(tǒng)產業(yè)注入新鮮血液的同時，也引領了傳感產業(yè)的潮流，在醫(yī)藥、工業(yè)、海洋、航天、軍事、農業(yè)等領域都扮演著核心角色，隨著智能傳感器技術的不斷發(fā)展，新一代的智能傳感器結合神經網絡、人工智能等技術，將會有很好的發(fā)展前景。

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