《传感器与检测技术》第十三章智能传感器与检测技术的发展
传感器与检测技术第13章Smart传感器
2．Smart差压传感器
图13-4所示为Smart差压传感器，由基本传感 器、微处理器和现场通信器组成。传感器采用扩 散硅力敏元件，它是一个多功能器件，即在同一 单晶硅芯片上扩散有可测差压、静压和温度的多 功能传感器[图13-4（a）]。该传感器输出的差 压、静压和温度三个信号经前置放大、A/D变换， 送入微处理器中。其中静压和温度信号用于对差 压进行补偿，处理后的差压数字信号再经D/A变 成4～20mA的标准信号输出，也可经由数字接 口直接输出数字信号[图13-4（b）]。
第13章 Smart传感器
13.1 Smart传感器的概念 和特点 ① 智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析 和调节，能够对所测的数值及其误差进行补偿， 而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助 于一览表对非线性信号进行线性化处理，借助于 软件滤波器对数字信号滤波。此外，还能够利用 软件实现非线性补偿或其他更复杂的环境补偿， 以改进测量精度。 ② 智能化传感器具有自诊断和自校准功能，可以 用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件 时，它将发出告警信号，并根据其分析器的输入 信号给出相关的诊断信息。当智能化传感器由于 某些内部故障而不能正常工作时，它能够借助其 内部检测链路找出异常现象或出现故障的部件。
13.2.1 Smart传感器基本 传感器 基本传感器是构成Smart传感器的基础，它在很 大程度上决定着Smart传感器的性能。因此，基 本传感器的选用、设计至关重要。近十余年来， 随着微机械加工工艺的逐步成熟，相继加工出许 多实用的高性能微结构传感器，不仅有单参数测 量的，还开发了多参数测量的。 硅材料的许多物理效应适于制作多种敏感机理的 固态传感器，这不仅因为硅具有优良的物理性质， 也因为它与硅集成电路工艺有很好的相容性。与 其他敏感材料相比，硅材料更方便制作多种集成 传感器。当然，石英、陶瓷等材料也是制作先进 传感器的优良材料。这些先进传感器为设计 Smart传感器提供了基 １．标度变换 在被测信号变换成数字量后，往往还要变换成人 们所熟悉的测量值，如压力、温度、流量等。 2．数字调零 在实际应用中，常常采用各种程序来实现偏差校 准，称为数字调零。 3．非线性补偿 传感器的输入-输出特性往往有一定的非线性，为 此必须对其进行补偿和校正。 4．温度补偿
第十三章智能传感器与检测技术的发展详解
（2）传感器网络的应用
①军事侦察：采集尽可能多的有关敌方部队的移动、布防 和其他相关信息； ②危险品监测：监测化学物品、生物物品、放射性物品、 核物品和爆炸性物品等； ③环境监测：检测平原、森林和海洋的环境变化情况； ④交通监控监控：高速公路的交通状况和城市交通的拥堵 情况； ⑤公共安全：提供购物中心、停车场和其他公共设施的安 全监测； ⑥车位管理：实现停车场车位检测和管理。
全国高等职业教育规划教材 省级精品课程配套教材
传感器与检测技术
董春利 主编 潘洪坤 执笔
大连职业技术学院电气电子工程系
2008年3月
第十三章 智能传感器与检测技术的发展
13.1 智能传感器 13.2 检测技术的新技术发展
第一节 智能传感器
一、智能传感器概述
国际电气电子工程师学会（IEEE）的定义：
1．智能传感器的功能
