近日，工信部正式下(xià)發《智能傳感器産業三年行動指南(nán)(2017-2019)》(簡稱“指南(nán)”)。爲了(le)貫徹中國制造2025等戰略，工信部于2016年4月(yuè)啓動了(le)該指南(nán)的(de)編制工作，于2017年11月(yuè)20日正式印發。《指南(nán)》提出總體目标，規劃到2019年實現傳感器産業取得(de)明(míng)顯突破，智能傳感器産業規模達到260億元，其中主營業務超過10億元的(de)企業達到5家，超過1億元的(de)企業實現20家。微機電系統(MEMS)工藝生産線産能穩步增長(cháng)。
 

什(shén)麽是智能傳感器？

 

作爲人(rén)類獲取信息的(de)工具，傳感器是現代信息技術的(de)重要組成部分(fēn)。傳統意義上的(de)傳感器輸出的(de)多(duō)是模拟量信号，本身不具備信号處理(lǐ)和(hé)組網功能，需連接到特定測量儀表才能完成信号的(de)處理(lǐ)和(hé)傳輸功能。智能傳感器能在内部實現對(duì)原始數據的(de)加工處理(lǐ)，并且可(kě)以通(tōng)過标準的(de)接口與外界實現數據交換，以及根據實際的(de)需要通(tōng)過軟件控制改變傳感器的(de)工作，從而實現智能化(huà)、網絡化(huà)。由于使用(yòng)标準總線接口，智能傳感器具有良好的(de)開放性、擴展性，給系統的(de)擴充帶來(lái)了(le)很大(dà)的(de)發展空間。

 

智能傳感器概念最早由美(měi)國宇航局在研發宇宙飛(fēi)船過程中提出來(lái),并于1979年形成産品。宇宙飛(fēi)船上需要大(dà)量的(de)傳感器不斷向地面或飛(fēi)船上的(de)處理(lǐ)器發送溫度、位置、速度和(hé)姿态等數據信息,即便使用(yòng)一台大(dà)型計算(suàn)機也(yě)很難同時(shí)處理(lǐ)如此龐大(dà)的(de)數據。何況飛(fēi)船又限制計算(suàn)機體積和(hé)重量,因此希望傳感器本身具有信息處理(lǐ)功能，于是将傳感器與微處理(lǐ)器結合，就出現了(le)智能傳感器。

 

智能傳感器是一種能夠對(duì)被測對(duì)象的(de)某一信息具有感受、檢出的(de)功能；能學習(xí)、推理(lǐ)判斷處理(lǐ)信号；并具有通(tōng)信及管理(lǐ)功能的(de)一類新型傳感器。智能傳感器有自動校零、标定、補償、采集數據等能力。其能力決定了(le)智能化(huà)傳感器還(hái)具有較高(gāo)的(de)精度和(hé)分(fēn)辨率，較高(gāo)的(de)穩定性及可(kě)靠性，較好的(de)适應性，相比于傳統傳感器還(hái)具有非常高(gāo)的(de)性價比。

 

早期的(de)智能傳感器是将傳感器的(de)輸出信号經處理(lǐ)和(hé)轉化(huà)後由接口送到微處理(lǐ)機進行運算(suàn)處理(lǐ)。80年代智能傳感器主要以微處理(lǐ)器爲核心，把傳感器信号調節電路、微電子計算(suàn)機存貯器及接口電路集成到一塊芯片上，使傳感器具有一定的(de)人(rén)工智能。90年代智能化(huà)測量技術有了(le)進一步的(de)提高(gāo)，使傳感器實現了(le)微型化(huà)、結構一體化(huà)、陣列式、數字式，使用(yòng)方便、操作簡單，并具有自診斷功能、記憶與信息處理(lǐ)功能、數據存貯功能、多(duō)參量測量功能、聯網通(tōng)信功能、邏輯思維以及判斷功能。

智能傳感器大(dà)體上可(kě)以分(fēn)三種類型：即具有判斷能力的(de)傳感器；具有學習(xí)能力的(de)傳感器；具有創造能力的(de)傳感器。

 

智能傳感器的(de)結構組成

 

