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智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南（2017~2019）

什么是智能傳感器?

近日，工信部正式下發(fā)《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南(2017-2019)》(簡稱“指南”)。為了貫徹中國制造2025等戰(zhàn)略，工信部于2016年4月啟動(dòng)了該指南的編制工作，于2017年11月20日正式印發(fā)?！吨改稀诽岢隹傮w目標(biāo)，規(guī)劃到2019年實(shí)現(xiàn)傳感器產(chǎn)業(yè)取得明顯突破，智能傳感器產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到260億元，其中主營業(yè)務(wù)超過10億元的企業(yè)達(dá)到5家，超過1億元的企業(yè)實(shí)現(xiàn)20家。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)工藝生產(chǎn)線產(chǎn)能穩(wěn)步增長。

什么是智能傳感器?

作為人類獲取信息的工具，傳感器是現(xiàn)代信息技術(shù)的重要組成部分。傳統(tǒng)意義上的傳感器輸出的多是模擬量信號(hào)，本身不具備信號(hào)處理和組網(wǎng)功能，需連接到特定測量儀表才能完成信號(hào)的處理和傳輸功能。智能傳感器能在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)的加工處理，并且可以通過標(biāo)準(zhǔn)的接口與外界實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，以及根據(jù)實(shí)際的需要通過軟件控制改變傳感器的工作，從而實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化。由于使用標(biāo)準(zhǔn)總線接口，智能傳感器具有良好的開放性、擴(kuò)展性，給系統(tǒng)的擴(kuò)充帶來了很大的發(fā)展空間。

智能傳感器概念最早由美國宇航局在研發(fā)宇宙飛船過程中提出來,并于1979年形成產(chǎn)品。宇宙飛船上需要大量的傳感器不斷向地面或飛船上的處理器發(fā)送溫度、位置、速度和姿態(tài)等數(shù)據(jù)信息,即便使用一臺(tái)大型計(jì)算機(jī)也很難同時(shí)處理如此龐大的數(shù)據(jù)。何況飛船又限制計(jì)算機(jī)體積和重量,因此希望傳感器本身具有信息處理功能，于是將傳感器與微處理器結(jié)合，就出現(xiàn)了智能傳感器。

智能傳感器是一種能夠?qū)Ρ粶y對象的某一信息具有感受、檢出的功能;能學(xué)習(xí)、推理判斷處理信號(hào);并具有通信及管理功能的一類新型傳感器。智能傳感器有自動(dòng)校零、標(biāo)定、補(bǔ)償、采集數(shù)據(jù)等能力。其能力決定了智能化傳感器還具有較高的精度和分辨率，較高的穩(wěn)定性及可靠性，較好的適應(yīng)性，相比于傳統(tǒng)傳感器還具有非常高的性價(jià)比。

早期的智能傳感器是將傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)處理和轉(zhuǎn)化后由接口送到微處理機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理。80年代智能傳感器主要以微處理器為核心，把傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)電路、微電子計(jì)算機(jī)存貯器及接口電路集成到一塊芯片上，使傳感器具有一定的人工智能。90年代智能化測量技術(shù)有了進(jìn)一步的提高，使傳感器實(shí)現(xiàn)了微型化、結(jié)構(gòu)一體化、陣列式、數(shù)字式，使用方便、操作簡單，并具有自診斷功能、記憶與信息處理功能、數(shù)據(jù)存貯功能、多參量測量功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能、邏輯思維以及判斷功能。

智能傳感器大體上可以分三種類型：即具有判斷能力的傳感器;具有學(xué)習(xí)能力的傳感器;具有創(chuàng)造能力的傳感器。

智能傳感器的結(jié)構(gòu)組成

智能傳感器系統(tǒng)主要由傳感器、微處理器及相關(guān)電路組成，如圖所示。傳感器將被測的物理量、化學(xué)量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，送到信號(hào)調(diào)制電路中，經(jīng)過濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換后送達(dá)微處理器。微處理器對接收的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析處理后，一方面通過反饋回路對傳感器與信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對測量過程的調(diào)節(jié)和控制;另一方面將處理的結(jié)果傳送到輸出接口，經(jīng)接口電路處理后按輸出格式、界面定制輸出數(shù)字化的測量結(jié)果。微處理器是智能傳感器的核心，由于微處理器充分發(fā)揮各種軟件的功能，使傳感器智能化，大大提高了傳感器的性能。

智能傳感器的特點(diǎn)：

精度高

智能傳感器可通過自動(dòng)校零去除零點(diǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)參考基準(zhǔn)實(shí)時(shí)對比自動(dòng)進(jìn)行整體系統(tǒng)標(biāo)定、非線性等系統(tǒng)誤差的校正，實(shí)時(shí)采集大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，消除偶然誤差影響，保證智能傳感器的高精度。

高可靠性與高穩(wěn)定性

智能傳感器能自動(dòng)補(bǔ)償因工作條件與環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化而引起的系統(tǒng)特性的漂移，如環(huán)境溫度、系統(tǒng)供電電壓波動(dòng)而產(chǎn)生的零點(diǎn)和靈敏度的漂移;在被測參數(shù)變化后能自動(dòng)變換量程，實(shí)時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)自我檢驗(yàn)、分析、判斷所采集數(shù)據(jù)的合理性，并自動(dòng)進(jìn)行異常情況的應(yīng)急處理。

高信噪比與高分辨力

由于智能傳感器具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、記憶與信息處理功能，通過數(shù)字濾波等相關(guān)分析處理，可去除輸入數(shù)據(jù)中的噪聲，自動(dòng)提取有用數(shù)據(jù);通過數(shù)據(jù)融合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可消除多參數(shù)狀態(tài)下交叉靈敏度的影響。

強(qiáng)自適應(yīng)性

智能傳感器具有判斷、分析與處理功能，它能根據(jù)系統(tǒng)工作情況決策各部分的供電情況、與高/上位計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸速率，使系統(tǒng)工作在最優(yōu)低功耗狀態(tài)并優(yōu)化傳輸效率。

較高的性能價(jià)格比

智能傳感器具有的高性能，不是像傳統(tǒng)傳感器技術(shù)那樣通過追求傳感器本身的完善、對傳感器的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)與調(diào)試、進(jìn)行“手工藝品”式的精雕細(xì)琢來獲得的，而是通過與微處理器/微計(jì)算機(jī)相結(jié)合，采用廉價(jià)的集成電路工藝和芯片以及強(qiáng)大的軟件來實(shí)現(xiàn)的，所以具有較高的性能價(jià)格比。

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文章編輯：CobiNet(寧波)  
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