从功能上，智能传感器是具备了记忆、分析和思考能力，输 出期望值的传感器。 1）能提供更全面、更真实的信息，消除异常值、例外值。 2）具有信号处理包括温度补偿、线性化等功能。 3）随机调整和自适应。 4）一定程度的存储、识别和自诊断。 5）含有特定算法并可根据需要改变算法。 这种传感器不仅在物理层面上检测信号，而且在逻辑层面上 对信号进行分析、处理、存储和通信。 相当于具备了人类的记忆、分析、思考和交流的能力，即具 备了人类的智能。所以称之为智能传感器。
P3
嵌入式微处 理器及软件
转换 定位器
P4 T L
输入 输出 输入 输出
阀前压力 阀后压力
P1
P2
2．智能调节阀系统的智能 （1）控制智能 （2）通信智能 （3）诊断智能 （4）保护智能
第十三章智能传感器与检测技术的发展详解
3．汽车制动性能检测仪
第二节 检测技术的新技术发展
一、检测技术的发展趋势
发展变化包括； ①组传感器的复合检测技术 ②微机械量检测技术 ③智能传感器技术和智能仪表 ④计算机多媒体化的虚拟仪表 ⑤传感器、变送器和调节器的网络化。
1．检测领域新技术及其相互关系
1）软测量 2）在测量缺乏明确模型、内部作用机理非常复杂 3）虚拟仪器 4）新材料、新传感器件
典型的数字信号处理硬件：
（1）微控制器MCU （2）数字信号处理器DSP （3）专用集成电路ASIC （4）场编程逻辑门阵列FPGA （5）微型计算机
2．计算型智能传感器基本结构
计算型智能传感器基本结构图
三、生物传感器
1．生物传感器的定义与发展
第一代生物传感器为血糖测试用酵素电极。 第二代的生物传感器定义为使用抗体或受体蛋白当分子识 别组件，换能器的选用则朝向更为多样化，诸如场效半导 体(FET)，光纤(FOS)，压晶体管(PZ)，表面声波器(SAW) 等。 第三代的生物传感器定位在更具携带式，自动化，与实时 测定功能。
2．基于新技术的检测仪器的特点
1）新型传感元件的研制 2）新的测量方法和它在微处理器硬件和软件平台 上的实现 3）新型自动测量单元，是系统往往采用多传感器 技术
二、检测新技术简介 1．软测量技术
（1）软测量的概念 软测量是指利用一些容易测得的过程参数或物理 参数，借助于测量模型，由程序或神经元网络计 算出难以直接测量的过程参数。
3．生物传感器的主要应用 （1）发酵工业 （2）食品工业 （3）医学领域 （4）环境监测
4．生物传感器的未来发展 （1）功能全微型化 （2）智能化 （3）生物传感器发展的条件
传感器技术的发展与应用
传感器技术的发展与应用前言现在的世界变得越来越科技化，生活中也越来越多的智能设备出现在我们的身边，这其中的关键技术之一就是传感器。
本文将探讨传感器技术的发展历程及其应用领域。
传感器技术的发展传感器技术的起源可以追溯到19世纪初的磁力传感器和光电传感器。
它们的出现标志着电子和自动化技术在某种程度上开始走向成熟。
然而，初期的传感器仍存在着许多缺陷，如精度不高、不稳定等问题。
直到上世纪50年代中期，才随着半导体技术和微电子技术的发展，传感器才真正开始进入一个全新的阶段。
从那时起，各种新型传感器不断涌现，如压力传感器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器、流量传感器、运动传感器等等。
这些传感器的诞生不仅极大地推动了应用领域的发展，也为后来的科学技术提供了无尽的灵感和思路。
目前，一些传感器甚至可以检测非常微小的物理量和化学变化，比如超灵敏传感器可以感应到物质中微观的结构变化，微型传感器可以检测到生物体内的细胞变化。
传感器的灵敏度和精度比以前有了质的飞跃。
传感器技术的应用领域目前，传感器的应用范围非常广泛，从工业、医疗、机器人、智能家居到智慧城市等等均有广泛的应用。
这里我们将介绍一些比较典型的应用领域。
1. 工业控制在工业制造领域中，传感器的应用包括机械运转状态监测、设备温度、压力、湿度、微荷重等参数的测量以及环境监测等。
例如，通过传感器采集机器人的运动数据，可以改进生产线的排布和提高效率。
另外，电力、石化、矿山等领域也广泛应用传感器技术。
