自我补偿能力

　　传感器的非线性、温度漂移、时间漂移和响应时间由软件自动补偿。

　　自校准功能

　　操作员输入零值或某个标准值后，自校准软件可以自动在线校准传感器。

　　自诊断功能

　　通电后，可以对传感器进行自检，检查传感器的所有部件是否正常，并可以诊断出故障部件。

　　数字处理功能

　　可以根据智能传感器的内部程序自动处理数据，如统计处理、剔除异常值等。

　　双向通信功能

　　微处理器不仅可以接收和处理传感器的数据，还可以将信息反馈给传感器，以调节和控制测量过程。

　　信息存储和记忆功能

　　智能传感器可以存储大量的信息数据，用户可以随时查询，该信息可以包括设备的历史信息。比如传感器工作了多少小时，更换了多少次电源等等，内容大小仅受智能传感器本身存储容量的限制。

　　到了现在，智能传感器的功能将逐步增强，它将利用人工神经网络、人工智能、信息处理技术(如传感器信息融合技术、模糊理论等)，使传感器具有更高级的智能、分析、判断、自适应、自学习功能，并能完成图像识别、特征检测、多维检测等复杂任务。

　　智能传感器的主要应用

　　智能手机：智能手机之所以智能，是因为它们离不开各种智能传感器。现在智能手机中比较常见的智能传感器有距离传感器、光线传感器、重力传感器、指纹识别传感器、图像传感器、三轴陀螺仪、电子罗盘。比如指纹识别传感器可以采集指纹数据，然后进行快速分析和认证，免去繁琐的密码操作，快速解锁。

　　智能家居：传感器是智能家居控制系统的基础。现在越来越多的传感器应用于智能家居系统中。在智能家居领域，需要传感器来测量、分析和控制系统设置。家庭中使用的智能设备包括位置传感器、接近传感器、液位传感器、流量和速度控制、环境监控、安全传感器和其他技术。

(2)具有自动补偿功能;

(3)自动采集数据并对数据进行预处理;

(4)自动测试、范围选择、故障自动查找;

(5)具有数据存储、存储和信息处理功能;

(6)具有双向通信、标准化数字输出或符号输出功能;

(7)具有判断和决策处理功能。

结合长期的测试技术研究和实践经验，通过模拟人的感觉和大脑的协同作用，提出了智能传感器的功能。它是一个相对独立的智能单元。它的出现降低了对原有硬件性能的严格要求，借助软件可以大大提高传感器的性能。

       多年来，从事传感器研制的工程师和技术人员对传感器的温度漂移和输出非线性做了大量的补偿工作，但并没有从根本上解决该问题。在保证传感器的重复性的前提下，利用微处理器通过软件对测试信号进行计算，通过多种拟合和差分计算方法对漂移和非线性进行补偿，从而获得更准确的压力传感器测量结果。

提高了传感器的精度，不仅可以修正传感器的零位误差和系统误差，而且可以处理传感器的误差它还可以对随机误差进行补偿，从而大大提高传感器的精度。传感器的可靠性得到了提高，集成传感器系统的小型化消除了传统结构中的一些不可靠因素，提高了整个系统的抗干扰性能。

具有诊断、标定和数据存储功能(以及智能结构系统的自适应功能) ，稳定性好。在相同的精度要求下，提高了传感器的性价比，与普通单功能传感器相比，多功能智能传感器的性能和价格比得到了显著的提高，特别是在采用了更廉价的单片机之后。

提高了传感器的多功能性，智能传感器可以实现多传感器、多参数的综合测量，通过编程扩大了测量范围和应用范围。它具有一定的适应性，可以根据检测对象或条件的变化改变负输出数据的形式，具有数字通信接口的功能，可以直接发送到远程计算机进行处理。

我们应该注意以下几点:

一般来说，被测物理量很小，作为传感器的物理转换元件通常存在固有的转换噪声。如何提取最有用的信号并降低噪声是传感器设计中需要解决的首要问题。传感器电路必须简单精确。如果你可以节省一个电阻器或电容器。这是许多设计传感器的工程师经常忽略的问题。众所周知，传感器电路变得越来越复杂，形成了一个奇怪的循环。

传感器通常位于后续电路的前端，可能需要更长的引线连接。当传感器的功耗较高时，引线连接会引入一些无意义的噪声和功率噪声，使后续的电路设计变得更加困难。如何在足够多的情况下降低功耗也是一个很大的考验。

元器件和电源电路的选择。元器件的选择必须足以使用它，只要器件规格在要求的范围内，其余的就是电路设计。电源是传感器电路设计过程中必须解决的问题。不要追求不能达到的功率指数，而是选择具有更好的运算放大器。采用差动放大电路设计可能是最常见的开关电源，并且该设备可以满足您的要求。电源切断必须设计可靠，符合设备使用说明书的要求。

