目前国内外学者普遍认为,智能传感器是由传统的传感器和微处理器(或微计算机) 相结合而构成的,它充分利用计算机的计算和存储能力,对传感器的数据进行处理,并能对它的内部行为进行调节,使采集的数据最佳。智能传感器的功能如下: 

(1)自补偿能力:通过软件对传感器的非线性、温度漂移、时间漂移、响应时间等进行自动补偿。 

(2) 自校准功能:操作者输入零值或某一标准量值后,自校准软件可以自动地对传感器进行在线校准。 

(3) 自诊断功能:接通电源后,可对传感器进行自检,检查传感器各部分是否正常,并可诊断发生故障的部件。 

(4) 数值处理功能:可以根据智能传感器内部的程序,自动处理数据,如进行统计处理,剔除异常值等。 

(5) 双向通信功能:微处理器和基本传感器之间构成闭环,微处理机不但接收、处理传感器的数据,还可将信息反馈至传感器,对测量过程进行调节和控制。 

(6) 信息存储和记忆功能。 

(7) 数字量输出功能:输出数字信号,可方便的和计算机或接口总线相连。 

目前研制的智能传感器只具有上述功能中的一部分。传统的传感器只能作为敏感元件,检测物理量的变化,而智能传感器则包括测量信号调理(如滤波、放大、A/ D 转换等) 、数据处理以及数据显示等。它几乎包括了仪器仪表的全部功能。可见智能传感器的功能已延伸到仪器的领域。 

随着科学技术的发展,智能传感器的功能将逐步增强,它将利用人工神经网、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,具有分析、判断、自适应、自学习的功能,可以完成图象识别、特征检测、多维检测等复杂任务。 

智能传感器的结构 

智能传感器主要由传感器、微处理器(或微计算机) 及相关电路组成,其结构框图如图1 所示

图1 智能传感器原理框图 

传感器将被测的物理量转换成相应的电信号,送到信号调理电路中,进行滤波、放大、模-数转换后,送到微计算机中。计算机是智能传感器的核心,它不但可以对传感器测量数据进行计算、存储、数据处理,还可以通过反馈回路对传感器进行调节。由于计算机充分发挥各种软件的功能,可以完成硬件难以完成的任务,从而大大降低传感器制造的难度,提高传感器的性能,降低成本。 

智能传感器的结构可以是集成的,也可以是分离式,按结构可以分为集成式、混合式和模块式三种形式。集成智能传感器是将一个或多个敏感器件与微处理器、信号处理电路集成在同一硅片上,集成度高,体积小。这种集成的传感器在目前的技术水平下还很难实现。将传感器和微处理器、信号处理电路作在不同的芯片上,则构成混合式的智能传感器(Hybrid Smart2Sensor) 。目前这类结构较多。初级的智能传感器也可以有许多互相独立的模块组成,如将微计算机、信号调理电路模块、输出电路模块、显示电路模块和传感器装配在同一壳体内,则组高,体积较大,但在目前的技术水平下,仍不失为一种实用的结构形式。