2. 医疗健康在医疗健康领域，传感器可用于连续监测患者体温、心率、血压、脉搏和呼吸等指标。
这些传感器可以连接至移动设备和计算机系统，以便在医生远程诊断和治疗患者时实时监控患者的健康状况。
此外，传感器还可以用于开发智能床垫、健身器材、电子健康产品等等，这些都是切实可行的解决方案，可以帮助人们更好地掌握自己的健康状态。
3. 智能家居在智能家居应用方面，传感器可以用来监测空气质量、温度、湿度等因素，并且根据收集到的数据来自主调节室内的温度，使人们可以更加舒适地生活和工作。
1.《传感器与智能检测技术》0绪论教学教案
复习本节课所讲知识点
『教学后记』
『授课内容』
一、传感器与智能检测技术的发展
1.传感器的发展
2.智能检测技术的发展
二、传感器与智能检测技术基础
1.传感器的定义与作用
2.传感器的组成
3.智能检测技术基础
三、课程性质及主要任务
【课堂提问】
人类社会的每一次技术革命都促进了检测技术的发展，大家知道四次工业革命都是什么，每次工业革命的标志是什么？
教学重点
1.掌握传感器的定义与作用。
2.熟悉传感器的组成及分类。
教学难点
传感器的分类。
参考教材
《传感器与智能检测技术》秦洪浪 郭俊杰主编 机械工业出版社ISBN978-7-111-65262-5
教
学
内
容
『新课导入』
美国宇航局在研发宇宙飞船过程中发现宇宙飞船上需要用大量的传感器不断向地面发送温度、位置、速度和姿态等数据信息，用一台大型计算机很难同时处理如此庞杂的数据，于是需要把CPU分散化，从而提出智能化传感器和智能检测技术。
【课堂讨论】
在我们日常生活中有哪些产品用到了智能传感器？
【引入案例】
传感器的历史可以追溯到远古时代，公元前1000年左右，中国的指南针、记里鼓车已开始使用。埃及王朝时代开始使用的天平，一直延用到现在。
【多媒体演示】
多媒体课件见教材配套教学PPT
『课堂小结』
传感器与智能检测技术是一门涉及多种学科的综合技术，是当今世界正在发展中的高新技术。
《传感器与智能检测技术》课程教案来自授课章节绪论0.1传感器与智能检测技术的发展
0.2传感器与智能检测技术基础
0.3课程性质及主要任务
建议课时
传感器与检测技术
传感器与检测技术在当今的工业环境中，传感器和检测技术扮演着至关重要的角色。
随着科技的不断发展，传感器和检测技术已经成为现代工业自动化、智能化和高效化的重要支撑。
一、传感器：感知世界的触角传感器是一种能够感知并响应外部环境变化（如温度、湿度、压力、光照等）的装置。
在工业自动化领域，传感器能够实时、准确地感知生产过程中的各种参数，如温度、压力、物位等，从而为生产过程提供重要的反馈信息。
1、1传感器的种类和应用根据不同的应用需求，传感器可以被分为多种类型，如热敏传感器、压力传感器、光学传感器等。
这些传感器广泛应用于各种工业生产过程中，帮助企业实现生产过程的自动化和智能化。
1、2传感器的发展趋势随着科技的进步，传感器的性能和精度不断提高，同时也在向小型化、集成化和网络化方向发展。
未来的传感器将更加智能，能够适应更复杂、更恶劣的环境。
二、检测技术：洞察生产的眼睛检测技术是利用各种物理原理和方法，对生产过程中的各种参数进行测量和判断，以确保生产过程的稳定和产品的质量。
2、1检测技术的种类和应用检测技术涵盖了多个领域，如化学分析、物理测量、生物检测等。
在工业生产中，检测技术主要用于对原材料、半成品和成品的质量进行检测和控制，以确保产品的质量和性能。
2、2检测技术的发展趋势随着人工智能和大数据技术的发展，检测技术也在向智能化和自动化方向发展。
未来的检测技术将更加高效、准确和可靠，能够适应各种复杂和恶劣的环境。
三、传感器与检测技术在工业中的应用在石油化工、电力、制药等行业中，传感器和检测技术的应用非常广泛。
例如，在石油化工行业中，传感器能够实时感知生产过程中的温度、压力等参数，而检测技术则能够对原材料和产品的质量进行严格把控。
