智能傳感器產業(ye)三(san)年行(xing)動(dong)指南（2017~2019）

什么是智能傳感器?

近日，工(gong)信部正式(shi)下發《智(zhi)能傳感器產(chan)業三(san)年行(xing)動(dong)指南(nan)(nan)(nan)(2017-2019)》(簡稱“指南(nan)(nan)(nan)”)。為了(le)貫徹中(zhong)國制造2025等戰略(lve)，工(gong)信部于2016年4月啟動(dong)了(le)該(gai)指南(nan)(nan)(nan)的編制工(gong)作，于2017年11月20日正式(shi)印發。《指南(nan)(nan)(nan)》提出總體目標，規(gui)劃到(dao)2019年實現(xian)傳感器產(chan)業取得明顯突破，智(zhi)能傳感器產(chan)業規(gui)模達到(dao)260億元，其(qi)中(zhong)主營業務超過(guo)10億元的企業達到(dao)5家，超過(guo)1億元的企業實現(xian)20家。微機電系統(MEMS)工(gong)藝生產(chan)線產(chan)能穩步增長。

什么是智能傳感器?

作為人類(lei)獲取信(xin)(xin)(xin)(xin)息的(de)(de)(de)工(gong)(gong)具，傳感(gan)(gan)器(qi)是現(xian)代信(xin)(xin)(xin)(xin)息技術的(de)(de)(de)重要組成(cheng)部分。傳統意義上的(de)(de)(de)傳感(gan)(gan)器(qi)輸(shu)出的(de)(de)(de)多是模擬量(liang)信(xin)(xin)(xin)(xin)號，本(ben)身(shen)不具備(bei)信(xin)(xin)(xin)(xin)號處(chu)理(li)和(he)組網功能(neng)，需連接到特定(ding)測量(liang)儀表才能(neng)完(wan)成(cheng)信(xin)(xin)(xin)(xin)號的(de)(de)(de)處(chu)理(li)和(he)傳輸(shu)功能(neng)。智(zhi)能(neng)傳感(gan)(gan)器(qi)能(neng)在內部實(shi)(shi)(shi)現(xian)對(dui)原始(shi)數據(ju)(ju)的(de)(de)(de)加工(gong)(gong)處(chu)理(li)，并且可以通過標(biao)準的(de)(de)(de)接口與外界實(shi)(shi)(shi)現(xian)數據(ju)(ju)交換，以及根據(ju)(ju)實(shi)(shi)(shi)際的(de)(de)(de)需要通過軟件控制改(gai)變(bian)傳感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)作，從(cong)而實(shi)(shi)(shi)現(xian)智(zhi)能(neng)化、網絡化。由(you)于使(shi)用標(biao)準總線接口，智(zhi)能(neng)傳感(gan)(gan)器(qi)具有良好(hao)的(de)(de)(de)開放性(xing)、擴(kuo)展性(xing)，給(gei)系統的(de)(de)(de)擴(kuo)充帶(dai)來了(le)很(hen)大的(de)(de)(de)發展空間。

智(zhi)能傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)概念最早由美國(guo)宇航局在研(yan)發(fa)宇宙飛(fei)船(chuan)(chuan)過程中提出來,并于1979年形成產品。宇宙飛(fei)船(chuan)(chuan)上(shang)(shang)需要大量的(de)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)不(bu)斷向地(di)面或飛(fei)船(chuan)(chuan)上(shang)(shang)的(de)處理器(qi)(qi)發(fa)送溫度、位置、速度和(he)(he)姿態等(deng)數據信(xin)息(xi),即便使用(yong)一臺大型計算機也很難(nan)同(tong)時處理如此龐大的(de)數據。何況飛(fei)船(chuan)(chuan)又限制計算機體積(ji)和(he)(he)重量,因此希望(wang)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)本身具有信(xin)息(xi)處理功能，于是(shi)將傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)與(yu)微處理器(qi)(qi)結合，就出現了智(zhi)能傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)。

