3. 精度高 比起分体结构，传感器结构本身一体化后，迟滞、重复性指标将 大大改善， 时间漂移大大减小，精度提高。后续的信号调理电路与敏 感元件一体化后可以大幅度减小由引线长度带来的寄生参量的影响，这

  容性，微处理器系统及可编程只读存储器的规模、 复杂性与完善性受到很大 限制。 · 对功耗与自热、 电磁耦合带来的相互影响， 在一块芯片内如何消除?

  分类：基于现场总线和基于以太网的 基于现场总线的有线智能网络传感器技 术 基于以太网的有线智能网络传感器技术

  在传统传感器的基础上嵌入了TCP/IP协议,采用以 太网标准接口，主要由传感器单元、信号采集及处理单 元、微处理器和以太网接口单元等部分所组成。使传感器 具有因特网/内联网功能，相当于因特网上的一个节点 。各种现场信号均可在网上实时发布和共享，任何网络 授权用户均可通过浏览器进行实时浏览，并可在网络上 的任意位置根据真实的情况对传感器进行在线控制、编程 等。

  周边固支结构的“金属杯”，再在圆膜片上粘贴电阻变换器(应变片) 而构成压力(差)传感器，这就不可避免地存在蠕变、迟滞、非线性特 性。采用微机械加工和集成化工艺， 不仅“硅杯”一次整体成型，而 且电阻变换器与硅杯是完全一体化的。进而可在硅杯非受力区制作调 理电路、微处理器单元，甚至微执行器， 以此来实现不同程度的， 乃 至总系统的一体化。

  ZigBee技术是一种双向无线网络通信技术。它可以 在数以千计的微小的传感器之间实现通信，这些传感器 以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另 一个传感器，所以他们的通信效率非常高。

  现代传感器技术，是指以硅材料为基础(因为硅既有优良的电 性能，又有极好的机械性能)，采用微米(1 μm～1 mm)级的微机械 加工技术和大规模集成电路工艺来实现各种仪表传感器系统的微

  5. 阵列式 微米技术已可以在一平方厘米大小的硅芯片上制作含有几千个

  技术制作的集成化应变计式面阵触觉传感器，在8 mm×8 mm的硅片 上制作了1 024个(32×32)敏感触点(桥)， 基片四周还制作了信号处理 电路，其元件总数约16 000个。 敏感元件构成阵列后，配合相应图像处理软件，可以实现图形成

  网络传感器的实现途径： 非集成化、集成化和混合三种方式。 集成化特点： 微型化、一体化、高准确度、多功能 化、阵列式、全数字化。

  概括而言， 智能传感器的主要功能是： (1) 具有自校零、 自标定、 自校正功能； (2) 具有自动补偿功能；

  7. 使用极其方便， 操作极其简单 它没有外部连接元件，外接连线数量极少，包括电源、通讯线 可以少至四条，因此，接线极其简便。它还可以自动进行整体自校 ， 无需用户长时间地反复多环节调节与校验。“智能”含量越高的 智能传感器， 它的操作使用越简便， 用户只需编制简单的使用主程 序。这就如同“傻瓜”照相机的操作比不是“傻瓜”照相机的经典 式照相机要简便得多一样的道理。 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

  智能传感器系统是一门现代综合技术，是当今世界 正在迅速发展的高新技术，至今还没有形成规范化的定 义。早期，人们简单、 机械地强调在工艺上将传感器与 微处理器两者紧密结合， 认为“传感器的敏感元件及其 信号调理电路与微处理器集成在一块芯片上就是智能传 感器”。

  网络化智能传感器在智能传感技术上融合了通信技 术和计算机技术,使传感器具备自检、自校、自诊断及网 络通信功能,从而实现信息的采集、传输和处理真正统一 协调,是一种新型智能传感器。而基于 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol ,传输控制协议/互连网协议) 的网络化智能传 感器则是把计算机网络的事实上的国际标准——TCP/IP 协议引入到了传感器中,即在传感器中嵌入了简化的 TCP/IP 协议,使传感器不通过PC 或其他专用设备就能直 接连上Internet/Intranet。

  动校正、温度自动补偿功能。这些简单的智能化功能是由硬 件电路来实现的。故通常称该种硬件电路为智能调理电路。

  2. 中级形式/自立形式 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全部封装在一个外壳里 的形式。它具有1.3.1节所列完善的智能化功能，这些智能化功能主

