智能传感器是什么？结构组成解析

近日，工信部正式下发《智能传感器产业三年行动指南(2017-2019)》(简称“指南”)。为了贯彻中国制造2025等战略，工信部于2016年4月启动了该指南的编制工作，于2017年11月20日正式印发。《指南》提出总体目标，规划到2019年实现传感器产业取得明显突破，智能传感器产业规模达到260亿元，其中主营业务超过10亿元的企业达到5家，超过1亿元的企业实现20家。微机电系统(MEMS)工艺生产线产能稳步增长。

什么是智能传感器？

作为人类获取信息的工具，传感器是现代信息技术的重要组成部分。传统意义上的传感器输出的多是模拟量信号，本身不具备信号处理和组网功能，需连接到特定测量仪表才能完成信号的处理和传输功能。智能传感器能在内部实现对原始数据的加工处理，并且可以通过标准的接口与外界实现数据交换，以及根据实际的需要通过软件控制改变传感器的工作，从而实现智能化、网络化。由于使用标准总线接口，智能传感器具有良好的开放性、扩展性，给系统的扩充带来了很大的发展空间。

智能传感器概念最早由美国宇航局在研发宇宙飞船过程中提出来,并于1979年形成产品。宇宙飞船上需要大量的传感器不断向地面或飞船上的处理器发送温度、位置、速度和姿态等数据信息,即便使用一台大型计算机也很难同时处理如此庞大的数据。何况飞船又限制计算机体积和重量,因此希望传感器本身具有信息处理功能，于是将传感器与微处理器结合，就出现了智能传感器。

智能传感器是一种能够对被测对象的某一信息具有感受、检出的功能；能学习、推理判断处理信号；并具有通信及管理功能的一类新型传感器。智能传感器有自动校零、标定、补偿、采集数据等能力。其能力决定了智能化传感器还具有较高的精度和分辨率，较高的稳定性及可靠性，较好的适应性，相比于传统传感器还具有非常高的性价比。

早期的智能传感器是将传感器的输出信号经处理和转化后由接口送到微处理机进行运算处理。80年代智能传感器主要以微处理器为核心，把传感器信号调节电路、微电子计算机存贮器及接口电路集成到一块芯片上，使传感器具有一定的人工智能。90年代智能化测量技术有了进一步的提高，使传感器实现了微型化、结构一体化、阵列式、数字式，使用方便、操作简单，并具有自诊断功能、记忆与信息处理功能、数据存贮功能、多参量测量功能、联网通信功能、逻辑思维以及判断功能。

智能传感器大体上可以分三种类型：即具有判断能力的传感器；具有学习能力的传感器；具有创造能力的传感器。

智能传感器的结构组成

智能传感器系统主要由传感器、微处理器及相关电路组成，如图所示。传感器将被测的物理量、化学量转换成相应的电信号，送到信号调制电路中，经过滤波、放大、A/D转换后送达微处理器。微处理器对接收的信号进行计算、存储、数据分析处理后，一方面通过反馈回路对传感器与信号调理电路进行调节，以实现对测量过程的调节和控制；另一方面将处理的结果传送到输出接口，经接口电路处理后按输出格式、界面定制输出数字化的测量结果。微处理器是智能传感器的核心，由于微处理器充分发挥各种软件的功能，使传感器智能化，大大提高了传感器的性能。