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摘 要：本文從智能傳感器的概念和架構(gòu)出發(fā)，對(duì)智能傳感器的技術(shù)進(jìn)行了初探，并且結(jié)合國內(nèi)實(shí)際情況，提出關(guān)于智能傳感器技術(shù)的發(fā)展建議。

關(guān)鍵詞：智能傳感器；技術(shù)研究；發(fā)展

一、智能傳感器

智能傳感器主要由三部分組成，分別為制動(dòng)器設(shè)備、傳感器設(shè)備和電子電路的智能器件?；蛘哂蓛刹糠纸M成，分別為微處理器與傳感元件。此種類型的傳感器還具有處理與檢測(cè)功能。智能傳感器最為顯著的特征就是數(shù)字信息的傳輸，并且能夠獨(dú)立完成數(shù)據(jù)的計(jì)算分析。智能傳感器設(shè)備的主要功能有幾種，分別為信息處理功能、信息驗(yàn)證功能、數(shù)據(jù)傳輸功能、信號(hào)感知功能以及信息轉(zhuǎn)換功能。傳感器中的元件主要有信號(hào)收發(fā)裝置、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、放大器和微控制器。

二、智能傳感器的特點(diǎn)分析

智能傳感器主要具備以下幾個(gè)特征，分別為適應(yīng)性強(qiáng)、分辨率高、性價(jià)比高、精準(zhǔn)度高等特點(diǎn)。一般情況下，智能傳感器設(shè)備獲取高信噪比的方式主要是通過數(shù)據(jù)的分析和處理，這種方式可以保證信息的準(zhǔn)確性。此外，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息融合技術(shù)的交叉使用，可以使智能傳感器在多種參數(shù)的狀態(tài)下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于特定參數(shù)的辨別與測(cè)量。此外，智能傳感器還具備自動(dòng)補(bǔ)償功能，該功能能夠一定程度上消除工作環(huán)境和條件等因素對(duì)其造成的影響，有效規(guī)避系統(tǒng)漂移現(xiàn)象，與此同時(shí)還能提升數(shù)據(jù)傳輸速度，降低系統(tǒng)的功率消耗。

三、智能傳感器技術(shù)分析

1、MEMS技術(shù)

MEMS傳感器最早被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，可進(jìn)行目標(biāo)跟蹤和自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域中的多傳感器數(shù)據(jù)融合，具有特定的高精度和識(shí)別、跟蹤定位目標(biāo)的能力。采用MEMS技術(shù)制作、集成了A/D轉(zhuǎn)換器的流量傳感器已被應(yīng)用于航天領(lǐng)域。要想實(shí)現(xiàn)智能化，需要集成MEMS傳感器的功能以及信號(hào)調(diào)理、控制和數(shù)字處理功能，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與指令的雙向通信、全數(shù)字傳輸、本地?cái)?shù)字處理、自校準(zhǔn)和由用戶定義的算法編程。軍用MEMS智能傳感器的研究主要針對(duì)長距離空中和海洋的監(jiān)視、偵察（包括無人機(jī)蜂群），已經(jīng)可以通過智能傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多地區(qū)多變量的遙感監(jiān)視。

2、CMOS

CMOS技術(shù)是主流的集成電路技術(shù)，不僅可用于制作微處理器等數(shù)字集成電路，還可制作傳感器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、用于通信目的高集成度收發(fā)器等，具有可集成制造和低成本的優(yōu)勢(shì)。CMOS計(jì)算元件能與不同的傳感元件集成，制作成流量傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、PH傳感器、氧化還原電位傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、觸控感應(yīng)器等應(yīng)用于各種場(chǎng)合的智能傳感器。CMOS觸摸傳感器和溫度傳感器的市場(chǎng)份額保持在14%，并在近幾年呈持續(xù)增長態(tài)勢(shì)。采用CMOS技術(shù)制作、集成了的D/A轉(zhuǎn)換器的溶解氧傳感器已被應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。集成了收發(fā)功能的濁度傳感器已被應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域。組合了CMOS成像器和處理電路的數(shù)字低光度CMOS基成像器，正在成為軍事應(yīng)用領(lǐng)域的主流成像器。

3、CMOS與MEMS集成新技術(shù)

目前，關(guān)于集成智能傳感器制作工藝的研究熱點(diǎn)是與CMOS工藝兼容的各種傳感器結(jié)構(gòu)及其制造工藝流程。傳感器和致動(dòng)器通常采用專用MEMS技術(shù)，因此，可以利用MEMS與CMOS的不同結(jié)合衍生出各種新集成技術(shù)平臺(tái)。德州儀器公司的微鏡就是超大規(guī)模S&A;與CMOS在后CMOS工藝段結(jié)合的一個(gè)經(jīng)典案例。若將S&A;單片集成或異構(gòu)集成在CMOS平臺(tái)之上，可以提高器件性能，減小器件與系統(tǒng)的尺寸，降低成本。雖然國際上一些S&A;技術(shù)達(dá)到很高的成熟度并且已經(jīng)量產(chǎn)，但是S&A;與CMOS平臺(tái)的三維或單片集成仍然面臨高量產(chǎn)和低成本的重大挑戰(zhàn)，因而受到極大的關(guān)注。

4、前沿領(lǐng)域中的新集成技術(shù)