在电力行业中，传感器能够对设备的运行状态进行监测，而检测技术则能够对排放的气体和废水进行检测和控制。
在制药行业中，传感器能够对生产过程中的环境参数进行监测和控制，而检测技术则能够对药品的质量进行严格把关。
《传感器与智能检测技术》教材简介
传感器与智能检测技术是当代科技领域中备受关注的热点话题。
传感器作为智能检测技术的核心组成部分，其在现代科技、工业生产、医疗健康、环境监测等领域都具有重要的应用价值。
本文将从传感器的基本概念、分类和原理出发，深入探讨传感器与智能检测技术的关系，分析其应用现状和未来发展趋势，并共享个人对这一主题的理解和见解。
一、传感器的基本概念传感器是一种能够对周围环境的物理量或化学量进行感知，并能够将感知到的信息转化为电信号或其他形式的输出信号的装置。
传感器的主要功能是将非电信号转换为电信号，以便进行采集、传输和处理。
传感器的工作原理一般包括敏感元件、信号处理电路和输出装置等部分。
传感器的种类繁多，涵盖了光学传感器、气体传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器等多个领域。
二、传感器的分类和原理根据传感器对物理量或化学量的感知方式以及工作原理的不同，可以将传感器分为接触式传感器和非接触式传感器，以及电学传感器、光学传感器和化学传感器等不同类型。
根据传感器的应用领域和感知物理量的不同，还可以将传感器分为温度传感器、湿度传感器、压力传感器、流量传感器等多个子类别。
每种传感器都有其特定的工作原理和应用场景，例如光电传感器利用光敏元件对光信号进行感知，压力传感器利用应变片或压阻传感器对压力信号进行感知等。
三、传感器与智能检测技术的关系传感器是智能检测技术的关键组成部分，其通过感知周围环境的物理量或化学量，并将感知到的信息转化为电信号等输出信号，为智能检测技术提供了数据支持。
智能检测技术则通过对传感器输出信号的采集、传输和处理，实现对环境信息的智能感知、分析和判断，从而实现对目标物体的检测、识别和监测。
传感器与智能检测技术相互依存、相互促进，共同构成了智能化检测方案的核心。
四、传感器与智能检测技术的应用现状和未来发展趋势随着物联网、人工智能、大数据等新兴技术的快速发展，传感器与智能检测技术在工业生产、智能制造、智慧城市、医疗健康、环境保护等领域的应用不断拓展和深化。
《传感器原理及检测技术》课程教学大纲
2
实验
2
实验报告
17
实验2.
实验2.传感器综合性检测实验
多传感器的综合检测实验，制订多源实时数据传输和控制协议，实现宿主机对多传感器的数据获取和实时控制检测
M2,M4
4
实验
2
实验报告
18
实验3.
实验3.传感器探究性应用实验
（1）实验准备阶段：查阅所使用的传感器的DataSheet资料和应用案例，复习单片机和编程工具的相关操作，确定应用场景并给出其原理框图，准备开题表。
M1
2
讲授
3
自学/作业
11
第9章
第9章热电式传感器
热电传感器工作原理，结构与测量电路，热敏电阻的导电机理，结构，特性与主要参数，测量电路及应用，热释电型温度传感器、半导体集成温度传感器介绍。
M1
3
讲授
3
自学/作业
12
第10章
第10章光电式传感器
光电式传感器的工作原理及基本组成，内光电效应、外光电效应，光敏二极管，光敏三极管，光电池等。
44
适用专业
物联网工程
授课语言
中文
先修课程
电路与模拟电子技术、数字逻辑电路
课程简介
（必修）
《传感器原理及检测技术》是物联网工程专业的一门专业课程。本课程主要研究各类传感器的机理、结构、测量电路和应用方法，内容包括传感器的基本概念及特性、电阻应变式传感器、电容传感器、压电式传感器、压阻式传感器、热电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器、化学传感器、信号的放大调理及变换电路、传感器与微机接口技术等。课程特点是概念多、涉及面广、实用性强，是一门综合技术应用课程。
