深度解读智能传感器的应用（深度解读智能传感器工作原理）

什么是智能传感器？

传感器作为人类获取信息的工具，是现代信息技术的重要组成部分。传统意义上的传感器大多输出模拟信号，不具备信号处理和联网功能。它们需要连接特定的测量仪器来完成信号处理和传输功能。智能传感器可以在内部处理原始数据，通过标准接口与外界交换数据，并根据实际需要通过软件控制改变传感器的工作，从而实现智能化和网络化。由于采用标准总线接口，智能传感器具有良好的开放性和扩展性，这给系统的扩展带来了很大的发展空间。

智能传感器的概念最早由NASA在航天器研发过程中提出，并于1979年成为产品。航天器上需要大量的传感器，不断向其上的处理器发送温度、位置、速度和姿态等数据信息。地面或航天器上。即使使用大型计算机，也很难同时处理如此庞大的数据。更重要的是，航天器限制了计算机的尺寸和重量，因此期望传感器本身具有信息处理功能，于是将传感器与微处理器结合起来，智能传感器就出现了。

智能传感器是一种新型传感器，具有感知和检测被测物体某些信息的功能；它可以学习、推理、判断和处理信号；并具有通讯和管理功能。智能传感器具有自动调零、校准、补偿、数据采集等功能。它的能力决定了智能传感器与传统传感器相比还具有更高的精度和分辨率、更高的稳定性和可靠性、更好的适应性，并且极具性价比。

在早期的智能传感器中，传感器的输出信号通过接口进行处理和转换，并发送到微处理器进行处理。 20世纪80年代，智能传感器主要以微处理器为核心，将传感器信号调理电路、微电子计算机存储器和接口电路集成到一块芯片上，赋予传感器一定程度的人工智能。智能测量技术在20世纪90年代得到进一步提高，使传感器实现小型化、结构集成化、阵列化、数字化、使用方便、操作简单，并具有自诊断功能、记忆和信息处理功能、数据存储等功能。存储功能、多参数测量功能、网络通讯功能、逻辑思维判断功能。

智能传感器一般可分为三类：具有判断能力的传感器；具有学习能力的传感器；具有创造性能力的传感器。

智能传感器的结构和组成

智能传感器系统主要由传感器、微处理器及相关电路组成，如图所示。传感器将被测物理量、化学量转换成相应的电信号，送至信号调制电路。经过滤波、放大、A/D转换后，送至微处理器。微处理器对接收到的信号进行计算、存储、分析后，一方面通过反馈回路调节传感器和信号调理电路，实现测量过程的调节和控制；另一方面，将处理结果传输至输出接口，由接口电路进行处理，并根据输出格式和接口定制输出数字测量结果。微处理器是智能传感器的核心。由于微处理器充分发挥了各种软件的功能，使传感器智能化，大大提高了传感器的性能。

智能传感器的特点

高精准度

智能传感器可以通过自动校零去除零点，与标准参考标准实时比较，自动修正整体系统校准和非线性等系统误差。它们可以实时采集大量数据进行分析处理，消除偶然误差的影响，保证智能传感器的高精度。

高可靠性和稳定性

智能传感器可自动补偿因工况和环境参数变化而引起的系统特性漂移，如环境温度和系统电源电压波动引起的零点和灵敏度漂移；能够在测量参数变化后自动改变量程，实时对采集数据的合理性进行系统自检、分析、判断，并对异常情况自动处理紧急情况。

高信噪比和高分辨率

由于智能传感器具有数据存储、记忆和信息处理功能，可以去除输入数据中的噪声，并通过数字滤波等相关分析处理自动提取有用数据；通过数据融合和神经网络技术，可以消除多参数条件下的交叉敏感性影响。

适应性强

智能传感器具有判断、分析和处理的功能。他们可以根据系统的工作情况确定各部分的供电以及高端/上位机的数据传输速率，使系统工作在最佳的低功耗状态，优化传输效率。

高性价比

智能传感器的高性能并不是像传统传感器技术那样追求传感器本身的完美、精心设计和调试传感器的各个环节、进行一丝不苟的“工艺品”工作而获得的，而是通过与之合作而获得的。采用廉价的集成电路技术和芯片以及功能强大的软件实现微处理器/微型计算机的结合，因此具有很高的性价比。

智能传感器的主要功能

智能传感器的功能是通过模拟人类感官和大脑的协调动作，结合测试技术的长期研究和实践经验提出的。它是一个相对独立的智能单元。它的出现缓解了原有硬件性能的苛刻要求，传感器的性能在软件的帮助下得到了很大的提升。

智能传感器通常执行以下功能：

1.复合敏感功能

我们观察周围的自然现象。常见信号包括声、光、电、热、力和化学。敏感元件的测量一般有两种方式：直接测量和间接测量。智能传感器具有复合功能，可以同时测量多个物理量和化学量，提供更全面反映物质运动模式的信息。例如，美国加州大学开发的复合液体传感器可以同时测量介质的温度、流量、压力和密度。美国EGGIC Sensors公司开发的复合机械传感器可以同时测量物体某一点的三维振动加速度、速度、位移等。

2. 自适应功能

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