智能傳感器系統主要由傳感器、微處理(lǐ)器及相關電路組成，如圖所示。傳感器将被測的(de)物(wù)理(lǐ)量、化(huà)學量轉換成相應的(de)電信号，送到信号調制電路中，經過濾波、放大(dà)、A/D轉換後送達微處理(lǐ)器。微處理(lǐ)器對(duì)接收的(de)信号進行計算(suàn)、存儲、數據分(fēn)析處理(lǐ)後，一方面通(tōng)過反饋回路對(duì)傳感器與信号調理(lǐ)電路進行調節，以實現對(duì)測量過程的(de)調節和(hé)控制；另一方面将處理(lǐ)的(de)結果傳送到輸出接口，經接口電路處理(lǐ)後按輸出格式、界面定制輸出數字化(huà)的(de)測量結果。微處理(lǐ)器是智能傳感器的(de)核心，由于微處理(lǐ)器充分(fēn)發揮各種軟件的(de)功能，使傳感器智能化(huà)，大(dà)大(dà)提高(gāo)了(le)傳感器的(de)性能。

 

智能傳感器的(de)特點  

 

精度高(gāo)

 

智能傳感器可(kě)通(tōng)過自動校零去除零點，與标準參考基準實時(shí)對(duì)比自動進行整體系統标定、非線性等系統誤差的(de)校正，實時(shí)采集大(dà)量數據進行分(fēn)析處理(lǐ)，消除偶然誤差影(yǐng)響，保證智能傳感器的(de)高(gāo)精度。

 

高(gāo)可(kě)靠性與高(gāo)穩定性

 

智能傳感器能自動補償因工作條件與環境參數發生變化(huà)而引起的(de)系統特性的(de)漂移，如環境溫度、系統供電電壓波動而産生的(de)零點和(hé)靈敏度的(de)漂移;在被測參數變化(huà)後能自動變換量程，實時(shí)進行系統自我檢驗、分(fēn)析、判斷所采集數據的(de)合理(lǐ)性，并自動進行異常情況的(de)應急處理(lǐ)。  

 

高(gāo)信噪比與高(gāo)分(fēn)辨力

 

由于智能傳感器具有數據存儲、記憶與信息處理(lǐ)功能，通(tōng)過數字濾波等相關分(fēn)析處理(lǐ)，可(kě)去除輸入數據中的(de)噪聲，自動提取有用(yòng)數據;通(tōng)過數據融合、神經網絡技術，可(kě)消除多(duō)參數狀态下(xià)交叉靈敏度的(de)影(yǐng)響。

 

強自适應性

 

智能傳感器具有判斷、分(fēn)析與處理(lǐ)功能，它能根據系統工作情況決策各部分(fēn)的(de)供電情況、與高(gāo)/上位計算(suàn)機的(de)數據傳輸速率，使系統工作在最優低功耗狀态并優化(huà)傳輸效率。

 

較高(gāo)的(de)性能價格比

 

智能傳感器具有的(de)高(gāo)性能，不是像傳統傳感器技術那樣通(tōng)過追求傳感器本身的(de)完善、對(duì)傳感器的(de)各個(gè)環節進行精心設計與調試、進行“手工藝品”式的(de)精雕細琢來(lái)獲得(de)的(de)，而是通(tōng)過與微處理(lǐ)器/微計算(suàn)機相結合，采用(yòng)廉價的(de)集成電路工藝和(hé)芯片以及強大(dà)的(de)軟件來(lái)實現的(de)，所以具有較高(gāo)的(de)性能價格比。

 

智能傳感器的(de)主要功能

 

智能傳感器的(de)功能是通(tōng)過模拟人(rén)的(de)感官和(hé)大(dà)腦(nǎo)的(de)協調動作，結合長(cháng)期以來(lái)測試技術的(de)研究和(hé)實際經驗而提出來(lái)的(de)。是一個(gè)相對(duì)獨立的(de)智能單元，它的(de)出現對(duì)原來(lái)硬件性能的(de)苛刻要求有所減輕，而靠軟件幫助來(lái)使傳感器的(de)性能大(dà)幅度提高(gāo)。

智能傳感器通(tōng)常可(kě)以實現以下(xià)功能：

 

1、複合敏感功能

 

我們觀察周圍的(de)自然現象，常見的(de)信号有聲、光(guāng)、電、熱(rè)、力和(hé)化(huà)學等。敏感元件測量一般通(tōng)過兩種方式：直接和(hé)間接的(de)測量。而智能傳感器具有複合功能，能夠同時(shí)測量多(duō)種物(wù)理(lǐ)量和(hé)化(huà)學量，給出能夠較全面反映物(wù)質運動規律的(de)信息。如美(měi)國加利弗尼亞大(dà)學研制的(de)複合液體傳感器，可(kě)同時(shí)測量介質的(de)溫度、流速、壓力和(hé)密度。美(měi)國EG&GIC Sensors公司研制的(de)複合力學傳感器，可(kě)同時(shí)測量物(wù)體某一點的(de)三維振動加速度、速度、位移等。

