图1 数字式传感器不仅把检测到的信号处理好，而且还具有故障诊断的功能

智能化的传感器提供了故障诊断功能，从而明显地提高了流程工艺的安全可靠性能，优化了流程生产过程的分析，而软件工具则是这一高效资产管理的基础。

数字式传感器能够对pH值进行测量，检测氧含量的多少，检测电导率和悬浮物的浊度，传送和保存检测到的数据以便使用者能够事后进行评判。新一代智能化的传感器，例如Mettler Toledo公司研发的ISM智能传感器技术还有更多的功能：它们除了安装更加简单之外，还能够使检测点处的维护保养更加方便。自2007年ISM智能传感器技术被推出后，已经得到了越来越多用户的认可。“这种智能传感器使用量不断增加。”Mettler Toledo公司的生产负责人Klaus-Peter Mang博士介绍说。

传感器设计方案

智能传感器的工作方式是：传感器的部分功能转移到了传感器的头部。传感器的头部安装有一芯片，对检测到的信号进行了全面的处理，并转换成数字信号，有着很高的使用价值。头部的数据存储器除记录了所有的特性参数之外，还记录了每一次校准的历史记录，记录下来生产流程变化的结果。其中也包括一些重要的生产流程数据，例如高压锅灭菌次数，SIP原位消毒次数和CIP原位清洗次数，注明最高温度的日期和时间，累计已经使用的时间以及计算出来的剩余工时等等。这些数据都可用来预防不希望出现的异常工况，改善生产流程的控制。Mang博士解释说，其中最具有决定性意义的是传感器强大的性能和保障了整个生产过程的可靠性。软件的算法保证了能够对传感器的状态进行监控，在有报警时、在需要校准或者更换时，它能够把内部监控得到的故障诊断信息传送给主控系统。在DLI动态寿命显示功能的帮助下，Mettler Toledo公司研发生产的智能传感器能够告诉操作者：从现在起、在当前的流程生产条件下传感器还能继续使用多久。

新方案中的数据传送功能还可用于显示和操作，检测参数配置以及与流程设备主控系统或者其他上一级控制系统（SPS可编程序控制系统、现场总线系统、计算机主控系统）联系的任务。Mang博士介绍：“在传感器和操作单元之间的这种功能重新划分不仅提高了检测信号的质量和可靠性，而且也可以把智能化传感器与主控系统相互连接起来。从而有可能实现无线通信、直接集成模拟输出甚至可以与以太网相互连接。”

马上更换，立即检测

Mang先生还介绍了这种智能化传感器的其他优点：更换传感器时的即插即用。新安装的传感器能够自动地识别所更换传感器的所有工作参数和所配套仪器的参数，从而使得该检测点马上可以开始正常的检测。节省了现场的传感器校准、变送器的参数设置等工作。据Mang博士介绍，这就为传感器的使用者开辟了全新的维护保养方案：实现了在实验室中、在最佳的、可重复再现条件下的传感器维护保养、检测、评判和重新校准。采用这样的传感器之后，根据Mang博士的经验可以明显地降低检测点的传感器使用运行费用，因为生产现场剩下的工作只有更换传感器这一项内容了。Mettler Toledo公司估算了一下，这种传感器的总寿命成本可以节约35%左右，也就是说数字化检测点的投资费用能够在几个月内就收回来。