它在机器领域有着广阔的应用前景。智能传感器可以使机器人具有与人类相似的面部特征和大脑功能，能够感知各种现象并完成各种动作。使用了一些产品质量指标传统的传感器不可能快速、直接地进行在线测量和控制。

智能传感器可以用来直接测量一些量。与产品质量指标之间存在着功能联系。用神经网络或专家系统技术建立的数学模型可以用来计算和推断产品质量。

糖尿病患者需要记录自己的血糖水平，以便调整饮食和注射胰岛素来预防其他并发症。测量血糖的方法通常是刺破手指，把血液样本放在血糖试纸上，然后把试纸放在电子血糖仪上。这是个麻烦又痛苦的方法。这种葡萄糖表看起来很普通，可以无痛、无血、连续血糖监测。血糖仪上有个垫子，上面涂满了试剂。葡萄糖分子附着在垫子上并与试剂反应产生电流。处理器计算与电流对应的血糖浓度，并以数字量显示。

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。该复合机械传感器，可同时测量物体在某一点的三维振动加速度、速度、位移。智能传感器，由于大规模电路的发展，相应的电路集成在同一芯片上。具有一定智能功能的传感器称为集成智能传感器。

集成智能传感器的功能有三个优点：信噪比高，传感器的微弱信号被集成电路信号放大，然后进行远距离传输，大大提高了信噪比。

性能改进: 由于传感器和电路集成在同一芯片上，传感器的零点漂移、温度漂移和零点位置可定期由自校正单元自动标定，并通过适当的反馈改善传感器的频率响应。

信号归一化: 通过程控放大器对传感器的模拟信号进行归一化，再通过模数信号转换成数字信号。

微处理器根据串行、并行、频率、相位和脉冲等几种数据传输进行数字归一化。

如增益设定、补偿参数设定、内部检测参数设定、试验数据输出等。计算功能多年来，但没从根本上解决问题。保证传感器重复性的前提下，利用微处理器软件对测量信号去进行计算，并通过多种拟合和差分计算方法对测量信号的漂移和非线性补偿进行补偿，去得到更准确的测量结果。

自我测试、自我校正及自我诊断功能：普通感应器须定期检查及校正，以确保在正常使用时有足够的准确度。这些任务通常要求将传感器从使用现场移除，并送到实验室或检查部门。它不能及时诊断出异常传感器。智能传感器的使用非常不同。自诊断功能在电源打开时自行检查，诊断测试确保元件没有故障。可以根据使用时间在线修正。微处理器对测得的 epr 特性数据进行比较和校正。

智能传感器是以微处理器为核心，扩展了外围部件的计算机检测系统。智能传感器的功能是通过模拟人的感觉和大脑的协调运动，结合长期的测试技术研究和实践经验提出的。智能传感器作为一种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，借助于软件可以大大提高传感器的性能，总之，智能传感器的主要功能有:

(1)具有自校准、自校准和自校正功能;

(2)具有自动补偿功能;

(3)能自动采集数据并对数据进行预处理;

(4)能自动检测、选择范围和自动发现故障;

(5)具有数据存储、存储和信息处理功能;

(6)具有双向通信和标准化数字输出或符号输出功能;

中文和英文对于智能传感器的说法不一致。“智能传感器系统”定义为: “传感器与微处理器的结合，赋予传感器智能化、信息检测和信息处理功能，是一个智能传感器(系统)” ，模糊传感器也是一个智能传感器(系统)。

自动化控制器的产品经理black说: “传感器的优势在于，它们可以从过程中收集大量信息，减少停机的时间，提高它的质量。”Mts 传感器公司的产品经理大卫•艾迪尔补充说: “分布式智能的基本前提是在正确的时间和地点充分了解系统、子系统或组件的状态，从而做出最佳的控制决策。”对于真正的智能传感器，它不应该要求用户理解机器视觉。

与普通传感器相比，智能传感器具有以下三个优点：通过软件技术获取高精度信息，具有一定程度的编程自动化，功能多样。

一个好的“智能传感器”是微处理器驱动的一组传感器和仪器，具有通信和车载诊断功能。 SMART传感器可以存储它们检测到的各种物理量，并根据命令对其进行处理以创建新数据。 SMART传感器可以相互通信，以确定要传输的数据，丢弃异常数据以及执行分析和统计计算。

自动化领域的最大进步之一就是智能传感器的开发和广泛使用。霍尼维尔工业测量与控制部产品经理汤姆·格里菲斯表示：“好的智能传感器是微处理器驱动的传感器和仪器套件，可在船上进行通信和诊断，向监控系统和/或操作员提供相关信息。提高效率并降低维护成本：智能传感器集成了传感器和智能电表的所有功能以及部分控制功能，具有高线性度和低温度漂移，降低了系统复杂性并简化了系统结构。