 

2、自适應功能

 

智能傳感器可(kě)在條件變化(huà)的(de)情況下(xià),在一定範圍内使自己的(de)特性自動适應這(zhè)種變化(huà)。通(tōng)過采用(yòng)自适應技術,由于它能補償老化(huà)部件引起的(de)參數漂移,所以自适應技術可(kě)延長(cháng)器件或裝置的(de)壽命。同時(shí)也(yě)擴大(dà)其工作領域,因爲它能自動适應不同的(de)環境條件。自适應技術提高(gāo)了(le)傳感器的(de)重複性和(hé)準确度。因爲其校正和(hé)補償數值已不再是一個(gè)平均值,而是測量點的(de)真實修正值。

 

3、自檢、自校、自診斷功能

 

普通(tōng)傳感器需要定期檢驗和(hé)标定，以保證它在正常使用(yòng)時(shí)足夠的(de)準确度，這(zhè)些工作一般要求将傳感器從使用(yòng)現場(chǎng)拆卸送到實驗室或檢驗部門進行,對(duì)于在線測量傳感器出現異常則不能及時(shí)診斷。采用(yòng)智能傳感器時(shí)，情況則大(dà)有改觀。首先是，自診斷功能在電源接通(tōng)時(shí)進行自檢，診斷測試以确定組件有無故障。其次，根據使用(yòng)時(shí)間可(kě)以在線進行校正，微處理(lǐ)器利用(yòng)存在 E2PROM内的(de)計量特性數據進行對(duì)比校對(duì)。

 

4、信息存儲功能

 

信息往往是成功的(de)關鍵.智能傳感器可(kě)以存儲大(dà)量的(de)信息，用(yòng)戶可(kě)随時(shí)查詢。這(zhè)些信息可(kě)包括裝置的(de)曆史信息。例如，傳感器已工作多(duō)少小時(shí)，更換多(duō)少次電源等等。也(yě)包括傳感器的(de)全部數據和(hé)圖表，還(hái)包括組态選擇說明(míng)等。此外還(hái)包括串行數、生産日期、目錄表和(hé)最終出廠測試結果等。内容可(kě)以無限，隻受智能傳感器本身存儲容量的(de)限制。智能傳感器除了(le)增加過程數據處理(lǐ)、自診斷、組态和(hé)信息存儲四個(gè)方面的(de)功能外，還(hái)提供了(le)數字通(tōng)訊能力和(hé)自适應能力。

 

5、數據處理(lǐ)功能

 

過程數據處理(lǐ)是一項非常重要的(de)任務，智能傳感器本身提供了(le)該功能。智能傳感器不但能放大(dà)信号，而且能使信号數字化(huà)，再用(yòng)軟件實現信号調節。通(tōng)常，基本的(de)傳感器不能給出線性信号，而過程控制卻把線性度作爲重要的(de)追求目标。智能傳感器通(tōng)過查表方式可(kě)使非線性信号線性化(huà)。當然對(duì)每個(gè)傳感器要單獨編制這(zhè)種數據表。智能傳感器過程數據處理(lǐ)的(de)另一個(gè)例子是通(tōng)過數字濾波器對(duì)數字信号濾波，從而可(kě)減少噪聲或其它相關效應的(de)幹擾。而且用(yòng)軟件研制複雜(zá)的(de)濾波器要比用(yòng)分(fēn)立電子電路容易得(de)多(duō)。環境因素補償也(yě)是數據處理(lǐ)的(de)一項重要任務。微控制器能幫助提高(gāo)信号檢測的(de)精确度。例如，通(tōng)過測量基本檢測元件的(de)溫度可(kě)獲得(de)正确的(de)溫度補償系數，從而可(kě)實現對(duì)信号的(de)溫度補償。用(yòng)軟件也(yě)能實現非線性補償和(hé)其它更複雜(zá)的(de)補償。這(zhè)是因爲查詢表幾乎能産生任意形狀的(de)曲線。有時(shí)必須測量和(hé)處理(lǐ)幾個(gè)不同的(de)物(wù)理(lǐ)量，這(zhè)樣将給出各自的(de)數據。智能傳感器的(de)徽控制器使用(yòng)戶很容易實現多(duō)個(gè)信号的(de)加、減、乘、除運算(suàn)。在過程數據處理(lǐ)方面，智能傳感器可(kě)以大(dà)顯身手。

