智能傳感器技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑及前景展望

陳松松 南京恒電電子有限公司

智能傳感器技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑及前景展望

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本文介紹了智能傳感器的概念、實(shí)現(xiàn)途徑及功能，重點(diǎn)論述了集成傳感器的實(shí)現(xiàn)形式，展望了智能化傳感器的應(yīng)用前景。

智能傳感器 實(shí)現(xiàn) 形式 前景 展望

隨著智能時(shí)代的到來(lái)，各種智能傳感器的研究和應(yīng)用越來(lái)越受到人們的重視。智能傳感器在傳統(tǒng)傳感器的基礎(chǔ)上還具有豐富的信息處理能力，能夠提供更綜合的功能。智能傳感器在物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、機(jī)器人、醫(yī)療健康等產(chǎn)業(yè)升級(jí)和創(chuàng)新應(yīng)用中的起到了關(guān)鍵作用，并具有極大的發(fā)展前景。

1 智能傳感器實(shí)現(xiàn)途徑

傳感器是指與被測(cè)對(duì)象發(fā)生聯(lián)系，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。而智能傳感器是指帶有微處理器（CPU）、具有智能化信息監(jiān)測(cè)和處理功能。其實(shí)現(xiàn)途徑主要有：

1.1 非集成化實(shí)現(xiàn)

圖1 智能傳感器非集成化實(shí)現(xiàn)形式

非集成化實(shí)現(xiàn)智能化，其主要在硬件和軟件上有所區(qū)別，硬件上：在原來(lái)傳感器基礎(chǔ)上，增加一個(gè)帶數(shù)字總線接口的微處理器模塊構(gòu)成；軟件上：能夠通信、控制、自校準(zhǔn)、自補(bǔ)償、自診斷等功能。

1.2 集成化實(shí)現(xiàn)

采用微機(jī)械加工技術(shù)和大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)，利用半導(dǎo)體材料硅作為基本材料來(lái)制作敏感元件，將信號(hào)調(diào)理電路、微處理器單元等集成在一塊芯片上構(gòu)成的。故又可稱為集成智能傳感器(Integrated Smart/Intelligent Sensor)。

1.3 混合實(shí)現(xiàn)

將系統(tǒng)各個(gè)集成化環(huán)節(jié)，如敏感單元、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器單元、數(shù)字總線接口等，以不同的組合方式集成在兩塊或三塊芯片上，并裝在一個(gè)外殼里。

圖2 智能傳感器混合實(shí)現(xiàn)形式

1.4 集成化傳感器形式

1．4．1 初級(jí)形式

形式比較簡(jiǎn)單，其特征是環(huán)節(jié)中沒(méi)有微處理器單元，只是在傳感器內(nèi)部集成有溫度補(bǔ)償電路、自動(dòng)校零電路、非線性補(bǔ)償電路和信號(hào)調(diào)理電路等。

1．4．2 中級(jí)形式

除具有初級(jí)智能傳感器的功能外，在結(jié)構(gòu)上通常還帶有微處理器。即一個(gè)完整的傳感器系統(tǒng)全部封裝在一個(gè)外殼里，傳感器與微處理器的集成形式可以為單片式或混合式。

1．4．3 高級(jí)形式

高級(jí)形式是傳感器集成度的進(jìn)一步提高，此形式傳感器除具有初級(jí)形式和中級(jí)形式的所有功能外，還配備了功能更強(qiáng)大的信息處理軟件，具有更高級(jí)的智能化功能，如多維檢測(cè)、圖像識(shí)別、分析記憶、模式識(shí)別、自學(xué)習(xí)甚至思維能力等。

2 智能傳感器的功能

智能傳感器同傳統(tǒng)傳感器相比，具有自校零、自標(biāo)定、自校正功能；具有自動(dòng)補(bǔ)償功能；能夠自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；能夠自動(dòng)進(jìn)行檢驗(yàn)、自選量程、自尋故障；具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、記憶與信息處理功能；具有雙向通訊、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出或者符號(hào)輸出功能。

3 智能傳感器的前景

目前，傳感器正從傳統(tǒng)的分立式，朝著單片集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。智能傳感器可廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、交通、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事科研、航空航天、現(xiàn)代辦公設(shè)備和家用電器等領(lǐng)域。

[1]尤政.智能傳感器技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用展望[J].科技導(dǎo)報(bào)，2016，34(17)：72-78.

[2]陳鋮穎，胡曉宇，黑勇.低壓低功耗智能傳感器模擬前端設(shè)計(jì)進(jìn)展[J].微電子學(xué)，2015，45(01)：88-93.

陳松松，1989.02，男，漢，江蘇徐州人，本科，助理工程師，目前從事微波射頻電路方面的研究。