物聯(lián)網(wǎng)市場帶動智能傳感器技術(shù)大發(fā)展

　　傳感技術(shù)作為一種與現(xiàn)代科學(xué)密切相關(guān)的新興學(xué)科也得到迅速的發(fā)展，并且在工業(yè)自動化測量和檢測技術(shù)、航天技術(shù)軍事工程、醫(yī)療診斷等學(xué)科被越來越廣泛地利用，同時對各學(xué)科發(fā)展還有促進(jìn)作用。隨著MEMS、激光技術(shù)、高科技材料等的技術(shù)進(jìn)步，傳感器的研發(fā)呈現(xiàn)多樣化的趨勢，有的利用生物材料模擬人類皮膚，創(chuàng)新傳感器的觸覺;有的利用MEMS技術(shù)研發(fā)微型智能化傳感器，從而有利于復(fù)雜系統(tǒng)的集成;有的利用高精度的激光技術(shù)創(chuàng)造激光雷達(dá)，從而利于系統(tǒng)實(shí)時感知周邊障礙物與環(huán)境等等。

　　從定義上理解，智能傳感器(intelligentsensor)是具有信息處理功能的傳感器。智能傳感器帶有微處理機(jī)，具有采集、處理、交換信息的能力，是傳感器集成化與微處理機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物。一般智能機(jī)器人的感覺系統(tǒng)由多個傳感器集合而成，采集的信息需要計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，而使用智能傳感器就可將信息分散處理，從而降低成本。與一般傳感器相比，智能傳感器具有以下三個優(yōu)點(diǎn)：通過軟件技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高精度的信息采集，而且成本低;具有一定的編程自動化能力;功能多樣化。概括而言，智能傳感器的主要功能是：

　　(1) 具有自校零、自標(biāo)定、 自校正功能;

　　(2) 具有自動補(bǔ)償功能;

　　(3) 能夠自動采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理;

　　(4) 能夠自動進(jìn)行檢驗(yàn)、自選量程、 自尋故障;

　　(5) 具有數(shù)據(jù)存儲、記憶與信息處理功能;

　　(6) 具有雙向通訊、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出或者符號輸出功能;

　　(7) 具有判斷、決策處理功能。

　　物聯(lián)網(wǎng)市場引發(fā)智能傳感技術(shù)新需求

　　智能傳感器這一概念是由國外引進(jìn)的，通常定義為“帶有微處理器，具有信息處理功能的傳感器”。根據(jù)《敏感組件和傳感器名詞術(shù)語》國家標(biāo)準(zhǔn)，這里“傳感器”的定義是：能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感組件和轉(zhuǎn)換組件組成。

　　80年代，將信號處理電路(濾波、放大、調(diào)零)與傳感器設(shè)計(jì)在一起，輸出4～20mA電流或0～5V電壓，這樣的傳感器為當(dāng)時意義的智能傳感器。我們稱之為“第一代智能傳感器”。

　　80年代末到90年代中后期，將單片微處理器嵌入傳感器中，實(shí)現(xiàn)溫補(bǔ)、修正、校準(zhǔn)，同時由A/D變換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。這種類型的傳感器不但有硬件，還可通過軟件對信號進(jìn)行簡單處理，輸出為數(shù)字信號。我們稱之為“第二代智能傳感器”。

　　“現(xiàn)場總線”概念提出后，對傳感器的設(shè)計(jì)提出了新要求，要求實(shí)現(xiàn)全數(shù)字、開放式的雙向通信，測量和控制信息的交換在底層上主要是通過現(xiàn)場總線來完成，數(shù)據(jù)交換主要是通過Intranet等網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，傳感器設(shè)計(jì)上軟件占主要地位，通過軟件將傳感器內(nèi)部各個敏感單元或與外部的智能傳感器單元聯(lián)系在一起。我們稱之為“第三代智能傳感器”。

　　進(jìn)入21世紀(jì)后，由于MEMS技術(shù)、低能耗的模擬和數(shù)字電路技術(shù)、低能耗的無線射頻(RF)技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展，使得開發(fā)小體積、低成本、低功耗的微傳感器成為可能。這種微傳感器一般裝備有：一個用于感知外界環(huán)境物理量的敏感組件(如壓力、溫度、濕度、光、聲、磁等)，一個用于處理敏感組件采集信息的計(jì)算模塊，一個用于通信的無線電收發(fā)模塊，一個為微傳感器的各種操作提供能量的電源模塊。我們稱之為“第四代智能傳感器”或“智能網(wǎng)絡(luò)化傳感器”。

　　物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)三大層次結(jié)構(gòu)之一的感知層的重要組成部分，將現(xiàn)實(shí)世界中的物理量、化學(xué)量、生物量等轉(zhuǎn)化成可供處理的數(shù)字信號，是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和前提，同時MEMS(微機(jī)電)技術(shù)作為支撐技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。