 

此外，它把這(zhè)些操作從中心控制室下(xià)放到接近信号産生點也(yě)是大(dà)有好處的(de)。其一是因爲把附加信号發送到控制室花費很大(dà)，而用(yòng)智能傳感器就省去了(le)附加傳感器和(hé)引線的(de)成本。其二是由于附加信息是在信息的(de)應用(yòng)點檢測到的(de)，這(zhè)樣就大(dà)大(dà)降低了(le)長(cháng)距離傳輸引入的(de)負效應(如噪聲、電位差等)，從而使信号更準确。其三是可(kě)以簡化(huà)主控制器中的(de)軟件，提高(gāo)控制環的(de)速度。

 

6、組态功能

 

智能傳感器的(de)另一個(gè)主要特性是組态功能。信号應該放大(dà)多(duō)少倍?溫度傳感器是以攝氏度還(hái)是華氏度輸出溫度?對(duì)于智能傳感器用(yòng)戶可(kě)随意選擇需要的(de)組态。例如，檢測範圍，可(kě)編程通(tōng)/斷延時(shí)，選組計數器，常開/常閉，8/12位分(fēn)辨率選擇等。這(zhè)隻不過是當今智能傳感器無數組态中的(de)幾種。靈活的(de)組态功能大(dà)大(dà)減少了(le)用(yòng)戶需要研制和(hé)更換必備的(de)不同傳感器類型和(hé)數目。利用(yòng)智能傳感器的(de)組态功能可(kě)使同一類型的(de)傳感器工作在最佳狀态，并且能在不同場(chǎng)合從事不同的(de)工作。

 

7、數字通(tōng)訊功能

 

如上所述，由于智能傳感器能産生大(dà)量信息和(hé)數據，所以用(yòng)普通(tōng)傳感器的(de)單一連線無法對(duì)裝置的(de)數據提供必要的(de)輸入輸出。但也(yě)不能對(duì)應每個(gè)信息各用(yòng)一根引線.因爲這(zhè)樣會使系統非常龐雜(zá)。因此它需要一種靈活的(de)串行通(tōng)訊系統。在過程工業中，通(tōng)常看到的(de)是點與點串接以及串聯網絡.如今的(de)大(dà)趨勢是朝串聯網絡方向發展。因爲智能傳感器本身帶有微控制器，所以它自屬于數字式的(de)，因此自然能配置與外部連接的(de)數字串行通(tōng)訊。因爲串行網絡抗環境影(yǐng)響(如電磁幹擾)的(de)能力比普通(tōng)模拟信号強得(de)多(duō)。把串行通(tōng)訊配接到裝置上，可(kě)以有效地管理(lǐ)信息的(de)傳輸，使數據隻在需要時(shí)才輸出。

 

智能傳感器的(de)實現途徑

 

目前，智能傳感器的(de)實現是沿著(zhe)傳感器技術發展的(de)三條途徑進行：a、利用(yòng)計算(suàn)機合成，即智能合成；b、利用(yòng)特殊功能材料，即智能材料；c、利用(yòng)功能化(huà)幾何結構，即智能結構。智能合成表現爲傳感器裝置與微處理(lǐ)器的(de)結合，這(zhè)是目前的(de)主要途徑。

 

按傳感器與計算(suàn)機的(de)合成方式，目前的(de)傳感技術沿用(yòng)以下(xià)三種具體方式實現智能傳感器。  

 

1、非集成化(huà)的(de)模塊方式

 

非集成化(huà)智能傳感器是将傳統的(de)基本傳感器、信号調理(lǐ)電路、帶數字總線接口的(de)微處理(lǐ)器組合爲一個(gè)整體而構成的(de)智能傳感器系統。這(zhè)種非集成化(huà)智能傳感器是在現場(chǎng)總線控制系統發展形勢的(de)推動下(xià)迅速發展起來(lái)的(de)。自動化(huà)儀表生産廠家原有的(de)一套生産工藝設備基本不變， 附加一塊帶數字總線接口的(de)微處理(lǐ)器插闆組裝而成， 并配備能進行通(tōng)信、控制、自校正、自補償、自診斷等智能化(huà)軟件， 從而實現智能傳感器功能。這(zhè)是一種最經濟、最快(kuài)速建立智能傳感器的(de)途徑。

 

2、集成化(huà)實現 

 