随着pH检测传感器的数字化，企业也在智能化传感器技术方面迈出了第一步，而整个数字化智能传感器的品种是多种多样的，能够任由用户选择：

pH值和氧化还原检测传感器（一个传感器检测2个参数）；

电流式氧含量传感器，适用于溶解氧和气体中的氧含量检测；

光学法氧含量检测传感器；

电导率传感器（两电极和四电极原理）；

溶解CO2检测传感器；

溶解臭氧检测传感器；

浊度检测传感器。

作为系列产品的补充，Mettler Toledo公司所研发生产的变送器，使得与传感器配套的变送器既可接收现代化的数字信号，也可以接收传统的模拟信号。

在提高传感器使用灵活性、降低传感器安装时的复杂性方面，使用这种智能化传感器的变送器都具有多参数的功能，既可进行数字式参数的测量也可以进行模拟参数的测量。

可带或者不带变送器

如果希望传感器有显示屏和操作屏，传统配置的传感器加上电缆和变送器通常是许多应用场合的第一选择。若传感器已经具有处理数字信号的能力，就又向前迈进了一步，除了利用变送器之外，还有其他把传感器与流程设备连接到一起的可能性。Mang博士说：“我们自己研发和设计所有的系统元器件，从而为用户提供灵活性很高的系统解决方案和系统集成的可能性。”这些解决方案能够完成例如在生物反应釜中的集成。作为互补的资产管理工具，Mettler Toledo公司研发的软件“iSense”是一个管理程序、经笔记本电脑USB接口与ISM智能传感器连接对传感器进行检验、评判、校准和数据维护的工具。因此，无需再有一个变送器。     

传感器控制芯片能够完成不同的任务

采用了ISM智能化技术的pH酸碱度检测传感器的智能源于其内部的微处理器芯片。芯片的主要作用有3个：

被测介质接地，从而避免外部电平带来的问题；

同时完成氧化还原潜能的检测；

基准电极阻抗的监控。

而恰恰是最后一项功能在保证可靠的酸碱度检测中有着决定性的作用。在酸碱度pH值检测过程中，最常出现的问题是检测膜受到了污染，导致不希望的扩散电压出现，从而使得检测信号异变。而ISM智能化传感器则能够对检测膜进行监控，能够发现传感器受到了严重污染、发出要求清理的信号并在清洁系统EasyClean的帮助下在生产流程之外对传感器自动进行清洁和重新标定。这样，酸碱度pH值的检测就更加可靠，传感器的可用性也明显提高，从而可以避免价值昂贵的成批报废。

智能在于使用

ISM智能传感器技术提供了智能化的故障诊断，进行流程设备资产管理，还有着更多的功能和参数赋值的可能性。这里，Mettler Toledo公司的生产经理Klaus-Peter Mang博士在接受PROCESS杂志记者的采访时还道出了智能化传感器的一系列好处。

PROCESS：Mang博士，为什么Mettler Toledo公司在ISM智能化传感器技术中放弃了数字式传感器的感应式信号耦合？您认为导电式的信号耦合有什么优点？

Mang博士：一个导电式的插接系统，例如ISM智能化传感器这样的系统，具有一系列的优点。例如检测信号可以是数字式的和低电阻的，没有信号传递过程中的问题，而感应式的信号耦合方式则做不到这些。而且感应式甚至还能带来一些不利影响，因为它所需要的能源比导电式的要高许多。另外，在易燃易爆危险场合中使用时，感应式的就受到了限制，如许多工作参数不得超过规定的数值。而ISM智能传感技术是具有自我保护功能的解决方案，能够毫无阻碍地在易燃易爆危险场合中使用。就像我们W100系列电缆连接的ISM智能化传感器，我们的蓄电池有很长的使用时间，因为ISM智能传感器的耗电量非常小。

PROCESS：Mettler Toledo也打算拿出一套公开的标准吗？

Mang博士：不。我们将会继续我们的ISM智能化传感技术方案，因为它为用户提供了一系列的优点，例如标准化的通信技术协议、直接集成到数字化系统中的可能性，智能化的故障诊断和广阔的参数平台和品种系列。ISM智能化传感器技术是今天具有最大功能范围的系统，是故障诊断技术和资产管理技术工具的进一步延伸，其优越性已经远远超出了功能多少的范围。

PROCESS：您如何看待直接控制传感器的发展趋势？

Mang博士：ISM智能化传感器能够简单方便地与服务器或者计算机进行连接，因为它所使用的是标准的通信技术协议，并且放弃了感应式的信号传递，这一点在ISM智能传感器研发的初期就已经考虑到了。Mettler Toledo公司的这种产品为用户提供了极大的使用灵活性，因为我们有多种多样、与不同用途相匹配的产品、有着与之配套的、多功能的信号发射器。另外，ISM智能化传感器也支持无需信号发射器的检测方法。