硅微電子技術(shù)的成熟使得在單個(gè)芯片中實(shí)現復雜結構的微電子機械系統成為現實(shí)，也給傳感器的微型化提供了基礎。同時(shí)采用 IC技術(shù)將信號處理和控制電路集成到單個(gè)芯片中 ，大大提高了傳感器的性能并擴展了傳感器的功能 ，即實(shí)現所謂的智能化。
所謂智能傳感器(intelligent sensor或smart sensor)，就是一種帶有微處理器的兼有檢測、判斷與信息處理功能的傳感器。智能傳感器的*大特點(diǎn)就是將傳感器檢測信息的功能與微處理器的信息處理功能有機融合在一起，從一定意義上講，它具有類(lèi)似于人工智能的作用。
一般來(lái)說(shuō) ，智能傳感器是能夠實(shí)現對傳感器的原始數據進(jìn)行加工處理，而并非 僅 僅 是 將 模 擬 信 號 轉 換 為 數 字 信 號 。根 據 EDC（Electronic Development Corporation）的定 義 ，智能傳感器應具備如下的特征：
■可以根據輸入信號值進(jìn)行判斷和制定決策
■可以通過(guò)軟件控制作出多種的決定
■可以與外部進(jìn)行信息交換 ，有 輸入輸出接口
■具有自檢測 、自 修正和自保護功能
所謂的智能傳感器并非是簡(jiǎn)單的單片機嵌入傳感器中將模擬信號轉換為數字信號，其實(shí)際所包括的內容要廣泛得多。從智能傳感器的概念產(chǎn)生和發(fā)展歷史來(lái)看， 其經(jīng)歷了一個(gè)內涵不斷豐富的過(guò)程。 即使是傳統意義上的智能傳感器也并不具備這種功能。正如上面所提到的 ，在80年代 ，將信號處理電 路（濾 波 、放 大 、調 零 ）與 傳 感 器 設 計 在 一 起 ，輸 出0~5V電壓或4~20mA電流，這樣的傳感器即為當時(shí)意義上 的“ 智能傳感器 ”；在80年代末期到90年代中后期，隨著(zhù)單片機技術(shù)的發(fā)展 ，將單片微處理器嵌入傳感器中實(shí)現溫度補償 、修正 、校準，同 時(shí)A/D變換器直接將原來(lái)的模擬信號轉換為數字信號 ，這樣一來(lái)將“ 智能傳感器” 所包含的含義推進(jìn)了一步。這種類(lèi)型的傳感器在設計方法上已開(kāi)始有所轉變，不再象以前是簡(jiǎn)單的硬件構成 ，需要通過(guò)軟件對信號進(jìn)行簡(jiǎn)單處理 ，相應輸出的信號是數字信號；自“現場(chǎng)總線(xiàn) ”概念提出以后，基于現場(chǎng)總線(xiàn)的測量控制系統得到了廣泛的應用， 相應對傳感器的設計又提出了新的要求。從發(fā)展的角度看，未來(lái)單個(gè)傳感器獨立使用的場(chǎng)合將越來(lái)越少 ，更多的是多傳感器系統的應用以實(shí)現多參數的測量和多對象的控制。測量和控制信息的交換在底層主要是通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)來(lái)完成。數據交換主要是通過(guò)Internet等網(wǎng)絡(luò )來(lái)實(shí)現。為 了 滿(mǎn) 足 這 種 多 傳 感 器 之 間 的 信 息 交換 ，傳感器設計上軟件占主要的地位，通過(guò)軟件將傳感器內部各個(gè)敏感單元或與外部的智能傳感器單元聯(lián)系在一起。軟件對象不再是以前的單個(gè)對象，而是整個(gè)系統 ，其輸出的數字信號是符合某種協(xié)議格式的。從而可以實(shí)現傳感器與傳感器之間 、傳感器與執行器之間、傳 感器與系統之間的數據交換和共享。因此智能網(wǎng)絡(luò )化是傳感器的未來(lái)發(fā)展方向。
智能網(wǎng)絡(luò )化傳感器及其系統的結構
從原理結構上看來(lái)，智能傳感器結構可以用下圖所示框圖來(lái)表示。