這(zhè)種智能傳感器系統是采用(yòng)微機械加工技術和(hé)大(dà)規模集成電路工藝技術， 利用(yòng)矽作爲基本材料來(lái)制作敏感元件、信号調理(lǐ)電路以及微處理(lǐ)器單元， 并把它們集成在一塊芯片上構成的(de)。集成化(huà)實現使智能傳感器達到了(le)微型化(huà)、結構一體化(huà)， 從而提高(gāo)了(le)精度和(hé)穩定性。敏感元件構成陣列後， 配合相應圖像處理(lǐ)軟件， 可(kě)以實現圖形成像且構成多(duō)維圖像傳感器， 這(zhè)時(shí)的(de)智能傳感器就達到了(le)它的(de)最高(gāo)級形式。 

 

3、混合實現 

 

要在一塊芯片上實現智能傳感器系統存在著(zhe)許多(duō)棘手的(de)難題。根據需要與可(kě)能， 可(kě)将系統各個(gè)集成化(huà)環節(如敏感單元、信号調理(lǐ)電路、微處理(lǐ)器單元、數字總線接口) 以不同的(de)組合方式集成在兩塊或三塊芯片上， 并裝在一個(gè)外殼裏。

 

智能傳感器技術發展及趨勢

 

發展趨勢

 

1、向高(gāo)精度發展

 

随著(zhe)自動化(huà)生産程度的(de)提高(gāo)，對(duì)傳感器的(de)要求也(yě)在不斷提高(gāo)，必須研制出具有靈敏度高(gāo)、精确度高(gāo)、響應速度快(kuài)、互換性好的(de)新型傳感器以确保生産自動化(huà)的(de)可(kě)靠性。

 

2、向高(gāo)可(kě)靠性、寬溫度範圍發展

 

傳感器的(de)可(kě)靠性直接影(yǐng)響到電子設備的(de)抗幹擾等性能，研制高(gāo)可(kě)靠性、寬溫度範圍的(de)傳感器将是永久性的(de)方向。發展新興材料( 如陶瓷) 傳感器将很有前途。

 

3、向微型化(huà)發展

 

各種控制儀器設備的(de)功能越來(lái)越強，要求各個(gè)部件體積越小越好，因而傳感器本身體積也(yě)是越小越好，這(zhè)就要求發展新的(de)材料及加工技術，目前利用(yòng)矽材料制作的(de)傳感器體積已經很小。如傳統的(de)加速度傳感器是由重力塊和(hé)彈簧等制成的(de)，體積較大(dà)、穩定性差、壽命也(yě)短，而利用(yòng)激光(guāng)等各種微細加工技術制成的(de)矽加速度傳感器體積非常小、互換性可(kě)靠性都較好。

 

4、向微功耗及無源化(huà)發展

 

傳感器一般都是非電量向電量的(de)轉化(huà)，工作時(shí)離不開電源，在野外現場(chǎng)或遠(yuǎn)離電網的(de)地方，往往是用(yòng)電池供電或用(yòng)太陽能等供電，開發微功耗的(de)傳感器及無源傳感器是必然的(de)發展方向，這(zhè)樣既可(kě)以節省能源又可(kě)以提高(gāo)系統壽命。目前，低功耗損的(de)芯片發展很快(kuài)，如T12702 運算(suàn)放大(dà)器， 靜态功耗隻有1.5 A， 而工作電壓隻需2~ 5V.

 

5、向智能化(huà)數字化(huà)發展

 

随著(zhe)現代化(huà)的(de)發展，傳感器的(de)功能已突破傳統的(de)功能，其輸出不再是單一的(de)模拟信号( 如0~ 10mV) ， 而是經過微電腦(nǎo)處理(lǐ)好後的(de)數字信号， 有的(de)甚至帶有控制功能， 這(zhè)就是所說的(de)數字傳感器。

 

6、向網絡化(huà)發展

 

網絡化(huà)是傳感器發展的(de)一個(gè)重要方向，網絡的(de)作用(yòng)和(hé)優勢正逐步顯現出來(lái)。網絡傳感器必将促進電子科技的(de)發展。

 

發展重點

 

1、應用(yòng)機器智能的(de)故障探測和(hé)預報。任何系統在出現錯誤并導緻嚴重後果之前，必須對(duì)其可(kě)能出現的(de)問題作出探測或預報。目前非正常狀态還(hái)沒有準确定義的(de)模型，非正常探測技術還(hái)很欠缺，急需将傳感信息與知識結合起來(lái)以改進機器的(de)智能。

 

