智能传感器技术综述

3 通信技术

    IEEE 1451 系列标准乃智能传感器通用通信标准，该标准支持多种现场总线、以太网等现有的各种网络技术。IEEE 1451 第七部分则规定了智能传感器与目前正蓬勃兴起的物联网间的通信接口标准。人们在这方面开展了大量工作并取得了丰硕成果。例如: 人们研究出了一种基于IEEE 1451 标准的智能传感器结构，提出了即插即用 Web智能传感器的一种基于 Web 服务方法，实现了一种基于CAN 协议的温度智能传感器，探索出了一种智能传感器无线网络组织结构协议和一种基于 Zig Bee 无线通信技术的智能传感器无线接口设计方案等。通信模块以软件硬件方式实现，它一般与智能传感器的信号处理模块集成在一起。

    实现智能传感器目前主要有 3 种方式。一种方式是将信号感知与调理模块、信号处理模块、通信模块等通过导线等方式组合在一起即可，这种实现方式适合于智能化如化工厂等用户原有传统传感器的场合; 另一种方式乃利用微机械加工、微电子加工等技术将这些模块集成在一片芯片上，实现了智能传感器的微型化。这是商品化智能传感器的最佳选择，这种智能传感器使用方便、性能稳定、可靠。还有一种方式乃将这些模块集成在两片或多片芯片上，然后由这些芯片构成智能传感器，这是目前商品化智能传感器的一种较好选择。

4 发展方向

    智能传感器将向着精度与可靠性高、品种多、功能丰富、复合型、集成化与微型化等方向发展。研究新型敏感材料、探索新颖感知方法、敏感元件的阵列化与复合化将成为智能传感器感知技术未来发展的主要方向。新的敏感材料、感知方法意味着感知范围的扩大或感知可选择性的增强。敏感元件的阵列化乃智能传感器高精度、高可靠性的必要源泉。立体分布、微加工的集成化多种敏感元件为智能传感器的多功能、复合型提供坚实的物质基础。

    以定义法、基于数据融合技术与模式识别理论的综合法为代表的粗信号处理方法和利用专家系统、神经网络、自适应等理论的细信号处理方法目前主要研究的是如何精确、可靠地实现智能传感器的“感知”、“认知”这两大信号处理功能。分析法则研究了让智能传感器如何“瘦”系统、低成本地去完成其“感知”功能。分析法比较充分地体现了智能传感器中信号处理的能力，它有利于智能传感器的集成化、微型化。智能传感器的商品化需求将驱使分析法快速发展，并让其从“感知”推广至“认知”。随着计算机技术、控制技术、数字信号处理技术的发展，智能传感器的信号处理将变得日益精密、可靠、健壮。

    以智能传感器为节点构成的智能传感网络是重要发展方向，在多功能、高精度的复杂分布式测控系统中将显示出其强大的生命力并起着非常重要的基础作用。智能传感器的通信技术将会随着总线技术、网络技术、通信技术的发展而不断丰富、发展。随着微机械加工技术、微电子加工技术的发展，市场将推动智能传感器向着集成化、微型化方向快速发展。

5 结 论

    本文首先介绍了智能传感器的基本结构，分析了其功能构成。然后根据其功能组成，从智能传感器的信号感知与调理技术、包含粗信号处理与细信号处理并实现“感知”与“认知”功能的信号处理技术、通信技术 3 个方面详细阐述了智能传感器技术的发展现状。最后从这 3 个方面展望了智能传感器技术的发展前景，指出高性能、多种类、多功能、复合型、集成化、微型化、网络化乃智能传感器未来的发展方向。