物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車(chē)、可穿戴設(shè)備、機(jī)器人等新技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，已成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)能。所有這些新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，都離不開(kāi)小小的它——智能傳感器。

傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)，構(gòu)成了信息技術(shù)系統(tǒng)的“感官”、“神經(jīng)”和“大腦”。可以說(shuō)，傳感器是人類(lèi)五官功能的延展，又稱(chēng)之為“電五官”。傳感器作為溝通物理世界與信息世界的橋梁，是重要的感知環(huán)境的半導(dǎo)體器件，已廣泛應(yīng)用于航天、國(guó)防、石油、化工、礦山、地質(zhì)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。

在當(dāng)今這個(gè)信息化的時(shí)代，傳感器諸多的應(yīng)用場(chǎng)景需要其更加快速地獲得更精準(zhǔn)、更全面的信息。因此，智能傳感器成為傳感器技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，并已取代傳統(tǒng)傳感器成為市場(chǎng)主流。隨著中國(guó)信息化戰(zhàn)略的推進(jìn)，智能傳感器產(chǎn)業(yè)也將迎來(lái)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

什么是智能傳感器？

目前全球?qū)χ悄軅鞲衅鬟€沒(méi)有統(tǒng)一的科學(xué)定義。電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE，全稱(chēng)是Institute of Electrical and Electronics Engineers）從最小化傳感器結(jié)構(gòu)的角度，把智能定義為：能提供受控量或待感知量大小且能典型簡(jiǎn)化其應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的集成的傳感器。我國(guó)在2017年制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T33905-2017，把智能傳感器定義為：具有與外部系統(tǒng)雙向通信手段，用于發(fā)送測(cè)量、狀態(tài)信息，接收和處理外部命令的傳感器。

智能傳感器有哪些優(yōu)勢(shì)？

與傳統(tǒng)傳感器相比，智能傳感器具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）自補(bǔ)償與自診斷功能

傳統(tǒng)傳感器往往具有溫度漂移和輸出非線(xiàn)性的缺點(diǎn)，而智能傳感器的處理器可以根據(jù)給定的傳統(tǒng)傳感器的先驗(yàn)知識(shí)，通過(guò)軟件計(jì)算自動(dòng)補(bǔ)償傳統(tǒng)傳感器硬件線(xiàn)性、非線(xiàn)性和漂移以及環(huán)境影響因素引起的信號(hào)失真，以最佳地恢復(fù)被測(cè)信號(hào)。計(jì)算方法用軟件實(shí)現(xiàn)，達(dá)到軟件補(bǔ)償硬件缺陷的目的，也大大提高了傳感器的應(yīng)用靈活性。此外，傳統(tǒng)的傳感器往往需要定期檢驗(yàn)和標(biāo)定以保證傳感器能夠保持所需的精度。而智能傳感器可以通過(guò)微處理器中的診斷算法對(duì)傳感器的輸出進(jìn)行檢驗(yàn)，并將診斷信息直觀地呈現(xiàn)出來(lái)，使傳感器具有自診斷的功能。

（2）信息存儲(chǔ)與記憶功能

智能傳感器內(nèi)含一定的存儲(chǔ)空間，它除了能夠存儲(chǔ)信號(hào)處理、自補(bǔ)償、自診斷等相關(guān)程序外，還能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，如歷史數(shù)據(jù)、標(biāo)定日期和各種必需的參數(shù)。智能傳感器自帶的存儲(chǔ)空間緩解了自動(dòng)控制系統(tǒng)控制器的存儲(chǔ)壓力，大大提高了控制器的性能。

（3）自學(xué)習(xí)與自適應(yīng)功能

智能傳感器內(nèi)嵌微處理器的結(jié)構(gòu)使其具有高級(jí)的編程特性，因此可以通過(guò)編輯算法使傳感器具有學(xué)習(xí)功能。智能傳感器可以在工作過(guò)程中學(xué)習(xí)理想采樣值，處理器利用近似公式和迭代算法可認(rèn)知新的被測(cè)量值，即有再學(xué)習(xí)能力。此外，在工作過(guò)程中，智能傳感器還可以通過(guò)對(duì)被測(cè)量的學(xué)習(xí)，根據(jù)一定的行為準(zhǔn)則自適應(yīng)地重構(gòu)結(jié)構(gòu)和重置參數(shù)。

（4）數(shù)字輸出功能

傳統(tǒng)傳感器大多都是模擬輸入、模擬輸出的，在數(shù)字控制系統(tǒng)中傳感器輸出的信號(hào)要經(jīng)過(guò)Ａ/Ｄ轉(zhuǎn)換后才可以進(jìn)行數(shù)字處理。智能傳感器內(nèi)部集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，能夠直接輸出數(shù)字信號(hào)。智能傳感器的數(shù)字輸出功能大大緩解了控制器的信號(hào)處理壓力。

智能傳感器發(fā)展方向？

作為物聯(lián)網(wǎng)的“觸手”，智能傳感器對(duì)于當(dāng)今信息時(shí)代有著至關(guān)重要的作用，并日益朝著微型化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

（1）微型化

智能傳感器的主要發(fā)展方向之一是微型化，即微傳感器，其中最有代表性的是MEMS傳感器。MEMS（Micro Electromechanical System，微機(jī)電系統(tǒng)）是指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)，是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)。

隨著集成微電子機(jī)械加工技術(shù)的日趨成熟，MEMS傳感器將半導(dǎo)體加工工藝(如氧化、光刻、擴(kuò)散、沉積和蝕刻等)引入傳感器的生產(chǎn)制造，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)，并為傳感器微型化發(fā)展提供了重要的技術(shù)支撐。

（2）集成化

智能傳感器的主要發(fā)展方向之二是集成化。目前，一些企業(yè)開(kāi)始研發(fā)集成傳感器，比如將麥克風(fēng)與氣壓傳感器進(jìn)行集成，將氣壓傳感器與溫濕度傳感器進(jìn)行集成，將麥克風(fēng)與溫濕度傳感器進(jìn)行集成等。

傳感器集成化有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：一是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能更加強(qiáng)大，滿(mǎn)足多樣化需求；二是成本優(yōu)勢(shì)，1個(gè)集成傳感器比2個(gè)單獨(dú)的傳感器更加具有成本優(yōu)勢(shì)；三是降低尺寸，可以滿(mǎn)足更多可穿戴式智能產(chǎn)品的發(fā)展需求。

（3）網(wǎng)絡(luò)化

智能傳感器的主要發(fā)展方向之三是網(wǎng)絡(luò)化。與傳統(tǒng)的較大型傳感器相比，智能微傳感器的成本低，但是其覆蓋范圍較小，所以在實(shí)際的應(yīng)用中，通常需要成千上萬(wàn)的微傳感器協(xié)同工作，這就是智能傳感器的網(wǎng)絡(luò)化。眾多微傳感器之間的網(wǎng)絡(luò)化聯(lián)接采用近距離低功耗的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，構(gòu)建無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)被美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的《技術(shù)評(píng)論》雜志評(píng)為對(duì)人類(lèi)未來(lái)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的十大新興技術(shù)之首。

伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車(chē)、可穿戴設(shè)備、機(jī)器人等產(chǎn)業(yè)的加速落地，未來(lái)智能傳感器市場(chǎng)規(guī)模必將大幅增長(zhǎng)。只要把握好這個(gè)重要機(jī)遇，在政策、市場(chǎng)等利好加速落地的情況下，我國(guó)智能傳感器行業(yè)的發(fā)展前景可期！