2、正常狀态下(xià)能高(gāo)精度、高(gāo)敏感性地感知目标的(de)物(wù)理(lǐ)參數；而在非常态和(hé)誤動作的(de)探測方面卻進展甚微。因而對(duì)故障的(de)探測和(hé)預測具有迫切需求，應大(dà)力開發與應用(yòng)。

 

3、目前傳感技術能在單點上準确地傳感物(wù)理(lǐ)或化(huà)學量，然而對(duì)多(duō)維狀态的(de)傳感卻困難。如環境測量，其特征參數廣泛分(fēn)布且具有時(shí)空方面的(de)相關性，也(yě)是迫切需要解決的(de)一類難題。因此，要加強多(duō)維狀态傳感的(de)研究與開發。

 

4、目标成分(fēn)分(fēn)析的(de)遠(yuǎn)程傳感。化(huà)學成分(fēn)分(fēn)析大(dà)多(duō)在基于樣本物(wù)質，有時(shí)目标材料的(de)采樣又很困難。如測量同溫層中臭氧含量，遠(yuǎn)程傳感不可(kě)缺少，光(guāng)譜測定與雷達或激光(guāng)探測技術的(de)結合是一種可(kě)能的(de)途徑。沒有樣本成分(fēn)的(de)分(fēn)析很容易受到傳感系統和(hé)目标組分(fēn)之間的(de)各種噪音(yīn)或介質的(de)幹擾，而傳感系統的(de)機器智能有望解決該問題。

 

5、用(yòng)于資源有效循環的(de)傳感器智能。現代制造系統已經實現了(le)從原材料到産品的(de)高(gāo)效的(de)自動化(huà)生産過程，當産品不再使用(yòng)或被遺棄時(shí)，循環過程既非有效，也(yě)非自動化(huà)。如果再生資源的(de)循環能夠有效且自動地進行，可(kě)有效地防止環境的(de)污染和(hé)能源緊缺，實現生命循環資源的(de)管理(lǐ)。對(duì)一個(gè)自動化(huà)的(de)高(gāo)效循環過程，利用(yòng)機器智能去分(fēn)辨目标成分(fēn)或某些确定的(de)組分(fēn)，是智能傳感系統一個(gè)非常重要的(de)任務。

 

研究熱(rè)點

 

1、 物(wù)理(lǐ)轉換機理(lǐ)的(de)研究 

 

數字化(huà)輸出是智能傳感器的(de)典型特征之一，它不僅僅是模拟-數字轉換實現簡單的(de)數字化(huà)，而是從機理(lǐ)上實現數字化(huà)輸出。其中，諧振式傳感器具有直接數字輸出、高(gāo)穩定性、高(gāo)重複性、抗幹擾能力強，分(fēn)辨力和(hé)測量精度高(gāo)等優點。傳統寫真式傳感器的(de)頻(pín)率信号檢測需要較複雜(zá)的(de)設計，這(zhè)限制了(le)其的(de)廣泛應用(yòng)和(hé)在工業領域内的(de)發展。而現在隻需在同一矽片上集成智能檢測電路，就可(kě)以迅速提取頻(pín)率信号從而使諧振式微機械傳感器成爲國際上傳感器的(de)研究熱(rè)點。 

 

2、 多(duō)數據融合的(de)研究 

 

數據融合是一種數據綜合和(hé)處理(lǐ)技術，是許多(duō)傳統學科和(hé)新技術的(de)集成和(hé)應用(yòng)，如通(tōng)信、模式識别、決策論、不确定性理(lǐ)論、信号處理(lǐ)、估計理(lǐ)論、最優化(huà)處理(lǐ)、計算(suàn)機科學、人(rén)工智能和(hé)神經網絡等。目前，數據融合已成爲集成智能傳感器理(lǐ)論的(de)重要領域和(hé)研究熱(rè)點。即，對(duì)多(duō)個(gè)傳感器或多(duō)源信息進行綜合處理(lǐ)、評估，從而得(de)到更爲準确、可(kě)靠的(de)結論。因此，對(duì)于多(duō)個(gè)傳感器組成的(de)陣列，數據融合技術能夠充分(fēn)發揮各個(gè)傳感器的(de)特點，利用(yòng)其互補性、冗餘性，提高(gāo)測量信息的(de)精度和(hé)可(kě)靠性，延長(cháng)系統的(de)使用(yòng)壽命。近年來(lái)，數據融合又引入了(le)遺傳算(suàn)法、小波分(fēn)析技術和(hé)虛拟技術。 

 

