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智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動指南（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月啟動了該指南的編制工作，于2017年11月20日正式印發(fā)。《指南》提出總體目標，規(guī)劃到2019年實現(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)模達到260億元，其中主營業(yè)務超過10億元的企業(yè)達到5家，超過1億元的企業(yè)實現(xiàn)20家。微機電系統(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，本身不具備信號處理和組網(wǎng)功能，需連接到特定測量儀表才能完成信號的處理和傳輸功能。智能傳感器能在內部實現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)的加工處理，并且可以通過標準的接口與外界實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，以及根據(jù)實際的需要通過軟件控制改變傳感器的工作，從而實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡化。由于使用標準總線接口，智能傳感器具有良好的開放性、擴展性，給系統(tǒng)的擴充帶來了很大的發(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,即便使用一臺大型計算機也很難同時處理如此龐大的數(shù)據(jù)。何況飛船又限制計算機體積和重量,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合，就出現(xiàn)了智能傳感器。

智能傳感器是一種能夠對被測對象的某一信息具有感受、檢出的功能;能學習、推理判斷處理信號;并具有通信及管理功能的一類新型傳感器。智能傳感器有自動校零、標定、補償、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，較好的適應性，相比于傳統(tǒng)傳感器還具有非常高的性價比。

早期的智能傳感器是將傳感器的輸出信號經(jīng)處理和轉化后由接口送到微處理機進行運算處理。80年代智能傳感器主要以微處理器為核心，把傳感器信號調節(jié)電路、微電子計算機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有了進一步的提高，使傳感器實現(xiàn)了微型化、結構一體化、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;具有學習能力的傳感器;具有創(chuàng)造能力的傳感器。

智能傳感器的結構組成

智能傳感器系統(tǒng)主要由傳感器、微處理器及相關電路組成，如圖所示。傳感器將被測的物理量、化學量轉換成相應的電信號，送到信號調制電路中，經(jīng)過濾波、放大、A/D轉換后送達微處理器。微處理器對接收的信號進行計算、存儲、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調理電路進行調節(jié)，以實現(xiàn)對測量過程的調節(jié)和控制;另一方面將處理的結果傳送到輸出接口，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：

精度高

智能傳感器可通過自動校零去除零點，與標準參考基準實時對比自動進行整體系統(tǒng)標定、非線性等系統(tǒng)誤差的校正，實時采集大量數(shù)據(jù)進行分析處理，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

智能傳感器能自動補償因工作條件與環(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)供電電壓波動而產(chǎn)生的零點和靈敏度的漂移;在被測參數(shù)變化后能自動變換量程，實時進行系統(tǒng)自我檢驗、分析、判斷所采集數(shù)據(jù)的合理性，并自動進行異常情況的應急處理。

高信噪比與高分辨力

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

強自適應性

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/上位計算機的數(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。

較高的性能價格比

智能傳感器具有的高性能，不是像傳統(tǒng)傳感器技術那樣通過追求傳感器本身的完善、對傳感器的各個環(huán)節(jié)進行精心設計與調試、進行“手工藝品”式的精雕細琢來獲得的，而是通過與微處理器/微計算機相結合，采用廉價的集成電路工藝和芯片以及強大的軟件來實現(xiàn)的，所以具有較高的性能價格比。

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文章編輯：CobiNet(寧波)  
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