（2）实验实施阶段：要求结合应用场景和选择的传感器/单片机结合起来，形成一个具备一定应用价值的最小传感器系统。在这个过程中系统方案不限，硬件连接方式和软件环境配置不限，可以附加的自选动作不限。
传感器与检测技术第13章 新型传感器
13.1.3 智能传感器的实现
• 集成化实现
– 采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺 技术，利用半导体材料硅作为基本材料来制 作敏感元件，将信号调理电路、微处理器单 元等集成在一块芯片上构成的
非集成化实现
• 将传统传感器(采用非集成化工艺制作的 传感器，仅具有获取信号的功能)、信号 调理电路、带数字总线接口的微处理器 组合为一整体而构成的一个智能传感器 系统
STIM
基于IEEE1451.2和蓝牙标准 的无线网络传感器体系结构
13.4.4 网络传感器测控系 统体系结构
13.4.5 网络传感器的应用 前景
• 分布式测控：将网络传感器布置在测控现场，处于控 制网络中的最低级，其采集到的信息传输到控制网络 中的分布智能节点，由它处理，然后传感器数据散发 到网络中。网络中其他节点利用信息做出适当的决策， 如操作执行器、执行算法。 • 嵌入式网络：现有的嵌入式系统虽然已得到广泛的应 用，但大多数还处在单独应用的阶段，独立于因特网 之外。如果能够将嵌入式系统连接到因特网上，则可 方便、低廉地将信息传送到任何需要的地方。嵌入式 网络的主要优点：不需要专用的通信线路；速度快； 协议是公开的，适用于任何一种WEB浏览器；信息反 映的形式是多样化的等
智能传感器基本结构
13.1.1 智能传感器的特点
• • • • • 精度高 高可靠性与高稳定性 高信噪比与高分辨率 自适应性强 性能价格比高
13.1.2 智能传感器的作用
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • （1）提高测量精度 1）利用微型计算机进行多次测量和求平均值的办法可削弱随机误差的影响； 2）利用微型计算机进行系统误差补偿； 3）利用辅助温度传感器和微型计算机进行温度补偿； 4）利用微型计算机实现线性化，可以减少非线性误差； 5）利用微型计算机进行测量前的零点调整、放大系数调整和工作中周期调整 零点、放大系数。 （2）增加功能 1）利用记忆功能获取被测量的最大值和最小值； 2）利用计算功能对原始信号进行数据处理，可获得新的量值； 3）用软件的办法完成硬件功能，经济并减小体积； 4）对数字显示可有译码功能； 5）可用微型计算机对周期信号特征参数进行测量； 6）对诸多被测量可有记忆存储功能。 （3）提高自动化程度 1）可实现误差自动补偿； 2）可实现检测程序自动化操作； 3）可实现越限自动报警和故障自动诊断； 4）可实现量程自动变换； 5）可实现自动巡回检测。
传感器智能检测技术的应用与发展(二)2024
传感器智能检测技术的应用与发展（二）引言概述：传感器智能检测技术的应用与发展是当今物联网时代中的关键领域之一。
随着人工智能、大数据和云计算等技术的不断发展，传感器智能检测技术在各个行业中的应用愈发广泛。
本文将从以下五个大点出发，详细阐述传感器智能检测技术的应用与发展。