智能傳感器代表著(zhe)傳感器發展總趨勢, 它已經受到了(le)全世界範圍的(de)矚目和(hé)公認, 因此,可(kě)以說智能傳感器是一種發展前景十分(fēn)看好的(de)新傳感器。今後, 随著(zhe)矽微細加工技術的(de)發展,新一代的(de)智能傳感器的(de)功能将會更加增多(duō)。它将利用(yòng)人(rén)工神經網、人(rén)工智能、信息處理(lǐ)技術等, 使傳感器具有更高(gāo)級的(de)智能功能, 同時(shí), 它還(hái)将朝著(zhe)微傳感器、微執行器和(hé)微處理(lǐ)器三位一體構成一個(gè)微系統的(de)方向發展。
 

 

列舉智能傳感器應用(yòng)領域的(de)黑(hēi)科技

 

分(fēn)子傳感器

 

過去雖然已經有把化(huà)學物(wù)質用(yòng)在需要加密的(de)“隐形墨水(shuǐ)”中的(de)技術，但不斷改進的(de)檢測方法已經難以保證隐藏信息在未經授權的(de)情況下(xià)不被讀取。針對(duì)這(zhè)種情況，以色列魏茨曼科學研究學院戴維·馬古利斯和(hé)他(tā)的(de)研究團隊開發了(le)一種熒光(guāng)分(fēn)子傳感器，它可(kě)以通(tōng)過生成特定的(de)熒光(guāng)發射光(guāng)譜分(fēn)辨不同的(de)化(huà)學物(wù)質。考慮到最近人(rén)們對(duì)全球電子監視的(de)擔憂，這(zhè)個(gè)傳感器提供了(le)一種繞過電子通(tōng)信系統的(de)安全手段。

 

無線傳感器

 

近年來(lái)，健身追蹤器已變成了(le)一種更加流行的(de)可(kě)穿戴科技産品。不過，加州大(dà)學伯克利分(fēn)校的(de)工程師們将這(zhè)個(gè)概念更推進了(le)一步，開發出了(le)極小的(de)無線傳感器用(yòng)以檢測人(rén)體内的(de)健康狀況。據悉，這(zhè)些設備已被縮小至一立方毫米大(dà)約隻有一粒灰塵大(dà)小，被稱作“神經灰塵”。這(zhè)些傳感器可(kě)被植入人(rén)的(de)體内，它們将在那裏對(duì)組織、肌肉及神經進行實時(shí)檢測。

 

無線傳感器在工業、農業、軍事、航空、建築、醫療、環保等領域應用(yòng)越來(lái)越廣泛。深圳信立科技長(cháng)期緻力于各種類型的(de)無線傳感器設計研發及提供基于無線傳感器網絡的(de)無線數據采集傳輸監測系統解決方案。比如，無線溫濕度傳感器，無線壓力傳感器，無線溫度傳感器，無線氣體傳感器，無線液位傳感器等。實際應用(yòng)在智慧農業智能大(dà)棚環境監控系統、智慧養殖環境監控系統、倉儲館藏環境監控系統、智慧管網監控系統，重大(dà)危險源環境監測系統，能源管理(lǐ)系統、大(dà)氣環境質量監控系統及生産制造智能監控系統等。

 

生物(wù)發光(guāng)傳感器

 

生物(wù)發光(guāng)傳感器其實是一種新型的(de)研究手段，由美(měi)國範德堡大(dà)學的(de)一組科學家通(tōng)過對(duì)熒光(guāng)素酶這(zhè)種生物(wù)酶進行基因改造而發明(míng)出來(lái)。據研究人(rén)員(yuán)介紹，這(zhè)一新型傳感器可(kě)用(yòng)來(lái)追蹤大(dà)腦(nǎo)中大(dà)型神經網絡的(de)内部互動情況。

 

人(rén)造毛發傳感器

 

對(duì)于人(rén)類來(lái)說，皮膚不僅是保護我們免受微塵和(hé)細菌侵襲的(de)屏障，也(yě)是我們感受外界環境變化(huà)的(de)介質。随著(zhe)研究人(rén)員(yuán)研發機器人(rén)技術的(de)進一步深入，其也(yě)正在努力尋求爲機器人(rén)打造像真實皮膚一樣的(de)功能。中國哈爾濱工業大(dà)學材料科學教授何曉東以及其同事在這(zhè)方面進行了(le)創新，他(tā)們研發的(de)新技術能夠模仿人(rén)體表面的(de)細微毛發，将感覺信息傳遞到給機器人(rén)。研究人(rén)員(yuán)采用(yòng)30微米的(de)細線代替毛發，并在矽脂橡膠中嵌入一排細微電線，而這(zhè)排電線的(de)作用(yòng)就是給人(rén)造皮膚帶來(lái)外界信息。該研究成果能夠用(yòng)于傳感假肢或是相應的(de)醫療保健設備。

