近幾年來，隨著智能傳感器的發(fā)展，智能溫度傳感器也從傳統(tǒng)的模擬式向數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展。在智能溫度傳感器中，軟件和硬件的合理配合既可以增強(qiáng)傳感器的功能、提高傳感器的精度，又可以使溫度傳感器的結(jié)構(gòu)簡單和緊湊，使用方便。將智能溫度傳感器的軟件和硬件相結(jié)合就是將溫度傳感器與各種微處理器結(jié)合，連接到網(wǎng)絡(luò)中，通過智能理論(人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)技術(shù)、模糊技術(shù)等)對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成帶有信號處理、溫度控制、邏輯功能等一系列功能的智能溫度傳感器。
一、智能傳感器的概述
智能傳感器是一門涉及多種學(xué)科的綜合技術(shù)。早期，很多人認(rèn)為智能傳感器是在工藝上將“傳感器與微處理器組裝在同一個芯片上的裝置”，或者認(rèn)為智能傳感器是用IC技術(shù)將“一個或者多個敏感元件和信號處理器集成在同一塊硅芯片上的裝置”。隨著以傳感器系統(tǒng)發(fā)展為特征的智能傳感器技術(shù)的出現(xiàn)，人們逐漸發(fā)現(xiàn)上述對智能傳感器的認(rèn)識并非總是，而且是不的。對智能傳感器而言，重要的是將傳感器與微處理器如何智能的結(jié)合，若沒有賦予足夠的智能的結(jié)合，只能說是“傳感器微型化”，或者是智能傳感器的低級階段，還不能說是“智能傳感器”。一個意義上的智能傳感器具備如下六個功能：
(1)具有自校準(zhǔn)、自標(biāo)定和自動補(bǔ)償功能；(2)具有自動采集數(shù)據(jù)、邏輯判斷和數(shù)據(jù)處理功能；(3)具有自調(diào)整、自適應(yīng)的功能；(4)具有程度的存儲、識別和信息處理功能；(5)具有雙向通信、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化輸出或者符號輸出功能；(6)具有算法判斷、決策處理的功能。
由于智能傳感器具備上述六大功能，它則具有如下特點(diǎn)：
(1)和高分辨力：由于智能傳感器具備自校準(zhǔn)、自標(biāo)定和自動補(bǔ)償?shù)墓δ埽@些功能大部分由軟件形式來完成，因此，它具備了和高分辨力這一特點(diǎn)。對零位的自校準(zhǔn)能系統(tǒng)的零點(diǎn)漂移；自標(biāo)定可以通過大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理偶然誤差的影響；自動切換量程、軟件數(shù)字濾波和相關(guān)分析等處理可以測量的高分辨、自動補(bǔ)償非線性的誤差，從而了智能傳感器的和高分辨力的特點(diǎn)。
(2)高穩(wěn)定性和高性：智能傳感器的自動補(bǔ)償能力除了該傳感器的特點(diǎn)外，還能夠自動補(bǔ)償因工作條件或者環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化而引起的智能傳感器特性漂移。智能傳感器的適時自我檢驗(yàn)、分析、診斷和校正能力，使系統(tǒng)在異常情況下也能、穩(wěn)定地工作。例如，美國Atemel公司推出的FCD4814、AT77C101B型單片硅晶體指紋傳感器集成電路，抗磨損性強(qiáng)，在指紋傳感器的表面有專門的保護(hù)層，手指接觸磨損的次數(shù)可超過百萬次。
(3)強(qiáng)自適應(yīng)性：由于智能傳感器具有判斷、分析和處理能力，它能根據(jù)系統(tǒng)工作情況決定各部件的供電情況、與系統(tǒng)中的上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸速率，從而使系統(tǒng)以適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)傳送速率工作在低功率狀態(tài)。
(4)價格比：智能傳感器采用廉的集成電路工藝和芯片，使硬件開銷減少，并具有軟件功能，其性能價格比遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)傳感器。
由此可見，智能傳感器的設(shè)計(jì)是傳感器傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一處改革，是傳感器發(fā)展的主要方向。
二、智能傳感器的發(fā)展
(1)傳感器信號數(shù)字化
在設(shè)計(jì)帶有傳感器的系統(tǒng)時，首先會建立傳感器對被測物理量的響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，以及信號調(diào)理電路對傳感器輸出信號的期望響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，然后用電路實(shí)現(xiàn)這些數(shù)學(xué)模型。盡管這些模型都很好，但是這些模型與實(shí)際電路的響應(yīng)有偏差，這是因?yàn)閿?shù)字不會隨時間而改變。正是這個原因，如今的設(shè)計(jì)中包含模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路，它負(fù)責(zé)將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，那么就能通過微處理器中運(yùn)行的軟件來完成信息處理。模-數(shù)轉(zhuǎn)換器其實(shí)就是一枚單片的半導(dǎo)體器件，它能夠準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作于變化的環(huán)境中，大多數(shù)的環(huán)境補(bǔ)償電路都可以集成到ADC器件中，減少了系統(tǒng)的器件總數(shù)，無論從系統(tǒng)性能還是商業(yè)前景的角度來看，都是大有益處的。
(2)增加智能化
傳感器信號被數(shù)字化之后，主要有兩種途徑來對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)算法定義的功能。種是采用的數(shù)字硬件電路，通件連線實(shí)現(xiàn)我們設(shè)計(jì)的算法；另一種則是采用微處理器完成。一般來說，硬件比微處理器系統(tǒng)的速度，但是其成本較高并且缺乏靈活性。當(dāng)不需要硬件那么高的運(yùn)算速度時，由于微處理器適用的場合，因此具有的設(shè)計(jì)靈活性，設(shè)計(jì)成本。
系統(tǒng)具有了智能的特點(diǎn)，就可以解決自動完成標(biāo)定，通過純數(shù)學(xué)的處理算法器件漂移，甚至還能通過定期監(jiān)控環(huán)境條件自動進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整來補(bǔ)償環(huán)境變化?？梢?，只要賦予系統(tǒng)一個“大腦”，就能實(shí)現(xiàn)許多人們想實(shí)現(xiàn)的功能。
(3)實(shí)現(xiàn)而的通信
實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)共享，就可以很容易地?cái)U(kuò)大那些需要共享傳感器輸出信號的系統(tǒng)的規(guī)模。由于傳感器定的輸出信號是數(shù)字的，因此能夠地實(shí)現(xiàn)共享。就像在人類的世界中共享信息后會使信息量增大一樣，與本系統(tǒng)或者其它系統(tǒng)中的某個部件共享傳感器測量值后也會使系統(tǒng)的總測量值變多。為了實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)共享的目標(biāo)，裝備帶有標(biāo)準(zhǔn)通信接口的智能傳感器，使它們能與其他部件交換信息。通過標(biāo)準(zhǔn)通信方式，盡可能廣泛、簡便和地共享傳感器輸出信號，從而限度地發(fā)揮傳感器及其產(chǎn)生信息的作用。
(4)智能傳感器的生成
如今，智能傳感器就是把上述的三個特點(diǎn)結(jié)合在一起，即：含有用于測量的一個或者多個敏感元件；具有用于分析敏感元件所測結(jié)果的運(yùn)算元件；與外界相連的通信接口，它使傳感器能在一個的系統(tǒng)中與其他部件交換信息。其中后面兩點(diǎn)是智能傳感器與常規(guī)傳感器的主要區(qū)別，智能傳感器具有將數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒌哪芰?，能在本地使用信息，還能將信息傳輸至系統(tǒng)中的其他部件，這些都是常規(guī)的傳感器無法做到的。
