智能傳感器技術初析

現代信息社會需要更多（duō）的智能控製，傳感器是構建現代信息係統的重要（yào）組成部分。傳感器從簡單的非電量（liàng）信息采集轉向智能化信息采集和（hé）處理（lǐ），成為人（rén）類日常生活不可缺少的一（yī）部分，更是工業自動化控製的技術關鍵。沒有傳感器就不能構成（chéng）完整的智能（néng）控製係統。 
1、關（guān）於智能傳感器： 
智能傳感器包括信息采集、信（xìn）息傳輸（shū）和信息處理三大（dà）部分，它們相當於人（rén）類感官的手（shǒu）、眼、口、鼻、耳、皮膚、毛發，人類的神經網絡，人類的聰（cōng）慧（huì）大腦。由此組成一（yī）個完整的係統就能實現智能化。
   今（jīn）天的電子技術設計和生產智能傳感器（qì）已（yǐ）經相（xiàng）對容易，特別是半導體集成電路技術和MEMS技術完全可以滿足（zú）智能傳感（gǎn）器（qì）的設計和工業化生產的需要（yào）。我們可以用（yòng）MEMS技術和集成電路技術大批量、低成本地生產各種壓力（lì）、加速度、溫度、熱（rè）敏、光敏（mǐn）、紅外等等電子傳感器，還可以用集成電路技術大批量、低成本地生產各種電量轉換、傳輸、信號放大、信號處理、模數與數模轉（zhuǎn）換、信（xìn）息存儲、無線收發等功（gōng）能的專（zhuān）用集成（chéng）電路，並將電子傳（chuán）感（gǎn）器與信號傳輸、處理的集成電路（lù）合成（chéng）在一個單元的封裝裏，使之應用十分簡便，可以將整個（gè）控製係（xì）統做得十分精密、小巧。
智能傳感器的最（zuì）大特（tè）點就是將=傳感器檢測信息的功能與（yǔ）微處理器的信息處理功能有機地（dì）融合在一起。從一定（dìng）意義上講，它具有類似於人工智能的作用。智能傳感（gǎn）器具（jù）有自校準和自診斷功能，智能傳感器不僅能自動檢測各種被測參數，還（hái）能（néng）行自動調零、自動（dòng）調平衡、自動校準，智（zhì）能傳感器還能（néng）設（shè）置自標（biāo）定功能；具有數據存儲、邏輯判斷和信息處理功能，能對被測量進行信號調理或信號（hào）處理（lǐ）（包括對信號進行預處理、線性化，或對溫度、靜壓力等參數進行自動（dòng）補償等）。智（zhì）能傳感器具有組態功（gōng）能（néng）使用靈活，在智能（néng）傳感器係統中（zhōng）可設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（gǎn）器的（de）硬件模（mó）塊（kuài）和（hé）軟件模塊的組合狀態，完（wán）成不同的測量功（gōng）能；智能傳感器（qì）具有雙向通信功能，能直接與微處理器（μP）或單（dān）片機（μC）通信、使用。 典型產（chǎn）品實例 多（duō）功能濕度-溫度-露（lù）點智能傳感器是工業自（zì）動化控製係統常用的智能傳感器之一。如SHT11/15型（xíng）高精度（dù）、自校準、多功（gōng）能智能傳感器能同時（shí）測量相對濕度、溫度和露點等參數，兼有數字濕（shī）度計、溫度計和露點計這三種儀表的功能，可廣泛用於工農業生產、環境（jìng）監測、醫（yī）療儀器、通風及空調設備（bèi）等領域。 
SHT11/15型（xíng）智能傳感器係統，外形（xíng）尺寸僅為7.62mm（長）×5.08mm（寬）×2.5mm（高），質量隻有0.1g，其體積（jī）與一個大火柴頭相（xiàng）近。 
SHT11/15型智能傳感器是用環氧（yǎng）樹脂固封在PCB板上的。SHT11/15型智能傳感器表麵有一（yī）個可與外界交流的窗口，將外界環境中的溫度（dù）、濕度導入內部的相對濕度（dù）傳感器和溫度傳感器。 
SHT11/15型（xíng）智（zhì）能傳感器內部由微型（xíng）加熱器、相（xiàng）對濕度傳感器和溫度傳感（gǎn）器、信號（hào）放大器、14位A/D轉換器（模數轉（zhuǎn）換（huàn））、校準存儲器、易失（shī）存儲器、控製單元、CRC存儲器、低電壓檢測電路、狀態寄存器、串行接口等12個功能模塊組成。它能（néng）完成自動對環境溫度、濕度的（de）檢（jiǎn）測，非電量信號轉（zhuǎn）電量信號，微弱信號的放大，模數轉換（huàn），信號處理，控製信號輸出等功能。
該係統能（néng）測量並顯示出相（xiàng）對濕度、溫度（dù）和露點。SHT15作為從機，89C51單片機作（zuò）為主機，二者通過串行總線進行通信。分別用數字顯示被測（cè）現場的（de）相對濕度、溫度、露點（diǎn）。整個係統十分（fèn）簡潔，使用方便。
SHTxx是一種單芯片的相對濕（shī）度（dù）和溫度多（duō）傳感器模塊，包括一個校準數字輸出。工業CMOS工藝中的應用專利的微加工技術（CMOSens®技術），確保高的可靠性和出色的長期穩（wěn）定性。此傳感（gǎn）器包（bāo）括一個電容式聚合物的傳（chuán）感元件相（xiàng）對濕度和溫度傳感器的能（néng）帶隙。被測信號經放大後（hòu）無縫地連（lián）接到一個14位模擬數字轉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（hào）質量（liàng）傳遞和處理，快速響應時間和對外部（bù）幹擾（EMC）不敏感，因而具有一個有競爭力的價格。每個SHTxx是單獨校（xiào）準精確的（de）濕度室與冷鏡濕度計作為參考。校準係數編程到OTP存儲器。這些係（xì）數過程（chéng）中在內部使用來自（zì）傳感器的信號的測量來校準。2線（xiàn）串行接口與內部的電壓調（diào）節可以方便（biàn）、快捷地在係統集成。它的小（xiǎo）尺寸和低功耗使其成為現（xiàn）代自動（dòng）化工業控製的最終選擇，可以使用在最苛（kē）刻的環境中。 
SHTxx相對濕度／溫度測試（shì）係統主要技術參數： 
● 相對濕度（空氣中所含壓（yā）強與該溫度下飽和水蒸氣的壓強之（zhī）比，通常用（yòng） 
百分數表示） 
測量範圍：0％～99.99％RH； 
測量精度：±2％RH 
分辨率：0.01％RH 
● 溫度： 
測量範（fàn）圍：－40℃～＋123.8℃ 
測（cè）量精度（dù）：±1℃ 
分辨率：0.01℃ 
● 露點（在水氣冷（lěng）卻過程中最（zuì）初發生結露的溫度） 
測量精（jīng）度（dù）：＜±1℃ 
分辨率：±0.01℃ 
小結：智（zhì）能傳（chuán）感器的品種很多，由於（yú）篇幅的關係隻能選擇其中一二簡（jiǎn）述（shù），更多的是需要結合實際應用的需要去選擇（zé）。智能傳感器集成信息采集、信息傳輸和信息處理（lǐ）強大（dà）功能，必將成（chéng）為自動控（kòng）製的主流選擇，工農生產的自動控製需要它，軍工航天航空的自動控製需要它，人類的日常生活的電子產品也需要它。智能傳感器的前景遠大，產品豐富多彩。智能（néng）傳感器將為人類創造更美好的未來！