 

複合觸摸傳感器

 

目前，大(dà)多(duō)數機器人(rén)的(de)觸摸傳感器隻具備測力傳感器，所以它們隻能檢測物(wù)體的(de)堅硬程度以及質地，這(zhè)使得(de)機器人(rén)識别外物(wù)的(de)精準度很低。但如果通(tōng)過和(hé)傳統力量感應器的(de)結合，複合觸摸傳感器可(kě)幫助機器人(rén)識别物(wù)體的(de)組成。正是利用(yòng)了(le)這(zhè)樣的(de)原理(lǐ)，美(měi)國佐治亞理(lǐ)工學院的(de)專家們展示了(le)他(tā)們爲機器人(rén)設計的(de)能夠産生熱(rè)量的(de)由導電和(hé)不導電的(de)織物(wù)及熱(rè)敏電阻制成“皮膚”。

 

空氣傳感器

 

TZOA公司日前推出了(le)一款新型空氣傳感器。據了(le)解，這(zhè)是一款可(kě)收集空氣質量信息的(de)傳感器，所收集的(de)信息包括微粒的(de)種類、數量以及當中是否含有有害化(huà)學物(wù)質。并且該設備還(hái)可(kě)保護胎兒(ér)和(hé)兒(ér)童免遭影(yǐng)響腦(nǎo)部發育的(de)污染物(wù)的(de)侵害。未來(lái)，該公司計劃在中國和(hé)印度出售針對(duì)戶外污染的(de)設備，以及在美(měi)國出售針對(duì)室内污染的(de)設備。TZOA還(hái)在開發有助于判斷氣喘發作誘發因素的(de)氣喘設備。

 

促睡(shuì)眠“Sense”傳感器

 

據報道，英國倫敦的(de)詹姆斯發明(míng)了(le)一款叫做(zuò)“Sense”的(de)睡(shuì)眠傳感器。據了(le)解，“Sense”傳感器能根據主人(rén)的(de)調控，自動調節燈光(guāng)，控制暖氣，甚至還(hái)能播放舒緩的(de)音(yīn)樂(yuè)促進人(rén)類睡(shuì)眠，在睡(shuì)眠期間也(yě)能将環境調節到最舒适的(de)狀況。還(hái)可(kě)監測聲音(yīn)、燈光(guāng)、溫度、濕度和(hé)空氣質量，對(duì)用(yòng)戶每晚的(de)睡(shuì)眠狀況進行評分(fēn)。

 

肌電傳感器

 

傳感器因其處在采集數據的(de)最前哨，在醫療健康領域一直是個(gè)重要角色。上海丞電自主研發的(de)肌電傳感器是一種電荷傳感器，具有采樣率高(gāo)，抗幹擾能力強，濾波效果好的(de)特點。該傳感器已成功應用(yòng)在了(le)康複醫療和(hé)仿生義肢，未來(lái)更會拓展到VR/AR，體育健身，人(rén)體外骨骼等朝陽産業中。

 

溫度傳感器 

 

緻力于糖尿病患者健康監測的(de)創企SirenCare研發了(le)一款智能襪子，該襪子通(tōng)過溫度傳感器來(lái)檢測患者是否出現炎症，進而實時(shí)檢測糖尿病患者健康狀況。與之前其它公司開發的(de)靴子、鞋墊相比，Siren的(de)襪子又更接近皮膚。傳感器被編織到襪子中，可(kě)以随時(shí)檢測足部炎症，而探測出的(de)所有信息都會上傳到智能手機上的(de)App上，方便患者随時(shí)了(le)解自身足部情況。

 

皮膚傳感器

 

據報道，日本研究人(rén)員(yuán)最新發明(míng)了(le)一種廉價的(de)像創可(kě)貼一般的(de)集成傳感器。這(zhè)種創可(kě)貼集成傳感器是一種可(kě)随意貼在身體上的(de)柔性設備，能監測人(rén)體活動量、心跳次數以及紫外線強度等，可(kě)用(yòng)于健康管理(lǐ)和(hé)物(wù)聯網等領域。可(kě)貼式皮膚傳感器以最新開發的(de)印刷技術印制在薄薄的(de)塑料膜上，與以往半導體傳感器制造技術相比成本很低，兼顧了(le)使用(yòng)便利和(hé)低成本