2.6.2　智能传感的主要实现方式

1．概述

智能传感融合传感器、微处理器和执行器三者至同一系统，首先对输入信号完成检测、处理、记忆等过程，再将调理好的信号发送到执行器或者控制系统，其原理如图2-12所示。智能传感的主要特征体现在信息处理和通信功能，配合传感器本身的信息感知，实现系统间的物物相联。此外，通过融合多种类别的传感器构成复杂的传感网络，利用不同传感器的特殊属性互补，可以达到延长使用寿命和提高感知精度的目的。 ^[20]

智能传感技术与传统传感技术相比，具有以下突出的优势：

（1）信息诊断与自补偿。智能传感技术利用微处理器中的诊断算法对传感器的输出进行检验，通过诊断信息的读取确定测量精度变化，具有信息诊断的能力。此外，智能传感技术还可以通过软件计算自动补偿线性、非线性和漂移以及环境影响等因素带来的误差，实现自补偿的功能。

（2）信息存储。在智能传感器中可以内置存储空间，用于存储功能程序、数据以及参数设置等信息，从而大大缓解控制系统的存储压力。

（3）自学习。利用微处理器中的编程算法，可以使智能传感具有自学习功能，例如，在操作过程中学习特定采样值，基于近似和迭代算法自主感知被测量。

（4）数字化输出。传统的模拟输出需要通过A/D转换后才可以进行数字处理，而智能传感技术集成了模数转换电路，无需二次处理即可直接输出数字信号，缓解了信号处理的压力。

2．功能构架

智能传感的功能构架主要包含三个层次 ^[21] ，即应用层、网络层与感知层。其中：感知层的主要功能是识别物体，采集信息，其主体为各类传感器、读写器及相应的传感器网络；网络层的主要功能是对感知层的信息进行传递和处理，例如多重融合网络、信息中心、网络管理中心和智能处理中心等；应用层将传感网络与行业专业技术进行融合，结合行业需求，实现智能传感的推广应用，解决行业中的实际问题。

3．技术内容

智能传感的主要技术内容包括：

（1）基于全光信号处理的无源光波导传感器技术，研究光电、光学、光纤等光传感与集成光波导传感技术，实现基于光传感的分布式、多参量测量；

（2）基于MEMS的微结构电参量传感器技术，研究大范围、微型化、高灵敏度的新型电参量传感技术，用以实现磁场和电流新型无源检测；

（3）基于敏感材料的传感器技术，研究部分超材料特性，包括压电晶体材料、磁致伸缩材料、巨磁阻材料等，研制复杂电磁环境下高稳定性的传感器；

（4）智能传感器现场能量采集与微取能技术，揭示利用环境获取能量的机理，实现取能技术与智能传感器的融合；

（5）传感器高可靠边缘计算与物联网技术，研究多传感阵列、传感器系统、数据融合及传感网络协同检测，面向检测在线化发展的趋势，实现传感网络的规模化应用。 sVCs51A5XghyzEvuNGHB3TpSSqAOLyI4Td4bufcXuOI8Ke+P+g7dyYj1Qoihr4Iz