智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)是一(yi)種能(neng)(neng)夠對被測對象的(de)某一(yi)信(xin)息具有(you)感(gan)(gan)受(shou)、檢出的(de)功(gong)能(neng)(neng);能(neng)(neng)學習、推理判斷處(chu)理信(xin)號;并(bing)具有(you)通(tong)信(xin)及(ji)管(guan)理功(gong)能(neng)(neng)的(de)一(yi)類新型傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)。智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)有(you)自動校零、標定(ding)、補償、采集數據等能(neng)(neng)力(li)。其能(neng)(neng)力(li)決(jue)定(ding)了智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)化傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)還(huan)具有(you)較高的(de)精度和分辨率，較高的(de)穩(wen)定(ding)性及(ji)可靠性，較好(hao)的(de)適應性，相比(bi)于傳統(tong)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)還(huan)具有(you)非常高的(de)性價比(bi)。

早期(qi)的智能(neng)(neng)傳感(gan)器(qi)是(shi)將傳感(gan)器(qi)的輸出信(xin)號(hao)經處理(li)(li)(li)和轉(zhuan)化(hua)后(hou)由(you)接(jie)口送(song)到微處理(li)(li)(li)機(ji)進(jin)(jin)行(xing)運算處理(li)(li)(li)。80年代(dai)智能(neng)(neng)傳感(gan)器(qi)主(zhu)要以微處理(li)(li)(li)器(qi)為(wei)核心，把傳感(gan)器(qi)信(xin)號(hao)調節電(dian)(dian)路、微電(dian)(dian)子計算機(ji)存(cun)貯(zhu)(zhu)器(qi)及接(jie)口電(dian)(dian)路集成(cheng)到一(yi)塊(kuai)芯片上，使(shi)(shi)傳感(gan)器(qi)具(ju)(ju)有一(yi)定的人工智能(neng)(neng)。90年代(dai)智能(neng)(neng)化(hua)測(ce)量技術(shu)有了(le)進(jin)(jin)一(yi)步(bu)的提(ti)高(gao)，使(shi)(shi)傳感(gan)器(qi)實現了(le)微型(xing)化(hua)、結構(gou)一(yi)體化(hua)、陣(zhen)列式(shi)、數字式(shi)，使(shi)(shi)用方便(bian)、操作(zuo)簡單，并具(ju)(ju)有自診(zhen)斷(duan)功(gong)(gong)(gong)能(neng)(neng)、記憶與信(xin)息處理(li)(li)(li)功(gong)(gong)(gong)能(neng)(neng)、數據(ju)存(cun)貯(zhu)(zhu)功(gong)(gong)(gong)能(neng)(neng)、多參量測(ce)量功(gong)(gong)(gong)能(neng)(neng)、聯(lian)網通信(xin)功(gong)(gong)(gong)能(neng)(neng)、邏輯(ji)思(si)維以及判斷(duan)功(gong)(gong)(gong)能(neng)(neng)。

智能(neng)傳感(gan)器大體上(shang)可以分(fen)三種(zhong)類型：即具有判斷能(neng)力(li)的(de)傳感(gan)器;具有學習(xi)能(neng)力(li)的(de)傳感(gan)器;具有創造能(neng)力(li)的(de)傳感(gan)器。

智能(neng)傳感器(qi)的結構組(zu)成(cheng)