從上面的框圖可以發(fā)現 ，一般意義上的傳感器（即敏感單元）在智能傳感器中僅僅占很少的一部分，信號處理電路占主要部分。與普通傳感器相比，智 能傳感器將傳感器使用過(guò)程中所涉及到的所有問(wèn)題都包括了。
例如上圖所示的靈敏度、零點(diǎn)漂移 、標定等 ，即使是單物理量測量傳感器，也必須有標準的接口獲取所 ，加 上輸出顯示單元 ，這種單智能傳感器系統已經(jīng)涵蓋了傳統的儀表概念。
基于分布式智能傳感器的測量控制系統是由一定的網(wǎng)絡(luò )將各個(gè)控制節點(diǎn) 、傳 感器節點(diǎn)及中央控制單元共同構成。其中傳感器節點(diǎn)是用來(lái)實(shí)現參數測量并將數據傳送給網(wǎng)絡(luò )中的其他節點(diǎn)；控制節點(diǎn)是根需要的信息（如溫度 、濕度等）以實(shí)現對被測物理量的標定和校準。在很多場(chǎng)合下?lián)枰獜木W(wǎng)絡(luò )中獲取所需要 的數據并根據這些數據制訂相應的控制方法和執行控制輸出。在整個(gè)系統中 ，每個(gè)傳感器節點(diǎn)和控制節點(diǎn)是相互獨立且能夠自治 ?？刂乒濣c(diǎn)和傳感器節 點(diǎn)的數目可多可少，根據要求而定 。網(wǎng)絡(luò )的選擇可以是傳感器總線(xiàn) 、現場(chǎng)總線(xiàn)，也可以是企業(yè)內部的Ethernet，也可以直接是 Internet。一個(gè)智能傳感 器節點(diǎn)是由三部分構 成：傳統意義上的傳感器 、網(wǎng)絡(luò )接口和處理單元。根 據不同的要求，這三個(gè)部分可以是采用不同芯片共同組成合成式的 ，也可以是單片式的 。首先傳感器將被測量物理量轉換為電信號，通過(guò)A/D轉化為數字信號，經(jīng)過(guò)微處理器的數據處理（濾波 、校準）后將結果傳送給網(wǎng)絡(luò )，與 網(wǎng)絡(luò )的數據交換有網(wǎng)絡(luò )接口模塊完成。
控制節點(diǎn)由微處理器、網(wǎng)絡(luò )接口及人機接口的輸入輸出設備組成。用來(lái)收集傳感器節點(diǎn)所發(fā)送來(lái)的信息，并反饋給用戶(hù)和輸出到執行器，以實(shí)現一定的輸出。將所有的傳感器連接在一個(gè)公共的網(wǎng)絡(luò )上。為保證所有的傳感器節點(diǎn)和控制節點(diǎn)能夠實(shí)現即插即用，必須保證網(wǎng)絡(luò )中所有的節點(diǎn)能夠滿(mǎn)足共同的協(xié)議 。無(wú)論是硬件還是軟件都必須滿(mǎn)足一定的要求 ，只 要符合協(xié)議標準的節點(diǎn)都能夠接入系統。因 此為了保證這種即插即用的功能 ，智能傳感器的節點(diǎn)內部必須包含微處理芯片和存儲器 。一方面用來(lái)存儲傳感器的物理特征：偏移 、靈敏度 、校準參數 ，甚至傳感器的廠(chǎng)家信息（維護等）， 另一方面用來(lái)實(shí)現數據的處理和補償，以及輸出校準 。由于這些功能的實(shí)現是在每個(gè)傳感器內部完成 ，相應的內部參數在傳感器出廠(chǎng)的時(shí)候已經(jīng)寫(xiě)入內部寄存器中固定的單元，因此在更換和增加新的節點(diǎn)時(shí)候 ，無(wú)須對傳感器進(jìn)行標定 、校準。
在很多的情況下，微處理器需要根據實(shí)際的需要對傳感器的輸入進(jìn)行處理和變換。
智能傳感器系統的實(shí)現是在傳感器技術(shù)、計算機技術(shù) 、信號處理 、網(wǎng)絡(luò )控制等技術(shù)的基礎上發(fā)展起來(lái)的 ，并隨這些技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展 ，但不是這些技術(shù) 的簡(jiǎn)單合成。無(wú)論是微處理器還是網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，都不是原來(lái)一般技術(shù)的簡(jiǎn)單合成 ，下面針對網(wǎng)絡(luò )化傳感器系統所涉及的一些問(wèn)題進(jìn)行分析。
