張斌

摘 要：在當今社會工業(yè)化向信息化轉變的過程中，傳感器及其測量系統(tǒng)提供信息的作用日趨明顯。在不確定條件下，將各類傳感器的原始信息轉化為測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、分析系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)等系統(tǒng)的可用信息是傳感器接口的主要功能。傳感器接口電子技術決定了使用該傳感器的各類系統(tǒng)的功能，在國防、經濟、農業(yè)、工業(yè)、社會服務等領域都發(fā)揮著巨大作用，有著集成化、微型化、多維化、智能化、網絡化的前景。

關鍵詞：傳感器 接口 網絡化

中圖分類號：TN973.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（a）-0000-00

進入21世紀以來，傳感器接口電子技術正在朝著微型化、智能化、多功能化和網絡化等方向發(fā)展，傳感器接口電子技術的前景值得探究。

1 傳感器的概念

傳感器是一種能夠探測被測量的信號，并按照一定的規(guī)律將其轉化為特定的可用的輸出信號的測量裝置。一般地，由于電信號便于傳輸和處理，傳感器的輸出信號多為電信號，因此傳感器在狹義上是指將測量信號轉化為電信號的測量裝置。習慣上將傳感器按照被測量的性質進行分類，可分為力矩傳感器、轉速傳感器、壓力傳感器、加速度傳感器、速度傳感器、位移傳感器、濃度傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器等。

傳感器技術相當于人的感覺器官，與相當于人的大腦的計算機技術、相當于人的神經的通信技術并稱為現代信息技術的三大支柱。

2 傳感器接口的概念

傳感器接口主要是指傳感器的信號調節(jié)和轉換電路，即不包括內部敏感元件、傳感元件等器件的外部電路。其功能是實現將傳感器輸出的電信號轉換為有用的電信號，便于顯示、處理、記錄。

在傳感器應用于計算機時，才能真正實現工業(yè)監(jiān)測和自動控制系統(tǒng)的自動化和智能化的功能。因此傳感器接口電子技術也是實現傳感器和計算機之間連接的技術。介于傳感器與計算機之間的部分，統(tǒng)稱為輸入接口。其作用是可以將傳感器輸出的模擬信號轉換為數字信號，便于計算機識別。傳感器的接口電路（與微機相連）主要包括信號預處理電路、計算機接口、數據采集系統(tǒng)。其中，按照傳感器接口電路對不同傳感器信號的預處理方式不同，可將傳感器接口分為線性化電路、濾波電路、對數壓縮電路、電荷放大器、電橋電路、放大電路、阻抗變換電路、電流電壓轉換電路、電橋電路、有效值轉換電路、頻率電壓轉換電路等。

3 傳感器接口電子技術的前景

傳感器接口電子技術是傳感器技術的重要組成部分，是未來傳感器多樣化發(fā)展的關鍵技術。近年來，作為一種與現代技術密切相關的尖端技術，傳感器接口電子技術得到了較快的發(fā)展。傳感器接口電子技術的發(fā)展呈現著集成化、微型化、多維化、智能化、網絡化的巨大前景。

3.1 傳感器接口電子技術向集成化發(fā)展

集成化是傳感器接口技術重點的發(fā)展方向之一。集成化的主要原理是采用集成加工技術，將敏感器件、傳感器件、材料線路、放大器及其他輔助元件都集成在一個基片上，如集成霍爾傳感器、集成壓力傳感器、集成溫度傳感器等。這種傳感器具有體積小、重量輕、穩(wěn)定性及可靠性高、響應速度快的特點，而且，由于采用工業(yè)自動化生產，還可以使成本大大降低。傳感器接口集成化技術可以簡化電路設計、減少系統(tǒng)的部件，大大節(jié)省安裝調試的時間，在降低成本的同時增強了傳感器的可靠性，可廣泛應用于航空航天、醫(yī)學、生物、家電、汽車等各技術領域。

3.2 傳感器接口電子技術向微型化發(fā)展

在很多常規(guī)手段不易檢測的場合，要求傳感器盡可能小的尺寸，即傳感器的微型化要求。如彈載傳感器、人體腦室內、腰椎管內及體動脈管內的壓力傳感器。另一方面，微型化的傳感器還可以減少對被測量的影響，既可減少體積，又能提高抗干擾能力。近年來薄膜工藝發(fā)展較為迅速，在真空積淀、高頻濺射的基礎上發(fā)展了磁控濺射，對以薄膜應變片為材料的應變式傳感器的發(fā)展起到了巨大的推動作用。

