谈一谈设计方法和智能传感器的研究领域

智能传感器系统的实现是在传感器技术、计算机技术、信号处理、网络控制等技术的基础上发展起来的，并随这些技术的发展而发展，但不是这些技术的简单合成。无论是微处理器还是网络技术，都不是原来一般技术的简单合成，下面针对网络化传感器系统所涉及的一些问题进行分析。

首先，系统构成。从计算机技术角度来看，一般计算机系统所处理的数据是数字信号，且是直接通过外部设备输入的，这些信号本身会受到外部设备限制。但是对于传感器系统来说所面对的是与外界环境相关的模拟信号，信号与外界的一些物理量相关。这意味着信号的存在和信号的出现是受到环境限制的，为了满足控制实时性的需要，信号的采样必须保证实时性。

其次，信号处理方法。在网络化使用环境中，即插即用是对网络中的每个设备最基本的要求。但是由于每个被测物理量通过传感器时输入输出的关系是不定的，有些是线性的，但更多的是非线性的，必须保证系统能够准确识别被测对象，一方面要能够确定探测器信号的位置，另一方面要能够确定传感器输入输出之间的关系以及物理量(一般被测物理量和传感器输出物理量不一定一样。例如电容式压力传感器输入为压力，输出为电容)。这类似于传统传感器设计时涉及到的标定问题，但是不完全一样。因为一般传感器设计中无须考虑输入输出物理量，仅仅只考虑它们之间的关系。

再次，需要考虑外部接口。从网络化智能传感器的应用来说，其一般使用在自动化现场的测量控制级，相互之间需要通过现场总线连接在一起。对于不同的应用场合，现在已经有很多不同的总线标准协议。要保证所设计的传感器完全满足这些协议比较困难，这就必须考虑接口问题。这是智能网络化传感器与普通传感器最大的区别。

最后，软件工具的开发。由于过去传感器完全是由硬件所组成，因此研究的对象主要局限在传感机理、材料、结构、工艺等物理方面。而智能传感器的智能性则是在硬件的基础上通过软件实现其价值的，软件在智能传感器中占据了主要的成分。而且智能化的程度是与软件的开发水平成正比的，相信在不久的将来，基于计算机平台完全通过软件开发的虚拟传感器会有十分广泛的应用。软件开发工具包括设计、管理和通讯管理等不同方面。目前这类工具已经开始出现，一般C，LabView，ActiVeX等工具软件都可以完成。软件的功能主是与软件的开发水平成正比的，用以实现传感器模型建立、标定参数建立、最佳标定模型选择等。尽管智能传感器的构成方法并非在所有的场合使用都是合理的，但是在许多的应用中，其相对与传统传感器的优点是无法抗拒的。在大多数情况下，智能传感器价格便宜、使用方便、性能优越、维护简单、功能扩展容易的优点是传统的传感器所无法比拟的。特别是在一些应用传感器较多的场合，无疑智能传感器将是最为合理的选择。

目前来说，考虑到投资因素，由于在过程测量控制领域中系统设计寿命一般都有几十年，尽管传统所使用的测量控制主要是模拟量传输的，而符合现场总线网络标准的智能传感器有很多优点，但是更换这些传感器执行器需要花费很多的时间和增加很大的投资，这种系统还会存在相当长的一段时间。过去这类系统功能的扩展比较困难，因此多种系统共存的局面将维持一段时间。