智能傳感器技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用展望

許洋

摘 要：本文分析了智能傳感器的研究和應(yīng)用，首先對智能傳感器的應(yīng)用情況進(jìn)行了概述，分析不同傳感器的應(yīng)用方法;然后研究目前技術(shù)研究情況，并且對智能傳感器技術(shù)的未來進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：智能傳感器;研究進(jìn)展;應(yīng)用展望

0 引言

智能傳感器技術(shù)是目前的十分關(guān)鍵的技術(shù)，能夠讓智能產(chǎn)品更加準(zhǔn)確地感知周圍的環(huán)境，滿足服務(wù)的需求。

1 智能傳感器技術(shù)應(yīng)用概述

和傳統(tǒng)傳感器相比，很多全新的技術(shù)都被集成到了智能傳感器中，微處理器的集成，提升了智能傳感器的性能，讓傳感器有了更高的智能性。在傳感器領(lǐng)域，智能化的傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)在數(shù)據(jù)處理過程中的自動收集，并且對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的處理，從而提高反饋的質(zhì)量和速度[1]。傳感器還會具備自動變成的能力，這樣就能根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行程序的同步更新。

智能傳感器讓傳感器中嵌入了計(jì)算機(jī)的功能，并且隨著技術(shù)的發(fā)展，目前嵌入式傳感器的成本在逐漸降低，讓傳感器在不同的領(lǐng)域都能夠得到應(yīng)用。隨著傳感器使用不斷變得廣泛，包括環(huán)境傳感器、模擬傳感器等等都給生活提供了便利。比如溫度傳感器、氣體傳感器、濕度傳感地等等，在工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。這些傳感器可以對周圍氣體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，保證工業(yè)生產(chǎn)的安全可靠。

2 智能傳感器的研究和技術(shù)展望

智能傳感器能夠自動校準(zhǔn)，也能夠自動進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和邏輯判斷，可以對周圍的情況進(jìn)行識別和適應(yīng)，以下就對各種常用傳感器的研究情況。

2.1 智能溫度傳感器

溫度傳感器最開始是傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器，隨著智能技術(shù)水平的提升，智能溫度傳感器正在逐漸占據(jù)主流。智能溫度傳感器的精度很高，功能也非常多，具有很高的標(biāo)準(zhǔn)化程度，非常的安全和可靠。無目前溫度傳感器還在朝著網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展[2]。智能溫度傳感器中的構(gòu)造包括溫度傳感器、A/D傳感器、信號處理器、儲存器和接口。傳感器中還有多路選擇器、儲存裝置等等，可以根據(jù)溫度控制的需求來選擇對應(yīng)的控制器，使其在硬件上可以更好地發(fā)揮作用。利用軟件測試讓智能傳感器具有更高的水平。

目前溫度傳感器還增加了測試功能，這就使溫度傳感器功能更加全面。智能溫度傳感器的工作模式很多，可以適應(yīng)很多不同的工作需求，并且針對一些特殊情況，比如低溫等等，還增加了擴(kuò)展模式。一些傳感器還可以利用傳感器的微處理器，來改變最大轉(zhuǎn)換率和時(shí)間。目前，智能溫度傳感器正在朝著多通道的方向發(fā)展，促進(jìn)了溫度測控系統(tǒng)的研發(fā)。

由于溫度傳感器在溫控系統(tǒng)中可能睡收到噪聲干擾的影響，為此，目前的溫度傳感器內(nèi)部設(shè)置了故障排隊(duì)計(jì)數(shù)器，這些計(jì)數(shù)器可編程的，可以設(shè)定北側(cè)溫度值的上下限[3]。只有在被測溫度超過上下限的時(shí)候才會觸發(fā)中斷端口，這樣就避免了外界因素對溫度傳感器的影響。

2.2 智能壓力傳感器

智能壓力傳感器使用微處理器和壓力傳感器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對壓力的智能化測量。這種傳感器分為三類，包括集成化、非集成化和混合化。

非集成化并沒有將微處理器真正集成進(jìn)去，而是通過增加壓力傳感器和微處理器的連接，通過微處理器來處理傳感器的信息，并且對傳感器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)壓力傳感器的智能化。這種方法比較簡單，是目前比較常用的改造方式。

集成化智能壓力傳感器將壓力敏感元件和信號處理、校準(zhǔn)、補(bǔ)償?shù)燃稍诹藛纹瑱C(jī)上，使用危機(jī)點(diǎn)系統(tǒng)技術(shù)和集成電力技術(shù)，利用硅作為基礎(chǔ)原料只做了敏感元件[4]。在微電子技術(shù)發(fā)展的背景下，壓力傳感器比過去更小，結(jié)構(gòu)的集成度更高，操作也變得更加方便。

混合式壓力傳感器可以將系統(tǒng)集成到不同環(huán)節(jié)，包括敏感單元、信號調(diào)理電路和未處理單元等等，然后使用不同集成在芯片上。各種元件會被封裝起來，實(shí)現(xiàn)壓力傳感器的智能能化。目前，混合式壓力傳感器也是一種非常合適的智能化方法。

2.3 智能慣性傳感器

慣性傳感器是MEMS傳感器中最為廣泛使用的傳感器，包括速度計(jì)、陀螺儀和方位傳感器，由于MEMS技術(shù)具有很大的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了傳感器的小型化并且降低了傳感器的成本。目前慣性測量模塊可以在10*10*4的尺寸內(nèi)制作，集成了三軸加速劑、三軸陀螺儀，而且成本很低。傳感器也可以集成在智能手表、手機(jī)中， 并且可以對人行走情況進(jìn)行監(jiān)測，判斷人的出行情況。智能慣性傳感器十分靈活，具有更高的性能。目前的可穿戴設(shè)備上廣泛使用了這種傳感器，而且傳感器還能夠作為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

2.4 智能傳感器的應(yīng)用展望

隨著智能機(jī)器人、智慧醫(yī)療等服務(wù)和產(chǎn)品的出現(xiàn)，智能傳感器有了越來越廣泛的使用。未來，智能傳感器的主要繁站方向在于無限能量、集成化、軟件算法的更新。利用無限能量能夠打破環(huán)境的限制，在更多的領(lǐng)域應(yīng)用;集成化則能夠降低傳感器的體積;軟件算法則會在軟件算法上進(jìn)行優(yōu)化。

3 結(jié)束語

智能傳感器的研究和發(fā)展促進(jìn)了智能技術(shù)的提升，而隨著應(yīng)用廣泛性的增加，智能傳感器的應(yīng)用也變得越辣越廣泛。通過使用全新的材料、技術(shù)，改變研究理念，優(yōu)化軟件方面的設(shè)計(jì)，推動智能傳感器的技術(shù)發(fā)展，對人類未來舒適的生活，有更為重要的作用。

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