智能传感器在监测系统中的应用

所谓智能传感器，是指具有信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维和判断功能的传感器^[13]。它不仅具有传统传感器的各种功能，而且还具有数据处理、故障诊断、非线性处理、自校正、自调整以及人机通信等多种功能，它的产生是微型计算机和传感器相结合的结果。

智能传感器是一门涉及多种学科的综合技术，是当今世界正在发展中的高新技术。它虽然已被军事、航天航空、科研、工业、农业、医疗、交通等领域和部门广泛地应用，但是至今尚无公认的规范化的定义。早期，很多人认为智能传感器是将“传感器与微型计算机（微处理器）组装在同一块芯片上的装置”；或者认为智能传感器是将“一个或多个敏感元件和信号处理器集成在同一块硅或砷化镓芯片上的装置”。随着以传感器系统发展为特征的传感器技术的出现，人们逐渐发现上述对智能传感器的认识，在实际应用中并非总是必需，而且也不经济；重要的是传感器与微处理器（微型计算机）如何赋以“智能”的结合。若没有赋予足够的“智能”的结合，只能说是“传感器微型化”，或者是智能传感器的低级阶段，还不能说是“智能传感器”。一个真正意义上的智能传感器必须具备如下几个方面的功能^[14]：

1）具有自校零、自标定、自校正和自动补偿的能力；

2）具有自动采集数据和处理数据的能力；

3）具有自整定、自适应的能力；

4）具有一定程度的存储、识别和信息处理能力；

5）具有双向通信、标准化符号输入和输出能力；(www.xing528.com)

6）具有特定算法进行判断、决策处理的能力。

关于智能传感器的称谓，目前尚不统一，美国人有的将所谓的智能传感器写成“SmartSensor”，也有的写成“Integrated Smart Sensor”；英国人则称之为“In-telligent Sensor”。对此，中国学者有的将“Smart Sensor”译为“灵巧传感器”，也有的译为“智能传感器”。本书推荐“Intelligent Sensor”为我们所陈述的智能传感器英语称谓。

智能传感器是由传感器和微处理器相结合而构成的，它充分利用微处理器的计算和存储能力，对传感器的数据进行处理，并对它的内部行为进行调节。图2-5所示为智能传感器的原理框图，它主要包括传感器、信号调理电路和微处理器^[15]。

微处理器是智能传感器的核心，它不但可以对传感器测量数据进行计算、存储、数据处理，还可以通过反馈回路对传感器进行调节。由于微处理器充分发挥各种软件的功能，可以完成硬件难以完成的任务，从而能有效降低制造难度，提高传感器性能，降低成本。智能传感器的信号感知器件往往由主传感器和辅助传感器两种。以智能压力传感器为例，主传感器是压力传感器，测量被测压力参数，辅助传感器是温度传感器和环境压力传感器。温度传感器检测主传感器工作时，由于环境温度变化或被测介质温度变化而使其压力敏感元件温度发生变化，以便根据其温度变化修正和补偿由于温度变化对测量带来的误差。环境压力传感器则测量工作环境大气压变化，以修正其影响。微机硬件系统对传感器输出的微弱信号进行放大、处理、存储和与计算机通信。

图2-5 智能传感器原理框图