一、智能家居领域的应用1. 温湿度传感器的智能化应用2. 光线传感器的智能化应用3. 气体传感器的智能化应用4. 声音传感器的智能化应用5. 人体感应传感器的智能化应用二、智能交通领域的应用1. 路面传感器的智能化应用2. 车辆传感器的智能化应用3. 道路信号传感器的智能化应用4. 安全预警传感器的智能化应用5. 路况监测传感器的智能化应用三、智能工业领域的应用1. 温度传感器的智能化应用2. 压力传感器的智能化应用3. 液位传感器的智能化应用4. 位移传感器的智能化应用5. 功率传感器的智能化应用四、智能医疗领域的应用1. 血压传感器的智能化应用2. 心率传感器的智能化应用3. 血氧传感器的智能化应用4. 体温传感器的智能化应用5. 心电传感器的智能化应用五、智能农业领域的应用1. 水分传感器的智能化应用2. 土壤温度传感器的智能化应用3. 光照传感器的智能化应用4. 氮气传感器的智能化应用5. 生长环境传感器的智能化应用综上所述，传感器智能检测技术的应用与发展在智能家居、智能交通、智能工业、智能医疗和智能农业等领域中具有巨大的潜力。
随着技术的不断创新和进步，我们可以预见到在未来，传感器智能检测技术将会在更多领域中得到应用，并为人们的生活带来更多的便利和舒适。
智能传感器与传感系统的发展及应用
世界上第一个智能传感器是美 国霍尼韦尔（Honeywell）公司在 1983年开发的ST3000系列智能压 力传感器。它具有的多参数传感( 差压、静压和温度)与智能化的信 号调理功能 。
2、智能传感器的四大功能
➢具有自校准和自诊断功能。 ➢具有数据存储、逻辑判断和信息处理 功能 ➢具有组态功能，使用灵活 ➢具有双向通信功能，能直接与微处理 器（μP）或单片机（ μC ）通信。
每人的十指指纹都不相同，每个指纹一般都 有70-150个基本特征点，在两枚指纹中只要有 12-13个特征点吻合，即可认定为同一指纹。而 以此找出两枚完全一样的指纹需要120年，人类 人口按60亿计算，大概 需要300年才可能出现 重复的指纹。因此，想 找到两个完全相同的指 纹几乎是不可能的。
指纹图像的获取 取像设备主要有以下4种类型： ▲光学取像设备（例如微型三棱镜矩阵） ▲压电式指纹传感器 ▲半导体指纹传感器 ▲超声波指纹扫描仪。
3 智能传感器与传感系统的特点 智能传感器采用自调零、自补偿、自校准
等多项新技术，能达到高精度指标。
美国BB（BURR－BROWN）公司：XTR 系列精密电流变送器，转换精度 ±0.05％， 非线性误差±0.003％。
配套软件
生物识别 技术 在日常生活中，往往会出现这样一 些情况：钥匙丢了，进不了门；密码忘了 ，无法在ATM机上取钱；电脑中的重要 资料被他人非法复制了；手机被他人盗用 ……， 这些都给我们造成了很大的麻烦甚至损失 ，以上这一切都与身份识别有关。
指纹识别系统的电容传感器发出电子 信号，电子信号将穿过手指的表面和死性 皮肤层，直达手指皮肤的活体层(真皮层) ，直接读取指纹图案。由于深入真皮层， 传感器能够捕获更多真实数据，不易受手 指表面尘污的影响，提高辨识准确率，有 效防止辨识错误。
智能传感技术的发展与应用
智能传感技术的发展与应⽤本⽂对智能制造系统与设备⽣产、运⽤过程中智能传感技术的重要性、现状、发展与应⽤趋势等⾓度出发，阐述在当前产业智能化升级过程中充分利⽤智能传感技术的价值并给出发展和应⽤智能传感技术的⼀些建设性建议。
1 智能传感技术研究背景传感器是可以探知特定的物理量并遵循相关的定律（公式或函数等）转化为相应的输出量的装置或器材。
作为设备探知外界环境状态和变化情况的关键零件，传感器决定了设备获取外部信息的效率和⼴度，因⽽被视为装备智能化的物理基础，特别在诸多智能化程度较⾼的装备当中，传感技术是装备性能的⽀柱。
智能传感器具体原理是：对探知的物理量信息通过数模转化⽣成相应的模拟量信息输出，然后通过转换装置重新由模拟量信息转换为数字量信息，再由微处理器对相关信息执⾏运算、储备、关联等操作，或利⽤反馈电路反向调节传感器的有关设置，使之更好的与外部环境交互以更快更好地获取设备需要的信息。
通过辅以微处理器嵌⼊多元化的软件功能来处理复杂任务，可以有效优化传感器的复杂结构、降低传其制造难度，从⽽为智能传感器降本增效。
