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智能传感器主讲人：赵娟娟

智能传感器的概念最初是美国宇航局在开发宇宙飞船的过程中形成的。宇宙飞船在太空中飞行时，需要知道它的速度、姿态、位置等数据。以及，为了让宇航员能正常生活，需要控制舱内的温度、湿度、气压、加速度和空气成分等，因而需要安装大量的传感器。

智能传感器的概念为保证整个太空飞行过程的安全，要求传感器的精度高、响应快、稳定性好，同时具有一定的数据存储和处理能力，能够实现自诊断、自校准、自补偿及远程通信等功能，而传统传感器在功能、性能和工作容量方面显然不能满足这样的要求，于是智能传感器便应运而生。

可以把智能传感器看作是为了代替人和生物体的感觉器官并扩大其功能而设计制作出来的一种装置。智能传感器的概念

人和生物体的感觉有两个基本功能检测对象的有无或检测变换对象发生的信号；进行判断、推理、鉴别对象的状态。前者称为“感知”，而后者称为“认知”。

人和生物体的感觉有两个基本功能一般传感器只有对某一物体精确“感知”的本领，而不具有“认知”的能力。

人和生物体的感觉有两个基本功能智能传感器则可将“感知”和“认知”结合起来，起到类似人的五官感觉功能的作用。

将传感器与微型计算机组装在一块芯片上，并具有“感知”和“认知”被测量的功能，把传感技术和信息处理技术进行完美结合的装置。智能传感器的定义

智能传感器需要具备的功能由传感器本身消除异常值和例外值，提供比传统传感器更全面、更真实的信息的功能；具有信号处理功能；随机整定和自适应功能；具有一定程度的存储、识别和自诊断功能；内含特定算法并可根据需要改变的功能。

传感器智能化的技术途径

传感器智能化的技术途径传感器和信号处理装置的功能集成化是实现传感器智能化的主要技术途径。利用集成或混合集成的方式，将敏感元件、信号处理器和微处理器集成在一起，利用软件实现对测量过程的控制、逻辑判断、数据处理以及信息的传输等功能。

基于新的检测原理和结构，实现信号处理的智能化。传感器智能化的技术途径将先进的微机械精细加工工艺与纳米技术引入传感器的设计制造中，开发出新型的传感器结构，使其能够真实的反映被测对象完整的信息。

研制人工智能材料是当今实现智能传感器以及实现人工智能的必威体育精装版手段和必威体育精装版学科。传感器智能化的技术途径人工智能材料是目前高新技术领域中研究的热点方向。它是继天然材料、人造材料、精细材料后的第四代功能材料。比如醋酸纤维和纳米材料等。石英矿石纳米材料醋酸纤维细菌嗜紫红脂

人工智能材料具有3个基本特征3个基本特征普通传感器的功能执行单元的功能能感知环境条件的变化可以进行自我判断的能力能够发出指令和自动采取行动处理器功能

人工智能材料除了一般功能材料具备的物理属性外，还能按照反馈的信息具有调节和转换等软件功能。

自完善人工智能材料自适应自诊断自修复自调节自学习

几种智能材料的特性及功能表种类功能和效应主要材料智能元器件应用举例半导体陶瓷自诊断和自调节功能；热阻效应；PTC；NTCBaTiO3，(Ba、Sr)TiO3等；Mn，Ni，CoFe等过渡金属氧化物测温、控温开关、取代温控线路和保护线路自诊断和自修复功能；湿阻效应和电化学反应CuO/ZnO（p/n多孔陶瓷）；异质结界面电阻变化；水分子和污秽在高温上可自行分解快速检测环境湿度和CO泄漏，具有启动电压低（0.5V），灵敏度高，不需清洗，可连续重复使用（即自修复功能）合金自诊断和自调节功能；形状记忆效应Ni-Ti，Cu-Zn-Al，Fe-Ni-C,Fe-Ni-Co-Ti力致可逆马氏相变超弹性材料利用电致变色效应和光记忆效应作成敏感特性，在可自动启合式卫星天线、高压管道的自膨胀接口等方面有特殊应用

智能传感器系统的基本组成形式

智能传感器系统的基本组成形式智能传感器系统主要由传感器、调理电路、数据采集与转换电路、计算机及其I/O接口设备四大部分组成，如图中所示。

传感器的作用完成信号的获取，它将规定的被测参量按一定规律转换成相应的可用输出信号。

被测参量可以是各种非电参量，也可以是电气参量。

完成放大，将信号放大到与数据采集卡中的A/D转换器相适配。然后预滤波，抑制干扰噪声信号的高频分量，将频带压缩以降低采样频率，避免产生混淆，如果信号调理电路输出的是规范化的标准信号，即4到20mA的电流信号，则称这种信号调理电路与传感器的组合为变送器。调理电路的功能:

完成放大，将信号放大到与数据采集卡中的A/D转换器相适配。最后是转换，将传感器输出的电参量，如电容、电感、电阻的改变量，转换为电压或频率量。调理电路的功能:

数据采集部分由采样/保持电路与多路切换开关组成，实现对多传感器、多点、多通道输入信号的分时或并行采样。数据转换部分为A/D、D/A转换器或V/F转换器。A/D转换器将信号的采样值转换为幅值离