智能傳感器是一種從物理環(huán)境獲取輸入并使用內(nèi)置計(jì)算資源在檢測到特定輸入時(shí)執(zhí)行預(yù)定義功能然后在傳遞數(shù)據(jù)之前處理數(shù)據(jù)的設(shè)備。

智能傳感器可以更準(zhǔn)確、更自動化地收集環(huán)境數(shù)據(jù)，并在準(zhǔn)確記錄的信息中減少錯誤噪音。這些設(shè)備用于各種環(huán)境中的監(jiān)視和控制機(jī)制，包括智能電網(wǎng)、戰(zhàn)場偵察、探索和許多科學(xué)應(yīng)用。

智能傳感器也是物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 中不可或缺的重要元素，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)日益普遍的環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境中，幾乎任何可以想象的東西都可以配備唯一標(biāo)識符，并能夠通過互聯(lián)網(wǎng)或類似網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。智能傳感器的一種實(shí)現(xiàn)方式是作為無線傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò) (WSAN) 的組件，其節(jié)點(diǎn)數(shù)量可以達(dá)到數(shù)千個(gè)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都與一個(gè)或多個(gè)其他傳感器和傳感器集線器以及單個(gè)執(zhí)行器相連。

計(jì)算資源通常由低功耗移動微處理器提供。智能傳感器至少由傳感器、微處理器和某種通信技術(shù)組成。計(jì)算資源必須是物理設(shè)計(jì)不可或缺的一部分——僅發(fā)送其數(shù)據(jù)以進(jìn)行遠(yuǎn)程處理的傳感器不被視為智能傳感器。

智能傳感器包含三個(gè)組件：捕獲數(shù)據(jù)的傳感器，以及通過編程和通信功能計(jì)算傳感器輸出的微處理器。

除了主傳感器之外，智能傳感器還可能包括其他幾個(gè)組件。這些組件可以包括傳感器、放大器、勵磁控制、模擬濾波器和補(bǔ)償。智能傳感器還包含軟件定義元素，可提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字處理和與外部設(shè)備通信等功能。

智能傳感器如何工作？

智能傳感器將原始基礎(chǔ)傳感器與集成計(jì)算資源聯(lián)系起來，使傳感器的輸入能夠得到處理。

基礎(chǔ)傳感器是提供傳感能力的組件。它可能被設(shè)計(jì)用來感應(yīng)熱、光或壓力。通常，基礎(chǔ)傳感器會產(chǎn)生一個(gè)模擬信號，在使用之前必須對其進(jìn)行處理。這就是智能傳感器的集成技術(shù)發(fā)揮作用的地方。板載微處理器濾除信號噪聲并將傳感器信號轉(zhuǎn)換為可用的數(shù)字格式。

智能傳感器還包含集成通信功能，使它們能夠連接到專用網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)。這使得能夠與外部設(shè)備進(jìn)行通信。

智能傳感器有什么用？

智能傳感器有無數(shù)的用例。它們在工業(yè)環(huán)境中非常常用，并且是工業(yè) 4.0背后的驅(qū)動力。

工廠經(jīng)常使用智能溫度傳感器來確保機(jī)器不會過熱，并使用振動傳感器來確保機(jī)器不會因振動而松動。智能傳感器還可以實(shí)現(xiàn)過程控制，例如監(jiān)控過程（例如制造物品），并進(jìn)行可能需要的任何調(diào)整以滿足質(zhì)量或生產(chǎn)目標(biāo)。這曾經(jīng)是一個(gè)手動過程，但智能傳感器可用于自動化過程控制。

智能傳感器在現(xiàn)代安全系統(tǒng)中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。熱成像傳感器可用于檢測入侵者的體溫。同樣，智能鎖、運(yùn)動傳感器和門窗傳感器等設(shè)備通常連接到公共網(wǎng)絡(luò)。這使安全傳感器能夠協(xié)同工作，繪制出當(dāng)前安全狀態(tài)的綜合圖。

有哪些不同類型的智能傳感器？

工業(yè)環(huán)境中使用的智能傳感器主要有五種類型。盡管當(dāng)今使用的專用傳感器有很多種，但它們通常基于五種傳感器中的一種。

液位傳感器。液位傳感器用于測量容器中占用的空間體積。車輛的燃油表可能連接到液位傳感器，用于監(jiān)控油箱中的燃油液位。

溫度傳感器。溫度傳感器是一種可以監(jiān)控組件溫度的傳感器，因此可以在必要時(shí)采取糾正措施。例如，在工業(yè)環(huán)境中，可以使用溫度傳感器來確保機(jī)器不會過熱。

壓力傳感器。壓力傳感器通常用于監(jiān)測管道中氣體或液體的壓力。壓力突然下降可能表明存在泄漏或流量控制問題。

紅外傳感器。一些紅外傳感器，例如用于熱像儀或非接觸式紅外溫度計(jì)的傳感器，用于溫度監(jiān)測。其他紅外傳感器是光學(xué)傳感器，調(diào)諧到使它們能夠看到紅外光譜中的光的頻率。這些類型的傳感器用于醫(yī)療設(shè)備，例如脈搏血氧儀，以及設(shè)計(jì)用于遠(yuǎn)程控制的電子設(shè)備。

接近傳感器。接近傳感器用于檢測人或物體相對于傳感器的位置。在零售環(huán)境中，接近傳感器可以跟蹤顧客在整個(gè)商店的移動。

智能傳感器與基礎(chǔ)傳感器有何不同？

智能傳感器包括嵌入式數(shù)字運(yùn)動處理器 (DMP)，而基礎(chǔ)傳感器則沒有。DMP 本質(zhì)上只是一個(gè)集成到傳感器中的微處理器。它使傳感器能夠執(zhí)行傳感器數(shù)據(jù)的板載處理。這可能意味著對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化、過濾噪聲或執(zhí)行其他類型的信號調(diào)節(jié)。在任何情況下，智能傳感器都會在與外部設(shè)備進(jìn)行任何通信之前執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)字處理。

基本傳感器只是一個(gè)傳感器，它沒有配備 DMP 或其他使其能夠處理數(shù)據(jù)的計(jì)算資源。智能傳感器產(chǎn)生隨時(shí)可用的輸出，而基礎(chǔ)傳感器的輸出是原始的，通常必須轉(zhuǎn)換成可用格式。

智能傳感器通常優(yōu)于基礎(chǔ)傳感器，因?yàn)樗鼈儼ū镜靥幚砟芰Α＜幢闳绱耍谀承┣闆r下使用基礎(chǔ)傳感器可能更有利。如果工程師正在設(shè)計(jì)設(shè)備并需要完全控制傳感器輸入，那么使用基礎(chǔ)傳感器可能比使用智能傳感器更有意義。基本傳感器的成本也低于智能傳感器，因?yàn)樗鼈儼慕M件更少。

盡管智能傳感器通常與工業(yè)設(shè)備相關(guān)聯(lián)，但沒有智能傳感器就不可能存在物聯(lián)網(wǎng)。