当前时代的显著特点便是设备具备⾼度信息化，因为要适⽤于多元化的应⽤场景、⽅便对外部环境信息的准确、⾼效感知，作为设备信息感知中枢的传感器不但要实现探知和传送信息的传统功能，还应具备对信息进⾏分析、关联、处置、储备和随时调⽤的能⼒。
为了实现以上功能，智能传感器相较于传统装置应实现功能升级，实现以下⼏个⽅⾯的功能：(1) ⾃补偿与⾃诊断功能；(2) 信息存储与记忆功能；(3) ⾃学习与⾃适应功能；(4) 数字输出功能。
智能传感技术作为⼯业化、信息化技术的关键技术，成为了诸多⾼新技术的发展瓶颈，是各⽅在技术领域争夺的制⾼点。
⼯业智能传感器技术是我国在国际前沿科技竞争过程中的重要⼀环。
智能型传感技术的蓬勃发展则始于上世纪末，微机技术的应⽤和普及赋予了传统传感器⼈⼯智能的特征[1]。
智能传感器⽤途⼴泛、门类众多，按测量对象可分为检测放射线、光、⼒、磁、声、湿度、温度、位置、流体流量流速等不同类型，每种检测同类物理量的传感器⼜包含多种应⽤、存在不⼀样的实现途径[2]。
智能传感器与传感器系统的发展及应用中国传感器科技信息网PPT文档112页
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
智能传感器与传感器系统的发展及应 用中国传感器科技信息网
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
谢谢！
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4．生物传感器的未来发展 （1）功能全微型化 （2）智能化 （3）生物传感器发展的条件
四、其他类型智能传感器
1．特殊材料型智能传感器 2．几何结构型智能传感器
五、智能传感器实例
1．智能压力传感器
2．气象参数测试仪
3．汽车制动性能检测仪
第二节 检测技术的新技术发展
一、检测技术的发展趋势
发展变化包括； ①组传感器的复合检测技术 ②微机械量检测技术 ③智能传感器技术和智能仪表 ④计算机多媒体化的虚拟仪表 ⑤传感器、变送器和调节器的网络化。
1．检测领域新技术及其相互关系
1）软测量 2）在测量缺乏明确模型、内部作用机理非常复杂 3）虚拟仪器 4）新材料、新传感器件
2．基于新技术的检测仪器的特点
3）混合集成方式：混合集成方式是将智能传感器的传感元 件、信号处理电路、微处理器等各个部分以不同的组合方 式分别集成在几个芯片上。然后封装在同一个外壳里。
典型的数字信号处理硬件：
（1）微控制器MCU （2）数字信号处理器DSP （3）专用集成电路ASIC （4）场编程逻辑门阵列FPGA （5）微型计算机
（2）软测量中传感器的模型 传感器模型可分为动态模型和静态模型 动态模型要用一组微分方程表达 ； 静态模型是系统输入输出在稳态时的关系
（3）软测量的应用举例
对于气固两相流中的固体粒子的质量流量，很难 用—个传感器直接测得，这时可以利用管道上的 压力传感器、温度传感器、测量内部摩擦噪声的 声音传感器，以及管道上其他的受该两相流体的 湿度、密度、粒子分布影响的接触或非接触式传 感器的输出，将这些传感器信号进行适当的处理 （如滤波预处理），送入通过实验回归得到的测 量公式，或送入通过训练得到的含有神经元网络 的运算单元，从而估算管道中实时的质量流量。
第十三章 智能传感器与检测技术的发展
13.1 智能传感器 13.2 检测技术的新技术发展
第一节 智能传感器
一、智能传感器概述
国际电气电子工程师学会（IEEE）的定义：
除产生一个被测量或被控量的正确表示之外 还同时具有简化换能器的综合信息 用于网络环境的功能的传感器
1．智能传感器的功能
先看一个智能传感器的例子（工作原理）
1．智能传感器的功能
从功能上，智能传感器是具备了记忆、分析和思考能力，输 出期望值的传感器。