1.信息存储和传输：随着全智能集散控制系统(SmartDistributedSystem)的飞速发展，这就要求智能单元具备通信功能，才能实现通信网络以数字信号的形式进行双向通信，因此信息的存储和传输功能可以说是智能传感器的关键标志之一。智能传感器的原理是通过测试数据传输或接收指令来实现各项预设的功能，常见的测试数据有：增益的设置、补偿参数的设置、内检参数设置、测试数据输出等。

2.自补偿和计算功能：多年来从事传感器研制的工程技术人员一直为传感器的温度漂移和输出非线性作大量的补偿工作，但都没有从根本上解决问题。但是智能传感器的出现为这个解决温度漂移和输出非线性补偿开辟了新的道路，就是因为其具有自补偿和计算功能。如此一来便可放宽传感器加工精密度的要求，而只需保证传感器的重复性良好即可，利用微处理器对测试得到的信号进行计算，用多次拟合和差值计算的方式对温度漂移和输出非线性的问题进行补偿，就可以获得较为精确的测量结果。

3.自检、自校、自诊断功能：普通传感器需要进行定期的检验和标定，确宝传感器在正常工作时具有足够的精确度，而这些检测和标定工作必须在实验室或检验部门完成，因此需从使用现场拆卸下来。而传感器如在测量工作中出现异常则不能及时在线进行诊断。智能传感器的出现让这种情况大为改观，其自诊断功能可以在电源接通时进行自检，以确定组件是否出现故障。智能传感器还可以根据使用时间，其微处理器利用存在EPROM内的计量特性数据对比校对，及时在线对传感器进行校正。

4.复合敏感功能：我们观察周围的自然现象，常见的信号有声、光、电、热、力、化学等。智能传感器的优势既是具有复合敏感功能，因此可以同时测量多种物理量和化学量，并给出较为全面的反映物质运动规律的信息。如复合液体传感器，可以同时测量介质的温度、流速、压力和密度。还有复合力学传感器，可以同时测量物体某一点的速度（速度传感器）、三维振动加速度（加速度传感器）、位移（位移传感器）等等。

5.智能传感器的集成化：由于大规模集成电路的发展使得传感器与相应的电路都集成到同一芯片上，而其中的传感器有一定的智能功能，这样众多智能传感器和电路的集成就叫作集成智能传感器。

集成智能传感器主要有三个方面的优点：

（1）较高信噪比：传感器检测或接收到的弱信号经过集成电路的放大后，再进行远距离传送，这样可以极大的提高信噪比。

（2）改善性能：由于传感器与电路集成于同一芯片上，因此对于传感器的零漂、温漂和零位既可以通过自校单元定期进行自动校准，还能采用适当的反馈方式及时改善传感器的频响。

（3）信号规一化：传感器的模拟信号通过程控放大器进行规一化，又通过模数转换成数字信号，之后微处理器再按数字传输的几种形式对数字信号进行规一化，如并行、串行、频率、脉冲和相位等。

智能传感器（intelligent sensor）是具有信息处理功能的传感器。智能传感器中带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，智能传感器是传感器集成化与微处理机相结合的产物。

一个良好的‘智能传感器’是由微处理器驱动的传感器与仪表套装，并且具有通信与板载诊断等功能。

智能传感器能将检测到的各种物理量储存起来，并按照指令处理这些数据，从而创造出新数据。智能传感器之间能进行信息交流，并能自我决定应该传送的数据，舍弃异常数据，完成分析和统计计算等。

二、相比一般传感器，智能式传感器有如下显著特点：

1.提高了传感器的精度

智能式传感器具有信息处理功能，通过软件不仅可修正各种确定性系统误差(如传感器输入输出的非线性误差、服度误差、零点误差、正反行程误并等)而且还可适当地补偿随机误差、降低噪声，大大提高了传感器精度。

2.提高了传感器的可靠性

集成传感器系统小型化，消除了传统结构的某些不可靠因素，改善整个系统的抗干扰件能;同时它还有诊断、校准和数据存储功能(对于智能结构系统还有自适应功能)，具有良好的稳定性。

3.提高了传感器的性能价格比

在相同精度的需求下，多功能智能式传感器与单一功能的普通传感器相比，性能价格比明显提高，尤其是在采用较便宜的单片机后更为明显。

4.促成了传感器多功能化

智能式传感器可以实现多传感器多参数综合测量，通过编程扩大测量与使用范围;有一定的自适应能力，根据检测对象或条件的改变，相应地改变量程反输出数据的形式;具有数字通信接口功能，直接送入远地计算机进行处理;具有多种数据输出形式(如Rs232串行输批，PIO并行输出，IEE-488总线输出以及经D/A转换后的模拟量输出等)，适配各种应用系统。