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技術(shù)專(zhuān)題
智能傳感器
智能傳感器
什么是智能傳感器？
智能傳感器是一種設(shè)備，它從物理環(huán)境中獲取輸入，并使用內(nèi)置的計(jì)算資源在檢測(cè)到特定輸入時(shí)執(zhí)行預(yù)定義的功能，然后在傳遞數(shù)據(jù)之前對(duì)其進(jìn)行處理。
智能傳感器可在準(zhǔn)確記錄的信息中實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確和自動(dòng)化的環(huán)境數(shù)據(jù)收集，同時(shí)減少錯(cuò)誤噪聲。這些設(shè)備用于多種環(huán)境中的監(jiān)視和控制機(jī)制，包括智能電網(wǎng)，戰(zhàn)場(chǎng)偵察，探索和許多科學(xué)應(yīng)用。
智能傳感器還是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）中日益重要的組成部分，物聯(lián)網(wǎng)是一種日益普遍的環(huán)境，在其中幾乎可以想象得到的任何事物都可以配備唯一的標(biāo)識(shí)符，并具有通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或類(lèi)似網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的能力。智能傳感器的一種實(shí)現(xiàn)方式是作為無(wú)線傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)（WSAN）的組件，其節(jié)點(diǎn)數(shù)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各個(gè)執(zhí)行器連接。
計(jì)算資源通常由低功耗移動(dòng)微處理器提供。至少，智能傳感器由傳感器，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-僅將其數(shù)據(jù)一起發(fā)送以進(jìn)行遠(yuǎn)程處理的傳感器不被視為智能傳感器。
智能傳感器除主要傳感器外還可能包括其他幾個(gè)組件。這些組件可以包括換能器，放大器，激勵(lì)控制，模擬濾波器和補(bǔ)償。智能傳感器還包含軟件定義的元素，這些元素提供諸如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，數(shù)字處理以及與外部設(shè)備的通信之類(lèi)的功能。
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)系在一起，從而可以處理傳感器的輸入。
基本傳感器是提供傳感功能的組件。它可能被設(shè)計(jì)為感測(cè)熱，光或壓力。通常，基本傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)模擬信號(hào)，在使用之前必須對(duì)其進(jìn)行處理。這是智能傳感器的集成技術(shù)發(fā)揮作用的地方。板載微處理器可以濾除信號(hào)噪聲，并將傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為可用的數(shù)字格式。
智能傳感器還包含集成的通信功能，使它們能夠連接到專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)或Internet。這使得能夠與外部設(shè)備進(jìn)行通信。
智能傳感器有什么作用？
智能傳感器的使用案例數(shù)不勝數(shù)。它們?cè)诠I(yè)環(huán)境中非常常用，并且是工業(yè)4.0背后的驅(qū)動(dòng)力。
工廠經(jīng)常使用智能溫度傳感器來(lái)確保機(jī)器不會(huì)過(guò)熱，而振動(dòng)傳感器則用來(lái)確保機(jī)器不存在松動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。智能傳感器還可以實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制，例如監(jiān)視過(guò)程（例如制造物品），并進(jìn)行可能需要進(jìn)行的調(diào)整才能達(dá)到質(zhì)量或生產(chǎn)目標(biāo)。這曾經(jīng)是一個(gè)手動(dòng)過(guò)程，但是智能傳感器可以用于自動(dòng)化過(guò)程控制。
智能傳感器在現(xiàn)代安全系統(tǒng)中也起著關(guān)鍵作用。熱成像傳感器可用于檢測(cè)入侵者的體熱。類(lèi)似地，諸如智能鎖，運(yùn)動(dòng)傳感器以及窗戶(hù)和門(mén)傳感器之類(lèi)的設(shè)備通常連接到公共網(wǎng)絡(luò)。這使安全傳感器可以一起工作，以繪制當(dāng)前安全狀態(tài)的全面圖像。
有哪些不同類(lèi)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。盡管當(dāng)今有許多類(lèi)型的專(zhuān)用傳感器在使用，但它們通常基于五種類(lèi)型的傳感器之一。
液位傳感器。液位傳感器用于測(cè)量容器中占用的空間量。車(chē)輛的燃油表可能連接至液位傳感器，該液位傳感器可監(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)視組件溫度的傳感器，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(lái)確保機(jī)械不會(huì)過(guò)熱。
壓力傳感器。壓力傳感器通常用于監(jiān)視管道中的氣體或流體的壓力。壓力突然下降可能表示泄漏或流量控制問(wèn)題。
紅外傳感器。一些紅外傳感器（例如，熱像儀或非接觸式紅外溫度計(jì)中使用的紅外傳感器）用于溫度監(jiān)控。其他紅外傳感器是光學(xué)傳感器，其頻率已調(diào)整到使它們能夠看到紅外光譜中的光的頻率。這些類(lèi)型的傳感器用在醫(yī)療設(shè)備中，例如脈搏血氧飽和度測(cè)量?jī)x，以及用于通過(guò)遙控操作的電子設(shè)備。
接近傳感器。接近傳感器用于檢測(cè)人或物體相對(duì)于傳感器的位置。在零售環(huán)境中，接近傳感器可以跟蹤整個(gè)商店中顧客的移動(dòng)。
智能傳感器與基本傳感器有何不同？
智能傳感器包括嵌入式數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器（DMP），而基本傳感器則沒(méi)有。DMP本質(zhì)上只是一個(gè)集成在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)的機(jī)載處理。這可能意味著標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，過(guò)濾噪聲或執(zhí)行其他類(lèi)型的信號(hào)調(diào)節(jié)。在任何情況下，智能傳感器都會(huì)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。
基本傳感器就是沒(méi)有配備DMP或其他能夠使其處理數(shù)據(jù)的計(jì)算資源的傳感器。智能傳感器產(chǎn)生的輸出可供使用，而基本傳感器的輸出是原始的，通常必須轉(zhuǎn)換為可用格式。
通常，智能傳感器優(yōu)于基本傳感器，因?yàn)樗鼈兙哂斜镜靥幚砉δ堋＜词惯@樣，在某些情況下使用基本傳感器可能更有利。如果工程師正在設(shè)計(jì)設(shè)備并且需要對(duì)傳感器輸入進(jìn)行完全控制，那么使用基本傳感器比使用智能傳感器可能更有意義。基本傳感器的成本也比智能傳感器低，因?yàn)樗鼈儼慕M件更少。
盡管智能傳感器最常與工業(yè)設(shè)備相關(guān)聯(lián)，但沒(méi)有智能傳感器就不可能存在物聯(lián)網(wǎng)。了解有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器的使用案例和優(yōu)勢(shì)的更多信息。