1）能提供更全面、更真实的信息，消除异常值、例外值。 2）具有信号处理包括温度补偿、线性化等功能。 3）随机调整和自适应。 4）一定程度的存储、识别和自诊断。 5）含有特定算法并可根据需要改变算法。 这种传感器不仅在物理层面上检测信号，而且在逻辑层面上
2．虚拟仪器技术
（1）虚拟仪器的概念
虚拟仪器（VirtualInstruments）是以通用计算机及丰富的 信号处理模块库、通用的数据采集和总线接口模块库为平 台，集完整的测量、控制功能为一体的，具有完整的人机 使用界面的计算机测量与控制仪器系统。
对信号进行分析、处理、存储和通信。 相当于具备了人类的记忆、分析、思考和交流的能力，即具
备了人类的智能。所以称之为智能传感器。
2．智能传感器的层次结构
理想智能传感器的层次结构应是三层：
①底层，分布并行传感过程，实现被测信号的收集。 ②中间层，将收集到的信号融合或集成，实现信息处理。 ③顶层，中央集中抽象过程，实现融合或集成后的信息的知
此类智能传感器系统实现方式方便快捷，熟悉自动化仪表 与嵌入式系统设计的人都能入手。
2）集成化方式：集成化方式是采用微型计算机技术和大规 模集成电路工艺，把传感元件、信号处理电路、微处理器 集成在一个硅材料芯片上制成独立的智能传感器功能块。
作为商品已有多种集成化智能传感器，如单片智能压力传 感器和智能温度传感器等。
红外传感器将被检测目标的温度转为电信号，A／D后输入单片机 温度传感器将环境温度转换为电信号，经A／D变换后输入单片机 单片机中存放有红外传感器的非线性校正数据； 红外传感器检测的数据经单片机计算处理，消除非线性误差后， 可获得被测目标的温度特性与环境温度的关系； 供记录、显示、存储备用。
（2）生物催化型感应器 此类传感器之信号侦测并不在于分子辨认─结合的阶段，
而且当固定划分子与待测物反应后，产生生化代谢物质， 再经特定电极侦测特定代谢物后以电子讯号表现出来。
最为人所熟悉的为属第一代生物传感器的酵素电极。
3．生物传感器的主要应用
（1）发酵工业 （2）食品工业 （3）医学领域 （4）环境监测
1）新型传感元件的研制 2）新的测量方法和它在微处理器硬件和软件平台
上的实现 3）新型自动测量单元，是系统往往采用多传感器
技术
二、检测新技术简介 1．软测量技术
（1）软测量的概念 软测量是指利用一些容易测得的过程参数或物理 参数，借助于测量模型，由程序或神经元网络计 算出难以直接测量的过程参数。
2．计算型智能传感器基本结构 计算型智能传感器基本结构图
三、生物传感器
1．生物传感器的定义与发展
第一代生物传感器为血糖测试用酵素电极。 第二代的生物传感器定义为使用抗体或受体蛋白当分子识
别组件，换能器的选用则朝向更为多样化，诸如场效半导 体(FET)，光纤(FOS)，压晶体管(PZ)，表面声波器(SAW) 等。 第三代的生物传感器定位在更具携带式，自动化，与实时 测定功能。
识处ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
3．智能传感器的实现
有3条不同的途径： ①利用计算机合成方式，称作计算型智能。 ②利用特殊功能的材料，称作智能材料型。 ③利用功能化几何结构，称作智能结构型。
二、计算型智能传感器
1．计算型智能传感器构成方式
1）非集成化方式：非集成化传感器是把基本传感器、信号 处理电路和带数字总线接口的微处理器相隔一定距离组合 在一起，构成智能传感器系统。
2．生物传感器的分类
（1）生物亲和性传感器
当固定生物组件与待测定之分析物发生亲和性结合时，造 成生物分子形状改变与/或引起诸如荷电、厚度、质量、 热量或光学等物理量的变化。
此种经由分子辨认─结合类型的生物传感器有免疫传感器、 化学受体传感器等，其分析可为荷尔蒙、蛋白质、醣类、 抗原或抗体，而相对应的受体可为荷尔蒙受体、染剂、外 源凝集素(lectins)、抗体或抗原等。