3.3 傳感器接口電子技術向多維化發(fā)展

目前一般的傳感器只能獲取一個點的信息，而傳感器接口多維化電子技術可以利用電子掃描的方法，將多個傳感器單元連接在一起，以達到對三維空間復雜物體的狀態(tài)的識別。在科學技術告訴發(fā)展的今天，傳感器接口多維化電子技術正在向包含著時間系列的四維空間發(fā)展，在醫(yī)療等領域有著廣泛的應用前景。

3.4 傳感器接口電子技術向智能化發(fā)展

傳感器接口智能化電子技術客服了以往傳感器被動的單純信號檢測難題，具有檢測、判斷、鑒定、信息處理和通信功能。近年來，傳感器幾口智能化技術開始同人工智能相結合，創(chuàng)造出了基于專家系統(tǒng)、人工神經網路、模糊推理等人工智能技術的高度之智能傳感器。未來傳感器接口電子技術的智能化前景為：

（1）能夠進行自動補償，以提高精度；（2）具有自檢、自診斷和自校準功能，通過對環(huán)境的判斷和自診斷，進行零位和增益等參數的調整。當智能傳感器因內部發(fā)生故障不能正常工作時，傳感器接口智能化技術能夠借助其內部的檢測系統(tǒng)查找出異常部件；（3）具有復合敏感功能，能夠完成多傳感器多參數混合測量；（4）具有判斷、決策能力；（5）具有數據存儲、記憶與信息處理功能，能夠自動采集與存儲大量數據，并對數據進行預處理；（6）具有雙向通信功能和標準化數字輸出功能。

隨著硅微細加工技術的不斷發(fā)展，傳感器接口智能化技術將會日趨成熟，智能傳感器的功能將會更加豐富；信息處理技術、人工智能、人工網絡等先進技術的應用，會大大提高傳感器的智能化水平，生產出諸如模糊智能傳感器、仿生傳感器、人工神經網絡傳感器等模仿生物和思維的傳感器[5]。

3.5 傳感器接口電子技術向網絡化發(fā)展

傳感器接口網絡化技術是目前最為前沿的傳感器技術。它將通信技術、計算機技術融合入傳感器技術中，在智能傳感器的技術上實現了信息化和網絡化。網絡化的傳感器具有自我診斷以及網絡通信的功能，可以方便的實現信息的采集、傳輸與處理。

通過應用網絡接口技術，傳感器接口能夠方便的接入網絡，便于系統(tǒng)的擴充與維護。傳感器接口網絡化技術使傳感器由孤立的元件向系統(tǒng)化和網絡化發(fā)展，由單點檢測向多點檢測發(fā)展、由單一功能向多功能發(fā)展。

在生態(tài)環(huán)境檢測、軍事偵察、交通管理等場所的需求下，隨著無線通信技術、嵌入式技術的日益成熟，具有感知能力和計算能力，并能進行無線通訊的無線傳感器網絡成為傳感器接口網絡化技術的熱點。無線傳感器網絡能夠感知和采集監(jiān)測對象的信息，并通過自組織無線通訊網絡，利用多跳中繼的方式將感知到的信息傳到終端。該發(fā)展方向為人們提供了一種獲取和處理信息的新途徑。

4 小結：

傳感器接口電子技術的發(fā)展前景是向著集成化、微型化、多維化、智能化、網絡化傳感系統(tǒng)的大拓展。并且，隨著接口軟件規(guī)模的不斷擴大，傳感器系統(tǒng)還將實現更多的功能和更高的智能。

參考文獻

[1] 郭愛芳，王恒迪.傳感器原理及應用[M].1.西安：西安電子科技大學出版社， 2007 ：6-9.

[2] 張文娜，葉湘濱.傳感器接口電路的抗干擾技術及其應用[J].計算機自動測量與控制， 2001（3）：60-62.

[3] 翟羽佳.傳感器接口標準化的設計與實現[D].合肥：中國科學技術大學， 2011.

[4] 李希文，趙建，李智奇等.傳感器與信號調理技術[M].1.西安：西安電子科技大學出版社， 2008 ：3-7.

[5] 呂俊芳，錢政，袁梅等.傳感器接口與檢測儀器電路[M].1.北京：國防工業(yè)出版社， 2009 ：3-7.