智能傳感器技術(shù)初析

現(xiàn)代信息社會需要更多的智能控制，傳感器是構(gòu)建現(xiàn)代信息系統(tǒng)的重要組成部分。傳感器從簡單的非電量信息采集轉(zhuǎn)向智能化信息采集和處理，成為人類日常生活不可缺少的一部分，更是工業(yè)自動化控制的技術(shù)關(guān)鍵。沒有傳感器就不能構(gòu)成完整的智能控制系統(tǒng)。 
1、關(guān)于智能傳感器： 
智能傳感器包括信息采集、信息傳輸和信息處理三大部分，它們相當(dāng)于人類感官的手、眼、口、鼻、耳、皮膚、毛發(fā)，人類的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，人類的聰慧大腦。由此組成一個完整的系統(tǒng)就能實現(xiàn)智能化。
   今天的電子技術(shù)設(shè)計和生產(chǎn)智能傳感器已經(jīng)相對容易，特別是半導(dǎo)體集成電路技術(shù)和MEMS技術(shù)完全可以滿足智能傳感器的設(shè)計和工業(yè)化生產(chǎn)的需要。我們可以用MEMS技術(shù)和集成電路技術(shù)大批量、低成本地生產(chǎn)各種壓力、加速度、溫度、熱敏、光敏、紅外等等電子傳感器，還可以用集成電路技術(shù)大批量、低成本地生產(chǎn)各種電量轉(zhuǎn)換、傳輸、信號放大、信號處理、模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換、信息存儲、無線收發(fā)等功能的專用集成電路，并將電子傳感器與信號傳輸、處理的集成電路合成在一個單元的封裝里，使之應(yīng)用十分簡便，可以將整個控制系統(tǒng)做得十分精密、小巧。
智能傳感器的最大特點(diǎn)就是將=傳感器檢測信息的功能與微處理器的信息處理功能有機(jī)地融合在一起。從一定意義上講，它具有類似于人工智能的作用。智能傳感器具有自校準(zhǔn)和自診斷功能，智能傳感器不僅能自動檢測各種被測參數(shù)，還能行自動調(diào)零、自動調(diào)平衡、自動校準(zhǔn)，智能傳感器還能設(shè)置自標(biāo)定功能；具有數(shù)據(jù)存儲、邏輯判斷和信息處理功能，能對被測量進(jìn)行信號調(diào)理或信號處理（包括對信號進(jìn)行預(yù)處理、線性化，或?qū)�溫度、靜壓力等參數(shù)進(jìn)行自動補(bǔ)償?shù)龋�。智能傳感器具有組態(tài)功能使用靈活，在智能傳感器系統(tǒng)中可設(shè)置多種模塊化的硬件和軟件，用戶可通過微處理器發(fā)出指令，改變智能傳感器的硬件模塊和軟件模塊的組合狀態(tài)，完成不同的測量功能；智能傳感器具有雙向通信功能，能直接與微處理器（μP）或單片機(jī)（μC）通信、使用。 典型產(chǎn)品實例 多功能濕度-溫度-露點(diǎn)智能傳感器是工業(yè)自動化控制系統(tǒng)常用的智能傳感器之一。如SHT11/15型高精度、自校準(zhǔn)、多功能智能傳感器能同時測量相對濕度、溫度和露點(diǎn)等參數(shù)，兼有數(shù)字濕度計、溫度計和露點(diǎn)計這三種儀表的功能，可廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療儀器、通風(fēng)及空調(diào)設(shè)備等領(lǐng)域。 
SHT11/15型智能傳感器系統(tǒng)，外形尺寸僅為7.62mm（長）×5.08mm（寬）×2.5mm（高），質(zhì)量只有0.1g，其體積與一個大火柴頭相近。 
SHT11/15型智能傳感器是用環(huán)氧樹脂固封在PCB板上的。SHT11/15型智能傳感器表面有一個可與外界交流的窗口，將外界環(huán)境中的溫度、濕度導(dǎo)入內(nèi)部的相對濕度傳感器和溫度傳感器。 
SHT11/15型智能傳感器內(nèi)部由微型加熱器、相對濕度傳感器和溫度傳感器、信號放大器、14位A/D轉(zhuǎn)換器（模數(shù)轉(zhuǎn)換）、校準(zhǔn)存儲器、易失存儲器、控制單元、CRC存儲器、低電壓檢測電路、狀態(tài)寄存器、串行接口等12個功能模塊組成。它能完成自動對環(huán)境溫度、濕度的檢測，非電量信號轉(zhuǎn)電量信號，微弱信號的放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換，信號處理，控制信號輸出等功能。
該系統(tǒng)能測量并顯示出相對濕度、溫度和露點(diǎn)。SHT15作為從機(jī)，89C51單片機(jī)作為主機(jī)，二者通過串行總線進(jìn)行通信。分別用數(shù)字顯示被測現(xiàn)場的相對濕度、溫度、露點(diǎn)。整個系統(tǒng)十分簡潔，使用方便。
SHTxx是一種單芯片的相對濕度和溫度多傳感器模塊，包括一個校準(zhǔn)數(shù)字輸出。工業(yè)CMOS工藝中的應(yīng)用專利的微加工技術(shù)（CMOSens®技術(shù)），確保高的可靠性和出色的長期穩(wěn)定性。此傳感器包括一個電容式聚合物的傳感元件相對濕度和溫度傳感器的能帶隙。被測信號經(jīng)放大后無縫地連接到一個14位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和一個串行接口電路，這些功能模塊集成在同一芯片上，這將導(dǎo)致優(yōu)異的信號質(zhì)量傳遞和處理，快速響應(yīng)時間和對外部干擾（EMC）不敏感，因而具有一個有競爭力的價格。每個SHTxx是單獨(dú)校準(zhǔn)精確的濕度室與冷鏡濕度計作為參考。校準(zhǔn)系數(shù)編程到OTP存儲器。這些系數(shù)過程中在內(nèi)部使用來自傳感器的信號的測量來校準(zhǔn)。2線串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)節(jié)可以方便、快捷地在系統(tǒng)集成。它的小尺寸和低功耗使其成為現(xiàn)代自動化工業(yè)控制的最終選擇，可以使用在最苛刻的環(huán)境中。 
SHTxx相對濕度／溫度測試系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)： 
● 相對濕度（空氣中所含壓強(qiáng)與該溫度下飽和水蒸氣的壓強(qiáng)之比，通常用 
百分?jǐn)?shù)表示） 
測量范圍：0％～99.99％RH； 
測量精度：±2％RH 
分辨率：0.01％RH 
● 溫度： 
測量范圍：－40℃～＋123.8℃ 
測量精度：±1℃ 
分辨率：0.01℃ 
● 露點(diǎn)（在水氣冷卻過程中最初發(fā)生結(jié)露的溫度） 
測量精度：＜±1℃ 
分辨率：±0.01℃ 
小結(jié)：智能傳感器的品種很多，由于篇幅的關(guān)系只能選擇其中一二簡述，更多的是需要結(jié)合實際應(yīng)用的需要去選擇。智能傳感器集成信息采集、信息傳輸和信息處理強(qiáng)大功能，必將成為自動控制的主流選擇，工農(nóng)生產(chǎn)的自動控制需要它，軍工航天航空的自動控制需要它，人類的日常生活的電子產(chǎn)品也需要它。智能傳感器的前景遠(yuǎn)大，產(chǎn)品豐富多彩。智能傳感器將為人類創(chuàng)造更美好的未來！