从前面讨论可知，智能传感器是“电五官”与“微电脑”的有机结合，对外界信息具有检测、判断、自诊断、数据处理和自适应能力的集成一体化的多功能传感器。这种传感器还具有与主机自动对话、自行选择最佳方案的能力。它还能将已取得的大量数据进行分割处理，实现远距离、高速度、高精度的传输。目前，这类传感器虽然尚处于研究开发阶段，但是已出现不少实用的智能传感器。
1.混合集成压力智能传感器
混合集成压力智能传感器是采用二次集成技术制造的混合智能传感器。图10-50所示是混合智能传感器的组成框图，即在同一个管壳内封装了微控制器、检测环境参数的各种传感元件、连接传感元件和控制器的各种接口/读出电路、电源管理器、晶振、电池、无线发送器等电路及器件，具有数据处理功能，并且可以根据环境参数的变化情况，自主地开始测量或者改变测试频率，具有了智能化的特点。智能传感器系统的核心是Motorola公司的68HC11微控制器（MCU），其中包含有内存、八位A-D、时序电路、串行通信电路。MCU与前台传感器间内部数据传递通过内部总线进行。
传感系统包括温度传感器、压力传感器阵列、加速度传感器阵列、启动加速度计阵列、湿度传感器等多种传感器或传感器阵列。MCU将传感器的测量数据转换为标准格式，并对数据进行存储，然后通过系统内的无线发送器或RS232接口传送出去。传感器由6V电池供电，功耗小于700μW，至少能够连续工作180天。整个智能传感器微系统的体积仅为5cm3，相当于一个火柴盒那么大。
美国Honeywell公司研制的DSTJ—3000智能压差压力传感器，能在同一块半导体基片上用离子注入法配置扩散了压差、静压和温度三个敏感元件。整个传感器还包含转换器、多路转换器、脉冲调制器、微处理器和数字量输出接口等，并在EPROM中装有该传感器的特性数据，以实现非线性补偿。其结构也类同上述框架。
图10-50 混合智能传感器组成框图
2.多路光谱分析传感器
多路光谱分析传感器是目前投入使用的微电脑型传感器。这种传感器利用CCD（电荷耦合器件）二维阵列摄像仪，将检测图像转换成时序的视频信号，在电子电路中产生与空间滤波器相应的同步信号，再与视频信号相乘后积分，改变空间滤波器参数，移动滤波器光栅以提高灵敏度，来实现二维自适应图像传感的目的。它由光学系统和微型计算机的CPU构成，其结构如图10-51所示。(www.xing528.com)
图10-51 多路光谱分析传感器的结构示意图
它可以装在人造卫星上，对地面进行多路光谱分析。测量获得的数据直接由CPU进行分析和统计处理，然后输送出有关地质、气象等各种情报。
3.三维多功能单片智能传感器
目前已开发的三维多功能的单片智能传感器，是把传感器、数据传送、存储及运算模块集成为以硅片为基础的超大规模集成电路的智能传感器。它已将平面集成发展成三维集成，实现了多层结构，如图10-52所示。在硅片上分层集成了敏感元件、电源、记忆、传输等多个部分，日本的3DIC研制计划中设计的视觉传感器就是一例。它将光电转换等检测功能和特征抽取等信息处理功能集成在一硅基片上。其基本工艺过程是先在硅衬底上制成二维集成电路，然后在上面依次用CDV法淀积SiO2层，腐蚀SiO2后再用CDV法淀积多晶硅，再用激光退火晶化形成第二层硅片，在第二层硅片上制成二维集成电路，依次一层一层地做成3DIC。
目前用这种技术已制成两层10bit线性图像传感器，上面一层是PN结光敏二极管，下面一层是信号处理电路，其光谱效应线宽为400～700mm。这种将二维集成发展成三维集成的技术，可实现多层结构，将传感器功能、逻辑功能和记忆功能等集成在一个硅片上，这是智能传感器的一个重要发展方向。
图10-52 三维多功能单片智能传感器
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