智能传感器是指具有信息采集、信息处理、信息交换、信息存储等功能的多原件集成电路，是集传感器、通信芯片、微处理器、驱动程序、软件算法等集一体的系统级产品。随着工业互联网、工业4.0和智能制造的快速发展，工业传感器也正在加速进入“工业传感器4.0”或工业智能传感器时代。本次中国出海半导体网讲带大家解读赛迪顾问出品的《工业智能传感器白皮书》。我们将系统了解到工业智能传感器的界定及发展背景、全球工业智能传感器统计分析、工业智能传感器产品介绍以及工业智能传感器发展的展望和建议。
工业智能传感器的界定及发展背景
工业智能传感器是具有信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维和判断功能的传感器系统。它们不仅具备传统传感器的测量功能，还集成了数据处理、故障诊断、非线性处理、自校正、自调整以及人机通信等多种高级功能。这些功能的实现依赖于传感器与微处理机（或微型计算机）的紧密结合，使得传感器系统能够智能地适应工业环境的需求。
工业智能传感器的结构通常较为复杂，但基本上可以归纳为几个核心组成部分，这些部分共同协作以实现高精度、高可靠性的信息采集与处理。
图：工业智能传感器的结构
工业智能传感器的结构
工业智能传感器基本结构一半包含传感单元、计算单元和接口单元。传感器元件是智能传感器的核心部分，负责将工业环境中的各种物理量（如温度、压力、流量、速度等）转换为可测量的电信号。这些电信号随后被用于数据处理和分析。信号处理器是智能传感器中的关键组件，负责对传感器元件采集到的原始信号进行处理和分析。处理过程可能包括滤波、放大、模数转换（A/D转换）等步骤，以提高信号的质量和可靠性。而微处理器是智能传感器的“大脑”，负责执行复杂的计算和控制任务。它接收信号处理器输出的数字信号，并根据预设的算法和程序进行处理和分析。微处理器还负责实现智能传感器的自校准、自补偿、故障诊断等功能。
小型化、网络化、数字化、低功耗、高灵敏度和低成本是智能传感器技术发展的共性需求，传感材料、MEMS芯片、驱动程序和应用软件是智能传感器的核心技术。MEMS芯片是智能传感器的重要载体，具备体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、能与微处理器集成等特点。
工业智能传感器的发展背景
随着物联网的快速发展，发展工业互联网已成为各国面向未来的共同选择。从结构型传感器到固体型传感器，再到智能传感器，技术的不断创新使得传感器在精度、可靠性、抗干扰能力等方面得到了大幅提升。智能传感器集成了微处理器和各种传感器，能够实现信息采集、处理和传输等功能，为工业生产提供了更强大的技术支持。
工业互联网围绕工业现场生产过程的优化、企业运营及产品优化、社会化生产的资源优化配置与协同三大应用场景，为工业企业带来强化安全和降低成本、产品及服务优化、供应链优化、创造新模式和新价值多方面的成效。
图：三大应用场景
随着人工智能技术的不断发展，智能传感器已经具备了初步的数据处理能力，能够在感知的同时进行数据处理，大大提高了响应速度和准确性。未来，随着人工智能技术的进一步融合，工业智能传感器将更加智能化和自主化，能够实现自适应和自学习的功能。
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