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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備，它從物理環境中獲取輸入，并使用內置的計算資源在檢測到特定輸入時執行預定義的功能，然后在傳遞數據之前對其進行處理。
智能傳感器可在準確記錄的信息中實現更準確和自動化的環境數據收集，同時減少錯誤噪聲。這些設備用于多種環境中的監視和控制機制，包括智能電網，戰場偵察，探索和許多科學應用。
智能傳感器還是物聯網（IoT）中日益重要的組成部分，物聯網是一種日益普遍的環境，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識符，并具有通過互聯網或類似網絡傳輸數據的能力。智能傳感器的一種實現方式是作為無線傳感器和執行器網絡（WSAN）的組件，其節點數可以達到數千個，每個節點都與一個或多個其他傳感器和傳感器集線器以及各個執行器連接。
計算資源通常由低功耗移動微處理器提供。至少，智能傳感器由傳感器，微處理器和某種通信技術組成。計算資源必須是物理設計不可或缺的一部分-僅將其數據一起發送以進行遠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組件。這些組件可以包括換能器，放大器，激勵控制，模擬濾波器和補償。智能傳感器還包含軟件定義的元素，這些元素提供諸如數據轉換，數字處理以及與外部設備的通信之類的功能。
智能傳感器如何工作？
智能傳感器將原始基礎傳感器與集成計算資源聯系在一起，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。它可能被設計為感測熱，光或壓力。通常，基本傳感器會產生一個模擬信號，在使用之前必須對其進行處理。這是智能傳感器的集成技術發揮作用的地方。板載微處理器可以濾除信號噪聲，并將傳感器的信號轉換為可用的數字格式。
智能傳感器還包含集成的通信功能，使它們能夠連接到專用網絡或Internet。這使得能夠與外部設備進行通信。
智能傳感器有什么作用？
智能傳感器的使用案例數不勝數。它們在工業環境中非常常用，并且是工業4.0背后的驅動力。
工廠經常使用智能溫度傳感器來確保機器不會過熱，而振動傳感器則用來確保機器不存在松動的風險。智能傳感器還可以實現過程控制，例如監視過程（例如制造物品），并進行可能需要進行的調整才能達到質量或生產目標。這曾經是一個手動過程，但是智能傳感器可以用于自動化過程控制。
智能傳感器在現代安全系統中也起著關鍵作用。熱成像傳感器可用于檢測入侵者的體熱。類似地，諸如智能鎖，運動傳感器以及窗戶和門傳感器之類的設備通常連接到公共網絡。這使安全傳感器可以一起工作，以繪制當前安全狀態的全面圖像。
有哪些不同類型的智能傳感器？
工業環境中使用的智能傳感器主要有五種。盡管當今有許多類型的專用傳感器在使用，但它們通常基于五種類型的傳感器之一。
液位傳感器。液位傳感器用于測量容器中占用的空間量。車輛的燃油表可能連接至液位傳感器，該液位傳感器可監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視組件溫度的傳感器，因此可以在必要時采取糾正措施。例如，在工業環境中，可以使用溫度傳感器來確保機械不會過熱。
壓力傳感器。壓力傳感器通常用于監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中使用的紅外傳感器）用于溫度監控。其他紅外傳感器是光學傳感器，其頻率已調整到使它們能夠看到紅外光譜中的光的頻率。這些類型的傳感器用在醫療設備中，例如脈搏血氧飽和度測量儀，以及用于通過遙控操作的電子設備。
接近傳感器。接近傳感器用于檢測人或物體相對于傳感器的位置。在零售環境中，接近傳感器可以跟蹤整個商店中顧客的移動。
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字運動處理器（DMP），而基本傳感器則沒有。DMP本質上只是一個集成在傳感器中的微處理器。它使傳感器能夠執行傳感器數據的機載處理。這可能意味著標準化數據，過濾噪聲或執行其他類型的信號調節。在任何情況下，智能傳感器都會在與外部設備進行任何通信之前執行數據轉換數字處理。
基本傳感器就是沒有配備DMP或其他能夠使其處理數據的計算資源的傳感器。智能傳感器產生的輸出可供使用，而基本傳感器的輸出是原始的，通常必須轉換為可用格式。
通常，智能傳感器優于基本傳感器，因為它們具有本地處理功能。即使這樣，在某些情況下使用基本傳感器可能更有利。如果工程師正在設計設備并且需要對傳感器輸入進行完全控制，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，因為它們包含的組件更少。
盡管智能傳感器最常與工業設備相關聯，但沒有智能傳感器就不可能存在物聯網。了解有關物聯網智能傳感器的使用案例和優勢的更多信息。