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4.1 概述
4.1.1 智能传感器的概念 4.1.2 智能传感器和普通传感器的区别 4.1.3 智能传感器的特点
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4.1.1 智能传感器的概念
智能传感器这一名称虽然至今未有确切含义，但从 字面上看，意味着这种传感器具有一定人工智能， 即是使用电路代替一部分脑力劳动。近年来传感器 越来越多地和微处理机相结合，使传感器不仅有视、 嗅、味和听觉的功能，还具有存储、思维和逻辑判 断、数据处理、自适应能力等功能，从而使传感器 技术提高到一个新水平。
图4-5 模糊传感器的简单结构示意图
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4.2.2 集成化实现
▪ 这种智能传感器系统是采用微机加工技术和大规模 集成电路工艺技术，利用硅作为基本材料来制作敏 感元件、信号调理电路、微处理器单元，并把它们 集成在一块芯片上而构成的。故又可称为集成智能 传感器（IntegratedSmart/IntelligentSensor）其 外形如图4-6所示。 图4-6 集成智能传感器示意图
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4.1.2 智能传感器的功能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
概括而言，智能传感器的主要功能是：
▪ 具有自校零、自标定、自校正功能；
▪ 具有自动补偿功能；
▪ 能够自动采集数据，并对数据进行预处理；
▪ 能够自动进行检验、自选量程、自寻故障；
▪ 具有数据存储、记忆与信息处理功能；
▪ 具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能；
▪ 具有判断、决策处理功能。
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4.1.3 智能传感器的特点
与传统传感器相比，智能传感器的特点是：
▪ 精度高 ▪ 高可靠性与高稳定性 ▪ 高信噪比与高的分辨力 ▪ 强的自适应性 ▪ 低的价格性能比
由此可见，智能化设计是传感器传统设计中的一次革 命，是世界传感器的发展趋势。
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4.1.1 智能传感器的概念
图4-1 智能压力传感器结构图 图4-2 集成一体化的智能传感器 图4-3 智能传感器的组成框图 ▪ 将传感器和微处理机制作在一起构成智能传感器，美、 英、法、日等国均投入极大力量进行研究。典型的实例 如美国Honeywell公司的DSTJ3000型硅压阻式智能传 感器和ParScientific公司的400系列数字式石英智能传 感器。
初级形式
▪ 初级形式就是组成环节中没有微处理器单元，只有敏感 单元与（智能）信号调理电路，二者被封装在一个外壳 里。这是智能传感器系统最早出现的商品化形式，也是 最广泛使用的形式，也被称为"初级智能传感器" （SmartSensor）
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4.2.4 集成化智能传感器的几种模式
中级形式/自立形式
里。 ▪ 图4-8(a)(c)中的（智能）信号调理电路，具有部分智
能化功能，如自校零、自动进行温度补偿，这是因为 这种电路带有零点校正电路和温度补偿电路才获得了 这种简单的智能化功能的。
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4.2.4 集成化智能传感器的几种模式
若按具有的智能化程度来分类，集成化智能传感器有三 种存在形式:
▪ 中级形式是在组成环节中除敏感单元与信号调理电路外， 必须含有微处理器单元，即一个完整的传感器系统封装 在一个外壳里的形式。
高级形式
▪ 高级形式是集成度进一步提高，敏感单元实现多维阵列 化时，同时配备了更强大的信息处理软件，从而具有更 高级的智能化功能的形式。
第4章 智能传感器
4.1概述 4.2智能传感器实现的途径 4.3智能传感器输出信号的预处理 4.4数据采集 4.5智能传感器的数据处理技术 4.6智能传感器的硬件设计 本章要点
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4.1 概述
传感器在经历了模拟量信息处理和数字量交换这 两个阶段后，正朝着智能化、集成一体化、小型 化方向发展，利用微处理机技术使传感器智能化 是80年代新型传感器的一大进展，通常称之为智 能传感器（IntellingentSensor）。在美国还有 一个通俗的名称SmartSensor，含有聪明、伶俐、 精明能干的意思。
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4.2 智能传感器实现的途径
4.2.1 非集成化实现 4.2.2 集成化实现 4.2.3 混合实现 4.2.4 集成化智能传感器的几种模式
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4.2.1 非集成化实现
▪ 非集成化智能传感器是将传统的经典传感器（采 用非集成化工艺制作的传感器，仅具有获取信号 的功能）、信号调理电路、带数字总线接口的微 处理器组合为一整体而构成的一个智能传感器系 统。其框图如图4-4所示。
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4.2.3 混合实现
▪ 根据需要与可能，将系统各个集成化环节， 如：敏感单元、信号调理电路、微处理器单 元、数字总线接口，以不同的组合方式集成 在两块或三块芯片上，并装在一个外壳里， 如图4-7中所示的几种方式
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4.2.3 混合实现
图4-7 在一个封装中可能的混合集成实现方式 ▪ 在图（a）中，是三块集成化芯片封装在一个外壳里。 ▪ 在图(b),(c),(d)中，是两块集成化芯片封装在一个外壳
图4-4 非集成式智能传感器外壳
▪ 这种非集成化智能传感器是在现场总线控制系统 发展形势的推动下一步迅速发展起来的。
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4.2.1 非集成化实现
模糊传感器
▪ 近4年来发展极为迅速的模糊传感器也是一种非集成 化的新型智能传感器。模糊传感器是在经典数值测 量的基础上，经过模糊推理和知识合成，以模拟人 类自然语言符号描述的形式输出测量结果。显然， 模糊传感器的核心部分就是模拟人类自然语言符号 的产生及其处理。
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4.2.2 集成化实现
智能传感器的特点是： ▪ 微型化 ▪ 结构一体化 ▪ 精度高 ▪ 多功能 ▪ 阵列式 ▪ 全数字化 ▪ 使用极其方便，操作极其简单
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4.2.2 集成化实现
根据以上特点可以看出：通过集成化实现的智能传感器， 为达到高自适应性、高精度、高可靠性与高稳定性，其 发展主要有以下两种趋势： ▪ 其一是：多功能化阵列化，及强大的软件信息处理功能 ▪ 其二是：发展谐振式传感器，加软件信息处理功能所示 的集成智能传感器，是智能传感器的最终期望形式。如 果再具有图像处理功能则是智能传感器的最高级形式。