智能传感器技术的实现途径及前景展望

陈松松 南京恒电电子有限公司

智能传感器技术的实现途径及前景展望

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本文介绍了智能传感器的概念、实现途径及功能，重点论述了集成传感器的实现形式，展望了智能化传感器的应用前景。

智能传感器 实现 形式 前景 展望

随着智能时代的到来，各种智能传感器的研究和应用越来越受到人们的重视。智能传感器在传统传感器的基础上还具有丰富的信息处理能力，能够提供更综合的功能。智能传感器在物联网、虚拟现实(VR)、机器人、医疗健康等产业升级和创新应用中的起到了关键作用，并具有极大的发展前景。

1 智能传感器实现途径

传感器是指与被测对象发生联系，并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。而智能传感器是指带有微处理器（CPU）、具有智能化信息监测和处理功能。其实现途径主要有：

1.1 非集成化实现

图1 智能传感器非集成化实现形式

非集成化实现智能化，其主要在硬件和软件上有所区别，硬件上：在原来传感器基础上，增加一个带数字总线接口的微处理器模块构成；软件上：能够通信、控制、自校准、自补偿、自诊断等功能。

1.2 集成化实现

采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术，利用半导体材料硅作为基本材料来制作敏感元件，将信号调理电路、微处理器单元等集成在一块芯片上构成的。故又可称为集成智能传感器(Integrated Smart/Intelligent Sensor)。

1.3 混合实现

将系统各个集成化环节，如敏感单元、信号调理电路、微处理器单元、数字总线接口等，以不同的组合方式集成在两块或三块芯片上，并装在一个外壳里。

图2 智能传感器混合实现形式

1.4 集成化传感器形式

1．4．1 初级形式

形式比较简单，其特征是环节中没有微处理器单元，只是在传感器内部集成有温度补偿电路、自动校零电路、非线性补偿电路和信号调理电路等。

1．4．2 中级形式

除具有初级智能传感器的功能外，在结构上通常还带有微处理器。即一个完整的传感器系统全部封装在一个外壳里，传感器与微处理器的集成形式可以为单片式或混合式。

1．4．3 高级形式

高级形式是传感器集成度的进一步提高，此形式传感器除具有初级形式和中级形式的所有功能外，还配备了功能更强大的信息处理软件，具有更高级的智能化功能，如多维检测、图像识别、分析记忆、模式识别、自学习甚至思维能力等。

2 智能传感器的功能

智能传感器同传统传感器相比，具有自校零、自标定、自校正功能；具有自动补偿功能；能够自动采集数据，并对数据进行预处理；能够自动进行检验、自选量程、自寻故障；具有数据存储、记忆与信息处理功能；具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能。

3 智能传感器的前景

目前，传感器正从传统的分立式，朝着单片集成化、智能化、网络化、系统化的方向发展。智能传感器可广泛用于工业、农业、商业、交通、环境监测、医疗卫生、军事科研、航空航天、现代办公设备和家用电器等领域。

[1]尤政.智能传感器技术的研究进展及应用展望[J].科技导报，2016，34(17)：72-78.

[2]陈铖颖，胡晓宇，黑勇.低压低功耗智能传感器模拟前端设计进展[J].微电子学，2015，45(01)：88-93.

陈松松，1989.02，男，汉，江苏徐州人，本科，助理工程师，目前从事微波射频电路方面的研究。