基于碳納米管或納米線等納米尺度結(jié)構(gòu)和納米材料、可以實(shí)現(xiàn)更高性能的新集成技術(shù)和器件受到越來越多的關(guān)注。美國北卡羅萊納州立大學(xué)宣布了最新研究的多功能自旋電子智能傳感器，將二氧化釩器件集成到硅晶圓之上，為下一代自旋電子器件鋪平了道路。需要關(guān)注的技術(shù)還包括采用量子技術(shù)實(shí)現(xiàn)更高敏感性和分辨率的量子傳感器，以及能夠集成在手機(jī)芯片上的量子傳感裝置。

5、光譜技術(shù)

光譜學(xué)不僅僅涉及一種學(xué)科，其中不但包括了物理學(xué)知識(shí)，還涵蓋了化學(xué)知識(shí)。通過將光譜學(xué)知識(shí)融入到智能傳感器中，可以借助光譜的特性來對(duì)物質(zhì)的各種性質(zhì)進(jìn)行分析。這種光譜測(cè)量方式可以應(yīng)用在固體物質(zhì)、液體物質(zhì)或者氣體物質(zhì)，只要能與光進(jìn)行接觸就能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量。目前，光譜成像法的應(yīng)用越來越廣泛，主要被應(yīng)用在物體或者材料的屬性分析。此種技術(shù)還可以對(duì)圖像中的像素進(jìn)行細(xì)化分析，實(shí)現(xiàn)大范圍測(cè)量。美國許多公司借助該原理對(duì)可見光、紫外光等進(jìn)行成像分析，技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)相對(duì)成熟。

四、我國智能傳感器發(fā)展探究

1、智能傳感器發(fā)展趨勢(shì)分析

智能傳感器代表新一代的感知和自知能力，是未來智能系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，其發(fā)展受到未來物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智能制造等強(qiáng)勁需求的拉動(dòng)。智能傳感器通過在元器件級(jí)別上的智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將對(duì)食品安全應(yīng)用和生物危險(xiǎn)探測(cè)、安全危險(xiǎn)探測(cè)和報(bào)警、局域和全域環(huán)境檢測(cè)、健康監(jiān)視和醫(yī)療診斷、工業(yè)和軍事、航空航天等領(lǐng)域產(chǎn)生深刻影響。

2、智能傳感器發(fā)展建議

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化時(shí)代已經(jīng)到來，智能傳感器的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)逐漸步入智能系統(tǒng)的核心。隨著人工智能技術(shù)不斷發(fā)展與革新，其應(yīng)用范圍逐漸增加，且技術(shù)水平日益成熟。但是，當(dāng)前的智能傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有幾個(gè)特征，其應(yīng)用與基礎(chǔ)技術(shù)呈現(xiàn)兩頭依附的狀態(tài)，投資過于密集，產(chǎn)品發(fā)展和產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出分散的趨勢(shì)，在這種情況下，使得智能傳感器生產(chǎn)行業(yè)的整體素質(zhì)層次不齊，核心技術(shù)并不明確，與國際上的先機(jī)技術(shù)相比，仍然存在很多不足。目前國內(nèi)雖然已經(jīng)涉足芯片的集成技術(shù)和單片集成技術(shù)的研發(fā)，但是缺乏突出的研究成果。為了促進(jìn)我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以下提出幾點(diǎn)發(fā)展建議。

1、堅(jiān)持市場(chǎng)導(dǎo)向，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

想要推進(jìn)我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，首先要控制好市場(chǎng)化資源的控制，并且堅(jiān)持政府的發(fā)展引導(dǎo)方向，為智能傳感器的發(fā)展制定全面而精準(zhǔn)的規(guī)劃，與此同時(shí)，要制定完善的創(chuàng)新機(jī)制，建立一個(gè)完整的智能傳感器生態(tài)鏈，盡量壓縮產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)間，提升技術(shù)水準(zhǔn)和產(chǎn)品的研發(fā)能力，保障產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2、聚焦應(yīng)用市場(chǎng)，抓住重點(diǎn)領(lǐng)域核心產(chǎn)品

重點(diǎn)瞄準(zhǔn)智能制造、智慧生活、汽車電子、儀器儀表、國家安全等應(yīng)用行業(yè)的核心關(guān)鍵產(chǎn)品，加速推進(jìn)MEMS、CMOS、光譜學(xué)等主流技術(shù)制作的智能傳感器的產(chǎn)品研發(fā)和推廣應(yīng)用，掌握核心關(guān)鍵技術(shù)，快速形成產(chǎn)品研發(fā)能力，支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3、重視基礎(chǔ)研究，促進(jìn)科技創(chuàng)新

鼓勵(lì)原始創(chuàng)新，發(fā)展新原理、新材料、新結(jié)構(gòu)的智能傳感器，如量子傳感、MEMS生物芯片、納機(jī)電系統(tǒng)、新型集成傳感微系統(tǒng)、3D和單芯片異質(zhì)異構(gòu)集成技術(shù)等傳感新技術(shù)。

4、軍民融合發(fā)展

重點(diǎn)瞄準(zhǔn)MEMS、CMOS、光譜學(xué)等具有廣泛軍民應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景的關(guān)鍵技術(shù)。軍用領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注光電和紅外/聽覺、地震和磁/射頻傳感器的智能化和數(shù)據(jù)融合。民用領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注圖像傳感器、汽車傳感器、航空無線傳感微系統(tǒng)，積極推動(dòng)以多種航天傳感器為代表的民轉(zhuǎn)軍、軍轉(zhuǎn)民和軍民融合發(fā)展。

結(jié)語：隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，智能傳感器的市場(chǎng)份額逐漸增大，智能化可提升傳感器的精度，降低功耗和體積，實(shí)現(xiàn)較易組網(wǎng)，從而擴(kuò)大傳感器的應(yīng)用范圍，使其發(fā)展更加迅速有效。

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