1.2.1 基本概念
智能传感器概念最早由美国宇航局在研发宇宙飞船过程中提出,并于1979年形成产品。宇宙飞船上需要大量的传感器不断向地面或飞船上的处理器发送温度、位置、速度和姿态等数据,即便使用一台大型计算机,也很难同时处理如此庞大的数据量。何况飞船又限制计算机的体积和质量,因此希望传感器本身具有信息处理功能,于是将传感器与微处理器结合,就出现了智能传感器,架起了物理世界与信息世界的桥梁。
目前全球对智能传感器还没有统一定义。电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)从最小化传感器结构的角度,把智能传感器定义为:能提供受控量或待感知量大小且能典型简化其应用于网络环境的集成的传感器。我国在2017年制定国家标准GB/T 33905—2017,把智能传感器定义为:具有与外部系统双向通信手段,用于发送测量、状态信息,接收和处理外部命令的传感器。
智能传感器是一种对被测对象的某一信息具有感受、检出的功能;能学习、推理判断处理信号;并具有通信及管理功能的一类新型传感器。智能传感器有自动校零、标定、补偿、采集数据等能力。其能力决定了智能化传感器还具有较高的精度和分辨率、较高的稳定性及可靠性、较好的适应性,相比于传统传感器还具有非常高的性价比。
早期的智能传感器将传感器的输出信号经处理和转化后由接口送到微处理机进行运算处理。19世纪80年代的智能传感器主要以微处理器为核心,把传感器信号调节电路、微电子计算机存储器及接口电路集成到一块芯片上,使传感器具有一定的人工智能。19世纪90年代,智能化测量技术有了进一步的发展,使传感器实现了微型化、结构一体化、阵列式、数字式,使用方便、操作简单,并具有自诊断功能、记忆与信息处理功能、数据存储功能、多参量测量功能、联网通信功能、逻辑思维及判断功能。智能传感器大体上可以分三种类型:具有判断能力的传感器;具有学习能力的传感器;具有创造能力的传感器。