首先，系統構成。從計算機技術(shù)角度來(lái)看，一般計算機系統所處理的數據是數字信號， 且是直接通過(guò)外部設備輸入的，這些信號本身會(huì )受到外部設備限制 。但是對于傳感器系統來(lái)說(shuō)所面對的是與外界環(huán)境相關(guān)的模擬信號， 信號與外界的一些物理量相關(guān)。這意味著(zhù)信號的存在和信號的出現是受到環(huán)境限制的，為了滿(mǎn)足控制實(shí)時(shí)性的需要 ，信號的采樣必須保證實(shí)時(shí)性。
其次，信號處理方法。在網(wǎng)絡(luò )化使用環(huán)境中，即插即用是對網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)設備*基本的要求。但是由于每個(gè)被測物理量通過(guò)傳感器時(shí)輸入輸出的關(guān)系是不定的，有些是線(xiàn)性的，但更多的是非線(xiàn)性的 ，必須保證系統能夠準確識別被測對象，一方面要能夠確定探測器信號的位置，另一方面要能夠確定傳感器輸入輸出之間的關(guān)系以及物理量（一般被測物理量和傳感器輸出物理量不一定一樣。例如電容式壓力傳感器輸入為壓力， 輸出為電容）。這類(lèi)似于傳統傳感器設計時(shí)涉及到的標定問(wèn)題，但是不完全一樣。因為一般傳感器設計中無(wú)須考慮輸入輸出物理量，僅僅只考慮它們之間的關(guān)系。
再次，需要考慮外部接口。從網(wǎng)絡(luò )化智能傳感器的應用來(lái)說(shuō)，其一般使用在 自動(dòng)化現場(chǎng)的測量控制級，相互之間需要通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)連接在一起。對于不同的應用場(chǎng)合， 現在已經(jīng)有很多不同的總線(xiàn)標準協(xié)議 。要保證所設計的傳感器完全滿(mǎn)足這些協(xié)議比較困難，這就必須考慮接口問(wèn)題。這是智能網(wǎng)絡(luò )化傳感器與普通傳感器*大的區別。
*后 ，軟件工具的開(kāi)發(fā)。由于過(guò)去傳感器完全是由硬件所組成， 因此研究 的對象主要局限在傳感機理 、材料 、結構 、工藝等物理方面。而智能傳感器的智能性則是在硬件的基礎上通過(guò)軟件實(shí)現其價(jià)值的，軟件在智能傳感器中占據了主要的成分 。而且智能化的程度是與軟件的開(kāi)發(fā)水平成正比的 ，相 信在不久的將來(lái)， 基于計算機平臺完全通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)的虛擬傳感器會(huì )有十分廣泛的應用。軟件開(kāi)發(fā)工具包括設計 、管 理和通訊管理等不同方面。目前這類(lèi)工具已經(jīng)開(kāi)始出現，一般 C，LabView，ActiVeX等工具軟件都可以完成。軟件的功能主是與軟件的開(kāi)發(fā)水平成正比的，用以實(shí)現傳感器模型建立 、標定參數建立 、*佳標定模型選擇等。盡管智能傳感器的構成方法并非在所有 的場(chǎng)合使用都是合理的 ，但是在許多的應用中 ，其相對與傳 統傳感器的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)法抗拒的。在大多數情況下 ，智能傳感器價(jià)格便宜 、使用方便 、性能優(yōu)越 、維護簡(jiǎn)單 、功能擴展容易的優(yōu)點(diǎn)是傳統的傳感器所無(wú)法比擬的 。特別是在一些應用傳感器較多的場(chǎng)合 ，無(wú)疑智能傳感器將是*為合理的選擇。