智能传感器技术与应用
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1.4.1 智能传感器的发展历程

第一代智能传感器是数字式传感器,指改造A/D转换模块,并采用数字技术进行信号处理,使输出信号为数字信号(或数字编码)的传感器,主要由放大器、A/D转换模块、微处理器(CPU)、存储器、通信接口等组成。

数字式传感器的主要特点为:①采用A/D转换技术和智能滤波算法;②数据存储技术,保证模块参数不会丢失;③采用数字化误差补偿技术,通过软件实现传感器的线性、零点、温漂、蠕变等性能参数的综合补偿,提高传感器的精度和可靠性,具有唯一标记,便于进行故障诊断;④传感器精度可以达到0.02%以内,传感器的特性参数可完全相同,因而具有良好的互换性;⑤传感器采用标准的数字通信接口,传感器的抗干扰性强,信号传输距离远,可以与标准工业控制总线连接,方便灵活。

第二代智能传感器为网络传感器,网络传感器改变了第一代智能传感器只能一对一连接到上位机的状况,可构成星型、环型网络拓扑结构。无线传感器网络源于战场监测等军事应用,由部署在监测区域的大量廉价微型传感器组成,是通过无线通信形成的多跳自组织网络。

基于MEMS的微传感技术易于兼容CMOS工艺,其集成了无线通信技术,使无线传感器微型化、集成化,在军事、航空、反恐、防爆、救灾、环境与生态监测、医疗与健康监护、家居、工业、商业等领域具有广阔的应用前景。

第三代智能传感器是智慧型智能传感器,其不仅具有上述优点,还具有边缘计算能力和协同监测能力,能够对监测对象进行一定程度的判断,输出信号不是原始测量数据,而是预判、预测的结果及关键原始数据,既可减轻网络上的数据传输带宽压力,又可为进一步数据挖掘提供必要依据。