传感器的发展方向－网络化智能传感器

硅微电子技术的成熟使得在单个芯片中实现复杂结构的微电子机械系统成为现实，也给传感器的微型化提供了基础。同时采用了IC技术将信号处理和控制电路集成了到单个的芯片中，大大提高了传感器的性能并扩展了传感器的功能，即实现所谓的智能化。同过去的IC技术给经济技术带来的的影响一样，这种集成技术的应用的同样经济和技术发展带来新的机遇。对于传感器来说，不仅是简单的改变了加工制造的方法,同时对传统的基一传感器测量的控制系统的的设计也带来了深刻的影响。并且对传感器本身的设计的方法也带来了变革，使得传感器的设计的测量控制系统的设计及构成变得简单容易。与传统的系统相比，更加可靠、便宜，并且扩展性更好。很显然，这些特的实现主要得益于在传感器内部嵌入微处理芯片。与传统的传感器输出模拟原始信号不同，这种传感器可以在内总实现对原始数据的加工处理。并可以通过标准的接口与外界实现数据交换，从而实现了传感器的智能化。更为重要的是这种智能哗传感器可以根据实际的需要通过软件控制改变设计，给系统的扩带来了很大的发展余地，减少了研发费用。

从使用角度来说，传感器的准确性、稳定性和可靠性是主要的。过去的研究工作主要集中在硬件方面，研究内容主要有探测机理、材料、制造工艺，以及传感器的补偿方法。通过外部电路来研究实现传感器的校准、温度补偿，改善传感器的漂移、线性的性待方面。因此总体来说传统的传感器设计要求经验丰富的工程师能够根据实际的需要来完成。这给测量系统中所使用的传感器数量带来一定的限制。因为这种传感器任何一个功能的扩展在硬件上需要相应的空间。多功能的传感器系统受到空间的限制，且性能上同样受到后续处理电路（滤波、调零、补偿等）制约。总体来说，这种硬件上的限制，使得单个的系统中传感器使用数量有限，无法实现一些相关量的测量。为了保证系统的性能，需要增加更多的处理电路。比如说温度补偿，需要在传感器的研制过程中经过大量的实验来保证，且其中的电路是专用的，无法将其直接移植应用到其他的传感器中去。增加了传感器开发人员的工作，使得传感器价格昂贵。同样的道理，这种专用的传感器的使用，将使测量系统的功能很难扩展。其维护和修理同样需要专门技术人员来无成，代价较高，无疑也增加了系统的维护成本。

基于半导体技术的传感器将改变了这种现状，其所提供的价格便宜、使用方便的传感器，特别是传感器本身的智能化更加方便系统和集杨。并使得在计算机辅助设计的帮助下完成系统的开发，实现更加复杂的功能。与传统的设计相比，不同的应用系统无须采用不同的传感器。可以在单一的传感器基础上通过软件设计来改变传感器的功能，以满足不同客户的需求。这样，低成本、大批量的智能传感器可以快捷、低成本的实现系统设计、维护或功能扩展。从在改变过去传感器仅仅应用在工业、军事及自动轮控制等领域的情况。更加方便用户的使用，扩大其应用范围。现在温度传感器已经广泛应用到家用电器中，这仅仅是开始。随着更多使用方便的传感器投入市场，更多的关于家庭安全、报警、环境监测等方面的的传感器将进入普通的家庭。

本文将根据智能传感器的特点给出智能传感器的设计方法，并将其与一般传感器的系统结构和设计方法相比，分析其优点。在此基础上，指出智能网络化传感器将是未来传感器发展的必然方向，给出智能网络化的传感器的内部结构模型和基于现场总线网络、Internet网络的测量控制系统模型。

1 什么是智能传感器

智能传感器一词是从国外首先提出 ，其英文名词为"Smart Sensor"或"Intelligent Sensor"。自从这个概念提出以来，就有很多种不同的定义，争论较大，理解的角度不同，看法相应不一，但现在对这个问题基本上已经达成了一定的共。一般来说，智能传感器是能够实现对传感器的原始数据进行加工处理，而并非仅仅是将模拟信号。根据EDC（Eletronic Development Corporation）的定义，智能传感器应具备如下的特征：

可以根据输入信号值进行判断和制定的决策

可以通过软件控制作出多种的决定

可以与外部进行信息交换，有输入输出接口

具有自检测、自修正和自保护功能

毫无疑问，上面这些特征是智能传感器应具备的。从这些特征来看，其中有相妆一部分以前是属于一个仪器所应具有的功能，从这点看来，"仪器"和"传感器"的界限已