  3. 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

  式。这时的传感器系统不仅具有1.3.1节所述的完善的智能化功能，而 且还具有更高级的传感器阵列信息融合功能， 或具有成像与图像处理 等功能。 对于集成化智能传感器系统而言，集成化程度越高，其智能化程 度也就越可能达到更高的水平。

  器”的。本书采用智能传感器系统(Intelligent Sensor System) 的称谓，简称智能传感器(Intelligent Sensor), 并且认为： “ 传感器与微处理器赋予智能的结合，兼有信息检测与信息处 理功能的传感器就是智能传感器(系统)”；模糊传感器也是 一种智能传感器(系统)，将传感器与微处理器集成在一块芯 片上是构成智能传感器(系统)的一种方式。

  6. 全数字化 通过微机械加工技术可以制作各种形式的微结构。 其固有谐振频

  过检测其谐振频率来检测被测物理量。这是一种谐振式传感器， 直接 输出数字量(频率)。 它的性能极为稳定、精度高、不需A/D转换器便

  其一是： 多功能化与阵列化， 加上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。

  成传感器，但是它受温度与静压影响，总精度只能达到0.1%。 致力于 改善它的温度性能花费了近20余年时间却无重大进展， 因而有的厂家 改为研制谐振式压力传感器， 而美国霍尼韦尔公司则发展多功能敏感 元件(如：ST-3000型智能变送器)，通过软件进行多信息数据融合处理 改善了稳定性，提高了精度。

  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。 集成化敏感单元包括(对结构型传感器)弹性敏感元件及变换器。  信号调理电路包括多路开关、 仪用放大器、 基准、 模/数转换器 (ADC)等。 微处理器单元包括数字存储器(EPROM、ROM、RAM)、 I/O接

  (4) 能够自动进行检验、 自选量程、 自寻故障； (5) 具有数据存储、记忆与信息处理功能； (6) 具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能； (7) 具有判断、决策处理功能。

  与传统传感器相比， 智能传感器的特点是： 1. 精度高 2. 高可靠性与高稳定性 3. 高信噪比与高的分辨力 4. 强的自适应性 5. 低的价格性能比

  能的多个传感器，如，美国霍尼韦尔公司， 80 年代初期生产的ST3000型智能压力(差)和温度变送器，就是在一块硅片上制作了感受压 力、 压差及温度三个参量的，具有三种功能(可测压力、 压差、温度) 的敏感元件结构的传感器。不仅增加了传感器的功能， 而且可以通过 采用数据融合技术消除交叉灵敏度的影响， 提高传感器的稳定性与精

  制作的智能传感器的特点是： 1. 微型化 微型压力传感器已能小到放在注射针头内送进血管测量 血液流动情况，装在飞机或发动机叶片表面用以测量气体的流速 和压力。 美国最近研究成功的微型加速度计可以使火箭或飞船的 制导系统质量从几公斤下降至几克。

  2. 结构一体化 压阻式压力(差)传感器是最早实现一体化结构的。传统的做法是

  采用普通RF射频芯片构建无线通信模块，通信模块 经无线接口接入智能传感器

  基于IEEE1451.2的智能网络传感器 IEEE Std 1451.2针对传感器网络化的 需要对智能传感器定义为:一种变送器,除 了一定要能提供正确表示传感量或控制量 的功能外,还可提供其他功能,尤其是显 著简化把传感器/执行器集成到网络环境应 用中的功能。

  要在一块芯片上实现智能传感器系统存在着许多困难的、 棘手的难题。 例如： ·哪一种敏感元件非常容易采用标准的集成电路工艺来制作? ·选用何种信号调理电路， 如精密电阻、 电容、 晶振等， 不需要外接元 件? 由于直接转换型A/D变换器电路太复杂， 制作了敏感元件后留下的芯片面 积有限， 需要寻求其它模—数转换的型式。 如： 电压/频率变换器、 占空比调

  网络传感器通常是指将各种高可靠、低 功耗、低成本、微体积的网络接口芯片 集于一体的新型传感器。

  智能化的网络传感器是通过在普通传感 器内部嵌入微处理芯片，具有将模拟信 号转换成数字信号、加工处理原始感知 数据等功能，通过标准接口与外界进行 数据交换的一种传感器。