智能傳感器的結(jié)構(gòu)可以是集成的,也可以是分離式,按結(jié)構(gòu)可以分為集成式、混合式和模塊式三種形式。集成智能傳感器是將一個(gè)或多個(gè)敏感器件與微處理器、信號(hào)處理電路集成在同一硅片上,集成度高,體積小。這種集成的傳感器在目前的技術(shù)水平下還很難實(shí)現(xiàn)。將傳感器和微處理器、信號(hào)處理電路作在不同的芯片上,則構(gòu)成混合式的智能傳感器(HybridSmart2Sensor)。目前這類結(jié)構(gòu)較多。初級(jí)的智能傳感器也可以有許多互相獨(dú)立的模塊組成,如將微計(jì)算機(jī)、信號(hào)調(diào)理電路模塊、輸出電路模塊、顯示電路模塊和傳感器裝配在同一殼體內(nèi),則組高,體積較大,但在目前的技術(shù)水平下,仍不失為一種實(shí)用的結(jié)構(gòu)形式。
3、多功能傳感器
多功能傳感器能轉(zhuǎn)換兩種以上的不同物理量。例如,使用特殊的陶瓷把溫度和濕度敏感元件集成在一起,作成溫濕度傳感器;把檢測(cè)鈉離子和鉀離子的敏感元件集成在一個(gè)基片上,制成測(cè)量血液中離子成分的傳感器;將檢測(cè)幾種不同氣體敏感元件用厚膜制造工藝作在同一基片上,制成檢測(cè)H2S、C8H18、NH3、C20H20O四種氣體的多功能傳感器;在同一硅片上制作應(yīng)變計(jì)和溫度敏感元件,制成同時(shí)測(cè)量壓力和溫度的多功能傳感器,該傳感器還可以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。此外,日本學(xué)者還研制出其它多功能傳感器,如測(cè)量溫濕度和風(fēng)速,測(cè)量物體表面光潔度和溫度的傳感器。有些多功能傳感器是混合式的,分別制作幾個(gè)傳感器并組裝起來。多功能傳感器和微處理機(jī)、信號(hào)處理電路結(jié)合起來,則組成多功能智能傳感器。
4、智能傳感器和多功能傳感器的應(yīng)用
智能傳感器最早應(yīng)用在航天領(lǐng)域。宇宙飛船中需要測(cè)量大量參數(shù),有反映運(yùn)行軌道的速度、加速度、姿態(tài)、方位等參數(shù),有反映宇航員生存環(huán)境的溫度、濕度、氣壓、空氣成分等參數(shù),因此需要大量的傳感器。這些大量的原始數(shù)據(jù)若直接送到計(jì)算機(jī)中,無疑會(huì)增加主計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān),影響處理速度。為了提高效率和可靠性,采用分布處理的方法,即將這些數(shù)據(jù)先經(jīng)過各自的處理系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理,然后再傳送至主機(jī)進(jìn)行集中處理。這就是在美國(guó)宇航局開發(fā)宇宙飛船時(shí)所開發(fā)的智能傳感器。由于智能傳感器和多功能傳感器的功能強(qiáng),集成度高,體積小,因此可以大大減少傳感器的數(shù)量和連接電纜線的重量,這恰是導(dǎo)彈、衛(wèi)星、宇宙飛船等飛行器所需要的,所以它們?cè)诤娇蘸教祛I(lǐng)域中起著非常重要的作用。
在工業(yè)生產(chǎn)中,隨著生產(chǎn)過程自動(dòng)化的發(fā)展,采集的數(shù)據(jù)越來越多,需要使用大量傳感器和計(jì)算機(jī)。特別是需要智能傳感器。
智能傳感器和多功能傳感器在機(jī)器人中有廣闊的應(yīng)用前景。如視覺傳感器、觸覺傳感器、力覺傳感器、接近覺傳感器等。特別是智能機(jī)器人,需要根據(jù)采集的信息進(jìn)行識(shí)別、判斷、決策。智能傳感器如同人的五官,可以使機(jī)器人具有感知功能?,F(xiàn)在一些國(guó)家在研究開發(fā)可以識(shí)別物體形狀的觸覺傳感器,分辨不同氣體的嗅覺傳感器。
隨著智能傳感器和多功能傳感器的發(fā)展,它們將在工業(yè)、科技、國(guó)防等各個(gè)部門得到更廣泛的應(yīng)用。
5、現(xiàn)狀與發(fā)展