摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，傳感器被廣泛運(yùn)用。智能傳感器由于較傳統(tǒng)的傳感器具有較多優(yōu)勢(shì)，因此成為未來(lái)傳感器發(fā)展的重要方向。本文著重從實(shí)現(xiàn)途徑、發(fā)展趨勢(shì)等方面分析智能傳感器的發(fā)展。

　　當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被廣泛運(yùn)用，時(shí)代發(fā)展表現(xiàn)出萬(wàn)物智能互聯(lián)的新特點(diǎn)。在這發(fā)展過(guò)程中，傳感器的使用讓人體的感知能力得到拓展和延伸，對(duì)萬(wàn)物互聯(lián)起到了關(guān)鍵作用。而智能傳感器作為傳感器中的新一代產(chǎn)品，采用了集成化與微處理機(jī)相結(jié)合技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

　　智能傳感器的功能及優(yōu)勢(shì)

　　智能傳感器具有信息存儲(chǔ)功能、自適應(yīng)功能、組態(tài)功能、復(fù)合敏感功能、數(shù)字通訊功能、數(shù)據(jù)處理功能等。其可以同時(shí)測(cè)量多種物理量和化學(xué)量，將信息進(jìn)行儲(chǔ)存，并將信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，把信息較為全面的反映出來(lái)。此外，智能傳感器能夠在外界條件變化時(shí)，一定程度的自動(dòng)適應(yīng)條件變化，還可以補(bǔ)償老化部件導(dǎo)致的參數(shù)漂移，從而既能夠延長(zhǎng)傳感器的壽命，也可以擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

　　智能傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比，精度更高、性?xún)r(jià)比更高、信噪比與分辨力更高、可靠性與穩(wěn)定性也更高。智能傳感器可實(shí)時(shí)采集大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并可以除零點(diǎn)漂移情況以及校正系統(tǒng)誤差，具有更高的精確度;智能傳感器能自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)特性的漂移，實(shí)時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)自我檢驗(yàn)、分析、判斷所采集數(shù)據(jù)的合理性，十分可靠穩(wěn)定;智能傳感器可以通過(guò)相關(guān)分析處理可去除輸入數(shù)據(jù)中的噪聲以及消除多參數(shù)狀態(tài)下交叉靈敏度的影響，具有較高的信噪比和分辨力;智能傳感器可以?xún)?yōu)化傳輸效率并使系統(tǒng)工作在最優(yōu)低功耗狀態(tài)，具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性;智能傳感器具有的高性能，無(wú)需像傳統(tǒng)傳感器技術(shù)那樣通過(guò)對(duì)傳感器的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)與調(diào)試來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是通過(guò)與微處理器相結(jié)合的方式，采用集成電路工藝以及強(qiáng)大的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以具有較高的性?xún)r(jià)比。

　　智能傳感器的實(shí)現(xiàn)途徑

　　智能傳感器系統(tǒng)主要包括傳感器、微處理器及相關(guān)電路等。傳感器先把電信號(hào)送達(dá)至信號(hào)調(diào)制電路，信號(hào)通過(guò)一系列轉(zhuǎn)換之后，送到微處理器。微處理器對(duì)其接收到的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析處理后，既可以對(duì)傳感器與信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可以把處理得到的結(jié)果傳送到輸出接口(其工作流程如圖1所示)。微處理器作為智能傳感器的核心部件，極大地提升了傳感器的性能。

　　圖1 智能傳感器工作流程

　　目前，智能傳感器主要有智能合成、智能材料以及智能結(jié)構(gòu)三個(gè)發(fā)展途徑。其中智能合成是目前智能傳感器發(fā)展的主要方向，其主要做法是把傳感器裝置和微處理器相結(jié)合。按照智能合成的方式來(lái)劃分，當(dāng)前主要使用以下三種具體方式來(lái)促成傳感器的智能化。

　　一種是非集成化的模塊方式。此類(lèi)智能傳感器就是把傳統(tǒng)的基本傳感器、信號(hào)調(diào)理電路以及帶數(shù)字總線(xiàn)接口的微處理器整合成智能傳感器系統(tǒng)，因此對(duì)于目前自動(dòng)化儀表生產(chǎn)廠(chǎng)家而言，無(wú)需大幅更新現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝設(shè)備，只需要在組裝時(shí)附加帶數(shù)字接口的微處理器插板，并裝配合適的智能化軟件，便可以實(shí)現(xiàn)智能傳感器功能。這種模塊方式是三種中最為經(jīng)濟(jì)快捷的。另一種是集成化實(shí)現(xiàn)。這種智能傳感器系統(tǒng)采用微加工技術(shù)以及大規(guī)模集成電路工藝，有助于產(chǎn)品達(dá)到了微型化、結(jié)構(gòu)一體化的效果，從而進(jìn)一步提高了智能傳感器的精度和穩(wěn)定性。此外，還有一種是混合實(shí)現(xiàn)。根據(jù)傳感需要，可以把系統(tǒng)各個(gè)集成化環(huán)節(jié)按照不同的組合方式集成在多塊芯片上。

　　智能傳感器發(fā)展趨勢(shì)

　　目前智能傳感器仍處于快速發(fā)展階段，未來(lái)智能傳感器的發(fā)展有以下方向。一是向著更高精度方向發(fā)展。目前傳感器的精度越高，越有利于企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)，因此需要高精確度、高靈敏度的新型智能傳感器來(lái)保障自動(dòng)化生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

　　二是向著高可靠性、寬溫度范圍方向發(fā)展。電子設(shè)備的抗干擾等性能的發(fā)揮一定程度上取決于傳感器是否足夠可靠，因此研發(fā)陶瓷等新興材料的智能傳感器將成為趨勢(shì);

　　三是向著微型化方向發(fā)展。目前各類(lèi)儀器設(shè)備對(duì)于傳感器的需求是越小越好。這就對(duì)發(fā)展新的加工技術(shù)和新材料提出了要求，目前采用各種微細(xì)加工技術(shù)，使用硅材料制造的傳感器體積越來(lái)越小，且各方面性能都表現(xiàn)較好。

　　四是向著微功耗及無(wú)源化方向發(fā)展。傳感器一般在工作時(shí)需要電源，而有時(shí)在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的情況下，大多數(shù)是利用電池或是太陽(yáng)能等方式進(jìn)行供電，存在一定程度的不便，因此研發(fā)微功耗傳感器及無(wú)源傳感器成為重要的發(fā)展方向，如此既能夠節(jié)省能源，又可以提高系統(tǒng)壽命。

　　五是向著智能化與數(shù)字化方向發(fā)展。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，傳感器可以將經(jīng)過(guò)微電腦處理好后的數(shù)字信號(hào)向外輸出，有的還能夠具備控制功能。

　　六是向著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)化，傳感器的儲(chǔ)存、處理和傳輸?shù)裙ぷ髁鞒炭梢愿痈咝В壳熬W(wǎng)絡(luò)的作用以及優(yōu)勢(shì)愈加明顯。預(yù)計(jì)未來(lái)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的智能傳感器可以進(jìn)一步促進(jìn)傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　結(jié)語(yǔ)

　　智能傳感器的功能豐富，性能優(yōu)秀，實(shí)現(xiàn)途徑多樣且各有發(fā)展，未來(lái)還將繼續(xù)朝著高精確、高可靠性、微型性等方向發(fā)展。隨著社會(huì)信息化的發(fā)展，智能傳感器具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景，未來(lái)將成為傳感器的助力發(fā)展方向。