集成化智能傳感器的結(jié)構(gòu)原理框圖如下圖所示。從結(jié)構(gòu)上看，集成化智能傳感器是一個典型的以微處理器為核心的計算機檢測系統(tǒng)。傳感器的輸出信號經(jīng)過一定的硬件電路處理后，以數(shù)字信號的形式傳送給微處理器。而微處理器則根據(jù)內(nèi)存中的軟件程序，實現(xiàn)對測量過程的數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷和各種控制，以及信息傳輸?shù)裙δ?，從而實現(xiàn)傳感器的智能化。
集成化智能傳感器的功能是通過比較人的感官和大腦的協(xié)調(diào)動作，總結(jié)長期以來傳感器測量的實際經(jīng)驗而提出的。概括而言，主要功能如下：
1）自補償和計算
智能傳感器的自補償和計算功能為傳感器的溫度漂移和非線性補償開辟了新的道路。即使傳感器的加工不太精密，只要能保證其重復性好，通過傳感器的計算功能也能獲得較精確的測量結(jié)果。另外還可以進行統(tǒng)計處理。
例如含有10個敏感元件及帶有信號處理的pH值傳感器，可測量其平均值、方差和系統(tǒng)的標準差。如果某一敏感元件輸出的誤差大于±3倍標準差（±3σ），輸出數(shù)據(jù)就可以將它舍棄，但輸出這些數(shù)據(jù)的敏感元件仍然是有效的，只是因為某些原因使所標定的值發(fā)生了漂移。智能傳感器的計算能夠重新標定單個敏感元件，使之重新有效。
又例如最常見的多合一氣體傳感器，智能氣敏傳感器含有6個敏感元件，每個元件都有相應的電路和微處理器。6個不同的半導體氧化物敏感元件是在鋁基片上用厚膜印刷技術(shù)制造出來的，其背面的鉑加熱器使敏感元件保持在400℃。由于每個敏感元件都是由不同的半導體組成，對各種氣體有不同的靈敏度，對每一種氣體或氣味組合使其能夠形成特殊的“圖樣”，不僅可以識別出每一種氣體，還可定量檢測混合氣體中的每一組分。這種“圖樣”識別法克服了單個敏感元件選擇性差的缺點。
2）自檢、自診斷和自校正
普通傳感器需要定期檢驗和標定，以保證其精確度。檢驗和標定時一般要求將傳感器從使用現(xiàn)場拆卸下來拿到實驗室進行，很不方便。而集成化智能傳感器的檢驗校正可以在線進行。一般所要調(diào)整的參數(shù)主要是零位和增益。將校正功能軟件存儲在智能傳感器的存儲器中，操作者只要輸入零位和一些已知參數(shù)，智能傳感器的微處理器就能自動將隨時間變化了的零位和增益校正過來。
3）復合敏感功能
集成化智能傳感器能夠同時測量多種物理量和化學量，具有復合敏感功能，能夠給出全面反映物質(zhì)和變化規(guī)律的信息。如光強、波長、相位和偏振度等參數(shù)可反映光的運動特性；壓力、真空度，溫度梯度、熱量和熵，濃度、pH值等分別反映物質(zhì)的力、熱、化學特性。
4）接口功能
由于傳感器中使用了微處理器，其接口容易實現(xiàn)數(shù)字化與標準化，可方便地與一個網(wǎng)絡系統(tǒng)或上一級計算機進行接口，這樣就可以由遠程中心計算機控制整個系統(tǒng)工作。
5）顯示報警功能
集成化智能傳感器通過接口與數(shù)碼管或其他顯示器結(jié)合起來，可選點顯示或定時循環(huán)顯示各種測量值及相關(guān)參數(shù)。測量結(jié)果也可以由打印機輸出。此外，通過與預設上下限值的比較還可實現(xiàn)超限值的聲光報警功能。
6）數(shù)字通信功能
集成化智能傳感器可利用接口或智能現(xiàn)場通信器（SFC）來交換信息。SFC可掛在傳感器兩信號輸出線的任何位置，通過鍵盤的簡單操作進行遠程設定或變更傳感器的參數(shù)，如測量范圍、線性輸出或平方根輸出等。
綜上所述，集成化智能傳感器功能模塊可分為兩部分：基本傳感器部分和信號處理單元部分?；緜鞲衅鞯墓δ苤饕怯脗鞲衅鳒y量被測參數(shù)，并將傳感器的識別特性和計量特性存在可編程的只讀存儲器（PROM）中，以便校準計算。信號處理單元部分主要是由微處理器計算和處理被測量，并濾除傳感器感知的非被測量。這兩個部分通常是集成在一起，形成一個整體，封裝在一個殼體內(nèi)。兩個部分也可以遠距離實現(xiàn)，特別是在測量現(xiàn)場環(huán)境較差的情況下，這有利于電子元件和微處理器的保護，也便于遠程控制和操作。
