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MEMS等技术发展使微传感器成为可能

导读: 智能传感器这一概念是由国外引进的,通常定义为“带有微处理器,具有信息处理功能的传感器”,传感器很大程度上能让物体慢慢变得活了起来。笔者获悉,随着物联网技术的发展,智能传感器将迎来发展契机。进入21世

  物联网至今无确切的、统一的定义。有人提出:物联网是物与物之间相连的互联网,核心基础仍是互联网。有人提出:物联网不是互联网的下一代,是互联网应用的拓展。物联网的内涵要比传感网大,比泛在网小,物联网要实现物到物、物到人、人到人的信息获取、传输、处理等管理功能。

  笔者根据有关资料分析、整理,物联网的定义为“通过传感装置(器),按约定协议,将物与网连接,实现信息管理的一种网络。”这里的传感装置可以是智能传感器(对连续控制领域)、射频识别器RFID(对离散控制领域)、其它获取信息的传感装置等。这里的网可以是互联网、传感网、局域网、个域网、以它网、现场总线等。

  我国物联网总体尚处于起步阶段,为推进物联网产业发展,工业和信息化部将采取四大措施支持电信运营企业开展物联网技术创新与应用工程,主要是:

  ● 突破关键技术,实现科技创新。如低能耗、低成本、通用性、实时性、智能性等共性关键技术,“协同”处理技术,推广应用技术等。

  ● 制订发展规划,全面合理布局。重点发展高端传感器、MEMS传感器、智能网络传感器、传感器节点、传感器网关;超高频RFID、有源RFID和RFID中间件;重点发展物联网相关的终端设备、应用软件和信息服务。

  ● 推动示范应用,带动产业价值。目前物联网的应用主要在八大方面,即工业领域、农业领域、智能电网、交通运输领域、物流领域、医疗卫生领域、节能环保领域、公共安全领域。建设应用示范工程,确立以应用带动产业发展模式,提升物联网在应用过程中产业链的整体价值。

  ● 制订统一标准,保障健康发展。根据产业需求,形成技术创新、标准制订和知识产权协调互动机制。加强关键技术研究,建设标准验证、测试和仿真等标准服务平台,加快关键标准的制订、实施和应用。积极参与国际标准制订,整合国内研究力量形成合力,推动国内自主创新的研究成果推向国际。

  智能传感器的发展

  智能传感器这一概念是由国外引进的,通常定义为“带有微处理器,具有信息处理功能的传感器”。根据《敏感组件和传感器名词术语》国家标准,这里“传感器”的定义是:能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常有敏感组件和转换组件组成。这里的“处理功能”主要包括:

  ● 自检测、自修正、自保护功能。如自动采集数据、自检验、自处理、自动存贮和记忆;自校零、自校正、自标定、自补偿;自寻故障、自修正等。

  ● 判断、决策、思维功能。能根据输入信息进行判断和制定决策、通过软件控制做出多种决定。

  ● 双向通信、标准化数字输出或符号输出功能。特别要指出的是,智能传感器的概念是动态的、发展的、变化的。

  80年代,将信号处理电路(滤波、放大、调零)与传感器设计在一起,输出4~20mA电流或0~5V电压,这样的传感器为当时意义的智能传感器。我们称之为“第一代智能传感器”。

  80年代末到90年代中后期,将单片微处理器嵌入传感器中,实现温补、修正、校准,同时由A/D变换器将模拟信号转换为数字信号。这种类型的传感器不但有硬件,还可通过软件对信号进行简单处理,输出为数字信号。我们称之为“第二代智能传感器”。

  “现场总线”概念提出后,对传感器的设计提出了新要求,要求实现全数字、开放式的双向通信,测量和控制信息的交换在底层上主要是通过现场总线来完成,数据交换主要是通过Intranet等网络来实现,传感器设计上软件占主要地位,通过软件将传感器内部各个敏感单元或与外部的智能传感器单元联系在一起。我们称之为“第三代智能传感器”。

  进入21世纪后,由于MEMS技术、低能耗的模拟和数字电路技术、低能耗的无线射频(RF)技术、传感器技术的发展,使得开发小体积、低成本、低功耗的微传感器成为可能。这种微传感器一般装备有:一个用于感知外界环境物理量的敏感组件(如压力、温度、湿度、光、声、磁等),一个用于处理敏感组件采集信息的计算模块,一个用于通信的无线电收发模块,一个为微传感器的各种操作提供能量的电源模块。我们称之为“第四代智能传感器”或“智能网络化传感器”。

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