智能(neng)傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)系統主要由傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)、微處理(li)(li)器(qi)(qi)及相關(guan)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)組(zu)成，如(ru)圖(tu)所(suo)示。傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)將被測的(de)(de)(de)物理(li)(li)量、化學(xue)量轉(zhuan)換成相應的(de)(de)(de)電(dian)(dian)信(xin)號，送(song)到信(xin)號調(diao)(diao)(diao)制(zhi)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)中，經過(guo)濾波(bo)、放大、A/D轉(zhuan)換后送(song)達微處理(li)(li)器(qi)(qi)。微處理(li)(li)器(qi)(qi)對(dui)接(jie)收的(de)(de)(de)信(xin)號進行計算、存(cun)儲、數(shu)據(ju)分(fen)(fen)析(xi)處理(li)(li)后，一方面通過(guo)反饋(kui)回路(lu)(lu)(lu)對(dui)傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)與信(xin)號調(diao)(diao)(diao)理(li)(li)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)進行調(diao)(diao)(diao)節(jie)，以(yi)實現對(dui)測量過(guo)程的(de)(de)(de)調(diao)(diao)(diao)節(jie)和(he)控制(zhi);另(ling)一方面將處理(li)(li)的(de)(de)(de)結果(guo)傳送(song)到輸(shu)出(chu)(chu)接(jie)口(kou)，經接(jie)口(kou)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)處理(li)(li)后按輸(shu)出(chu)(chu)格(ge)式(shi)、界面定制(zhi)輸(shu)出(chu)(chu)數(shu)字化的(de)(de)(de)測量結果(guo)。微處理(li)(li)器(qi)(qi)是智能(neng)傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)核心，由于(yu)微處理(li)(li)器(qi)(qi)充分(fen)(fen)發揮各種軟件的(de)(de)(de)功能(neng)，使傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)智能(neng)化，大大提(ti)高了傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)性能(neng)。

智能(neng)傳(chuan)感(gan)器的特點(dian)：

精度高

智(zhi)能傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)通過自動(dong)校零去除零點，與標(biao)準參(can)考基準實(shi)時(shi)對比自動(dong)進(jin)(jin)行(xing)整體(ti)系統(tong)標(biao)定、非線性等(deng)系統(tong)誤差的校正，實(shi)時(shi)采集大量數據進(jin)(jin)行(xing)分析處(chu)理，消除偶然(ran)誤差影(ying)響，保證智(zhi)能傳(chuan)感(gan)器(qi)的高精度。

高可靠性與高穩定(ding)性

智能(neng)傳感(gan)器能(neng)自動補償因工作條件與(yu)環(huan)境參數發生變化而引起的(de)系統特性的(de)漂移，如(ru)環(huan)境溫度(du)、系統供電電壓(ya)波動而產生的(de)零點(dian)和靈(ling)敏度(du)的(de)漂移;在被測參數變化后能(neng)自動變換量程，實時進行(xing)系統自我檢驗(yan)、分析、判斷(duan)所采集(ji)數據的(de)合理性，并自動進行(xing)異(yi)常情況的(de)應(ying)急(ji)處(chu)理。

高(gao)信噪比與高(gao)分辨(bian)力

由(you)于(yu)智能傳感器具有(you)數據(ju)(ju)存儲、記憶與信息處(chu)理功(gong)能，通過(guo)(guo)數字濾波(bo)等相(xiang)關分析處(chu)理，可去除輸入數據(ju)(ju)中(zhong)的噪聲，自(zi)動提(ti)取有(you)用數據(ju)(ju);通過(guo)(guo)數據(ju)(ju)融合、神經網絡(luo)技術(shu)，可消除多參數狀態下交叉靈敏(min)度(du)的影響。

強自適應性

智能傳(chuan)(chuan)感器具有判斷、分析與處理功能，它能根據系統(tong)工(gong)作情況決(jue)策各部分的(de)供電情況、與高/上位(wei)計算機的(de)數據傳(chuan)(chuan)輸(shu)速率，使系統(tong)工(gong)作在最優低功耗(hao)狀(zhuang)態并優化(hua)傳(chuan)(chuan)輸(shu)效率。

較高的性能價格比

智能傳(chuan)感(gan)器(qi)具有的(de)高(gao)性能，不是(shi)像傳(chuan)統傳(chuan)感(gan)器(qi)技術那樣通(tong)過(guo)追求傳(chuan)感(gan)器(qi)本身的(de)完善(shan)、對傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)各個(ge)環節進(jin)行精心(xin)設計與(yu)調試、進(jin)行“手工藝(yi)品(pin)”式的(de)精雕細琢來獲(huo)得(de)的(de)，而是(shi)通(tong)過(guo)與(yu)微處理(li)器(qi)/微計算機相結合，采(cai)用廉價的(de)集成電路工藝(yi)和芯片以及強大的(de)軟(ruan)件來實(shi)現的(de)，所以具有較高(gao)的(de)性能價格比。

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文章編輯：CobiNet(寧波)  
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