智能传感器的技术现状与发展趋势

　　摘要：随着物联网的兴起，传感器被广泛运用。智能传感器由于较传统的传感器具有较多优势，因此成为未来传感器发展的重要方向。本文着重从实现途径、发展趋势等方面分析智能传感器的发展。

　　当前物联网技术被广泛运用，时代发展表现出万物智能互联的新特点。在这发展过程中，传感器的使用让人体的感知能力得到拓展和延伸，对万物互联起到了关键作用。而智能传感器作为传感器中的新一代产品，采用了集成化与微处理机相结合技术，进一步促进了物联网的发展。

　　智能传感器的功能及优势

　　智能传感器具有信息存储功能、自适应功能、组态功能、复合敏感功能、数字通讯功能、数据处理功能等。其可以同时测量多种物理量和化学量，将信息进行储存，并将信号进行数字化处理，把信息较为全面的反映出来。此外，智能传感器能够在外界条件变化时，一定程度的自动适应条件变化，还可以补偿老化部件导致的参数漂移，从而既能够延长传感器的寿命，也可以扩大其应用范围。

　　智能传感器与传统传感器相比，精度更高、性价比更高、信噪比与分辨力更高、可靠性与稳定性也更高。智能传感器可实时采集大量数据进行分析处理，并可以除零点漂移情况以及校正系统误差，具有更高的精确度;智能传感器能自动补偿系统特性的漂移，实时进行系统自我检验、分析、判断所采集数据的合理性，十分可靠稳定;智能传感器可以通过相关分析处理可去除输入数据中的噪声以及消除多参数状态下交叉灵敏度的影响，具有较高的信噪比和分辨力;智能传感器可以优化传输效率并使系统工作在最优低功耗状态，具有较强的自适应性;智能传感器具有的高性能，无需像传统传感器技术那样通过对传感器的各个环节进行复杂的设计与调试来实现，而是通过与微处理器相结合的方式，采用集成电路工艺以及强大的软件来实现的，所以具有较高的性价比。

　　智能传感器的实现途径

　　智能传感器系统主要包括传感器、微处理器及相关电路等。传感器先把电信号送达至信号调制电路，信号通过一系列转换之后，送到微处理器。微处理器对其接收到的信号进行计算、存储、数据分析处理后，既可以对传感器与信号调理电路进行调节，也可以把处理得到的结果传送到输出接口(其工作流程如图1所示)。微处理器作为智能传感器的核心部件，极大地提升了传感器的性能。

　　图1 智能传感器工作流程

　　目前，智能传感器主要有智能合成、智能材料以及智能结构三个发展途径。其中智能合成是目前智能传感器发展的主要方向，其主要做法是把传感器装置和微处理器相结合。按照智能合成的方式来划分，当前主要使用以下三种具体方式来促成传感器的智能化。

　　一种是非集成化的模块方式。此类智能传感器就是把传统的基本传感器、信号调理电路以及带数字总线接口的微处理器整合成智能传感器系统，因此对于目前自动化仪表生产厂家而言，无需大幅更新现有的生产工艺设备，只需要在组装时附加带数字接口的微处理器插板，并装配合适的智能化软件，便可以实现智能传感器功能。这种模块方式是三种中最为经济快捷的。另一种是集成化实现。这种智能传感器系统采用微加工技术以及大规模集成电路工艺，有助于产品达到了微型化、结构一体化的效果，从而进一步提高了智能传感器的精度和稳定性。此外，还有一种是混合实现。根据传感需要，可以把系统各个集成化环节按照不同的组合方式集成在多块芯片上。

　　智能传感器发展趋势

　　目前智能传感器仍处于快速发展阶段，未来智能传感器的发展有以下方向。一是向着更高精度方向发展。目前传感器的精度越高，越有利于企业的自动化生产，因此需要高精确度、高灵敏度的新型智能传感器来保障自动化生产的顺利进行。

　　二是向着高可靠性、宽温度范围方向发展。电子设备的抗干扰等性能的发挥一定程度上取决于传感器是否足够可靠，因此研发陶瓷等新兴材料的智能传感器将成为趋势;

　　三是向着微型化方向发展。目前各类仪器设备对于传感器的需求是越小越好。这就对发展新的加工技术和新材料提出了要求，目前采用各种微细加工技术，使用硅材料制造的传感器体积越来越小，且各方面性能都表现较好。

　　四是向着微功耗及无源化方向发展。传感器一般在工作时需要电源，而有时在远离电网的情况下，大多数是利用电池或是太阳能等方式进行供电，存在一定程度的不便，因此研发微功耗传感器及无源传感器成为重要的发展方向，如此既能够节省能源，又可以提高系统寿命。

　　五是向着智能化与数字化方向发展。随着信息技术的迅速发展，传感器可以将经过微电脑处理好后的数字信号向外输出，有的还能够具备控制功能。

　　六是向着网络化方向发展。结合网络化，传感器的储存、处理和传输等工作流程可以更加高效，目前网络的作用以及优势愈加明显。预计未来结合网络的智能传感器可以进一步促进传感器产业的发展。

　　结语

　　智能传感器的功能丰富，性能优秀，实现途径多样且各有发展，未来还将继续朝着高精确、高可靠性、微型性等方向发展。随着社会信息化的发展，智能传感器具有良好的发展和应用前景，未来将成为传感器的助力发展方向。