智能传感器结构与监测系统中智能信息处理技术

智能传感器的实现结构可以分为以下几个方面。

1.非集成化实现

非集成化智能传感器是将传统的经典传感器（采用非集成化工艺制作的传感器，仅具有获取信号的功能）、信号调理电路、带数字总线接口的微处理器组合为一整体而构成的一个智能传感器系统。其框图如图2-6所示。

图2-6 非集成化智能传感器框图

信号调理电路用来调理传感器的输出信号，即将传感器输出信号进行放大并转换为数字信号后输入微处理器，再由微处理器通过数字总线接口挂接在现场数字总线上，是一种实现智能传感器系统的最快途径与方式。例如美国罗斯蒙特公司、SMART公司生产的电容式智能压力（差）变送器系列产品，就是在原有传统式非集成化电容式变送器基础上附加一块带数字总线接口的微处理器插板后组装而成。同时，开发配备可进行通信、控制、自校正、自补偿、自诊断等智能化软件，从而形成智能传感器。

2.集成化实现(www.xing528.com)

这种智能化传感器系统是采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术，利用硅作为基本材料来制作敏感元件、信号调理电路、微处理器单元，并把它们集成在一块芯片上而构成，故又可称为集成智能传感器（Integrated Smart/Intelli-gent Sensor），如图2-7所示。这种智能传感器系统是采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术，利用硅作为基本材料来制作敏感元件、信号调理电路，以及微处理器单元，并把它们集成在一块芯片上构成的。敏感元件构成阵列后，配合相应图像处理软件，可以实现图形成像且构成多维图像传感器。这时的智能传感器就达到了它的最高级形式。

图2-7 在一个封装中可能的混合集成实现方式

3.混合实现

根据需要与可能，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，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。如图2-7所示集成化敏感单元包括弹性敏感元件及变换器。信号调理电路包括多路开关、放大器、基准、模-数转换器（ADC）等。

微处理器单元包括数字存储器（EEPROM、ROM、RAM）、I/O接口、微处理器、数-模转换器（DAC）等。图2-7a中，三块集成化芯片封装在一个外壳里；图2-7b、c、d中，两块集成化芯片封装在一个外壳里。图2-7a、c中的智能信号调理电路，具有部分智能化功能，如自校零、自动进行温度补偿，这是因为这种电路带有零点校正电路和温度补偿电路才获得了这种简单的智能化功能。