在工業(yè)4.0,、智能制造以及物聯(lián)網(wǎng)的推動下,傳感器將會得到進(jìn)一步應(yīng)用和完善,,同時也面臨不小的問題,。
工業(yè)傳感器領(lǐng)域普遍存在一個難點,,那就是傳感器在使用一段時間后,受產(chǎn)品老化,、參數(shù)漂移等因素影響,,檢測將不可避免出現(xiàn)誤差,并且很難調(diào)整修正,。為此,,許多產(chǎn)品經(jīng)理和研發(fā)工程師付出無數(shù)汗水,但是效果顯然并不如意,。
另一方面,,在工業(yè)4.0、智能制造以及物聯(lián)網(wǎng)的推動下,,傳感器應(yīng)用將無處不在,,而誤差的問題也將會日益凸顯。與此同時,,新的應(yīng)用領(lǐng)域也對傳感器提出新的要求,,在產(chǎn)品集成度、有線無線接口協(xié)議,、功耗性能等方面必須進(jìn)一步完善,,以提高傳感器靈活性和成本優(yōu)勢。
管中窺豹,,一窺工業(yè)傳感器的新趨勢
工業(yè)4.0是一個范圍廣泛的概念,,主要是利用信息系統(tǒng)將生產(chǎn)過程中的供應(yīng)、制造等環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)化,,方便對生產(chǎn)過程進(jìn)行管理,、分析和提升,以此提高制造業(yè)的智能化水平,。因此,,在生產(chǎn)的過程中,傳感器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重要性自然不言而喻,。
傳感器網(wǎng)絡(luò)的檢測精度和性能直接影響生產(chǎn)的效率,。納芯微電子總經(jīng)理王升楊表示,越來越多的集成化方案開始大量應(yīng)用,,主要表現(xiàn)在以下兩方面,。其一:利用ASIC代替分立電路,,使傳感器具備更好的移植性,縮減成本,,例如:TI之前的壓力變送器方案都采用分立電路形式,,BUF、ADC,、處理器等都是獨立器件,;TI最新推出的方案是完整ASIC芯片,集成所有邏輯功能,;其二:多品種的傳感器ASIC開始橫向集成,,例如:工業(yè)現(xiàn)場溫度控制方案,原本都使用RDD,、熱電偶等獨立電路和輸出,,新產(chǎn)品已經(jīng)可以實現(xiàn)32通道的同時測量,每種通道之間可以搭配組合,,實現(xiàn)RDD,、熱電偶、二極管等各種方式的測量,,管理起來非常方便。
另一方面,,生產(chǎn)效率與傳感器設(shè)備之間協(xié)同工作能力戚戚相關(guān),。但是,現(xiàn)階段傳感器還是以模擬信號輸出為主,,只能實現(xiàn)信息的單向流動,,不能對傳感器進(jìn)行調(diào)整、配置,,并且模擬輸出能攜帶的信息量非常有限,,只能發(fā)送傳感器的檢測信息,對于傳感器自身診斷,、ID,、運行狀態(tài)等信息難以實現(xiàn)傳輸。因此,,數(shù)字化接口是后續(xù)發(fā)展的必然趨勢,,例如:HART協(xié)議、CAN總線,、點對點IO_link總線等,,可以實現(xiàn)雙向通信,實時配置傳感器狀態(tài),。
“功耗是傳感器網(wǎng)絡(luò)必須要面臨和改善的問題,。”王升楊繼續(xù)說道,因為傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將會越來越龐大,,每一個傳感器設(shè)備的功耗累加起來,,就意味著巨大的成本支出。另外,,許多工業(yè)應(yīng)用場合還是電池供電,,續(xù)航能力很難保障。所以,,在傳感器設(shè)備中,,傳感器、信號處理器,、電源管理,、MCU、無線通信等都需要實現(xiàn)低功耗處理,,以提高設(shè)備的續(xù)航能力,。
因此,管中窺豹,,可見一斑,。集成度、接口,、功耗也只是傳感器發(fā)展趨勢的冰山一角,,未來傳感器更多將會與垂直領(lǐng)域的算法緊密合作,共同推動智能化的發(fā)展,。
各顯神通,,傳感器誤差的解決方法
在工業(yè)生產(chǎn)中,傳感器檢測的微小誤差很可能導(dǎo)致企業(yè)的巨大損失,,這是企業(yè)非常不愿意看到的情況,。那么,傳感器的誤差如何避免呢,?以下是傳感器行業(yè)專家在產(chǎn)品應(yīng)用中的案例,,也許能給大家提供不少參考。
智能抄表帶來非常方便的體驗,,同時也存在許多問題,。新奧副總經(jīng)理董勝龍表示,如果抄表的數(shù)據(jù)完整性和及時性存在問題,,將會導(dǎo)致體驗非常差,。這往往是多個原因造成,第一是氣氛傳感器只能識別,,不能很好的定量分析,;第二是結(jié)構(gòu)設(shè)計和生產(chǎn)工藝不成熟,,導(dǎo)致一致性存在缺陷;第三是電表缺乏主動傳感器,,每一個電表從出廠到應(yīng)用,,大多都需要現(xiàn)場充氣修正補(bǔ)償系數(shù)。新奧的解決辦法主要采取以下幾步:
其一:研究組分傳感器的計量原理,,形成計量動態(tài)補(bǔ)償方案,,通過大量實驗驗證,解決組分適應(yīng)性的問題,;
其二:通過大量實驗驗證,,形成天然氣特性和傳感器計量輸出之間,實時跟蹤與在線修正的方案,,識別時間小于一分鐘,,自動識別80%~97%甲烷含量;
其三:在保證速度的前提下,,優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu),,減少流速對傳感器的影響,提高計量穩(wěn)定性,;
其四:增加儀表的自檢測能力,,對儀表的工作狀態(tài)進(jìn)行實時檢測報警。
由于安裝方便,、無需電源和布線的原因,,無源無線傳感器受到大家的好評,能適用于許多極端的環(huán)境,。賽赫信息科技總經(jīng)理李澤晨說道:“汽車尾氣處理系統(tǒng)中,尾氣的溫度范圍在600度到1200度之間,,導(dǎo)致能夠檢測過氧化硫,、一氧化碳等尾氣的氣體傳感器非常稀缺,而且傳感器受到的干擾和老化情況也會更加嚴(yán)重,。聲表面波傳感器是無線無源傳感器之一,,在老化和環(huán)境干擾的變化過程中,采用設(shè)置兩個頻點同步漂移的方法,,通過兩個頻點的頻率差檢測物理量,,從而得到精準(zhǔn)的檢測值?!?/p>
不過,,在不同的應(yīng)用場合,誤差產(chǎn)生的原因各有不同,,企業(yè)應(yīng)該根據(jù)實際情況理出根源,,解決誤差的問題,。
總結(jié)
預(yù)計2015年全球傳感器市場規(guī)模達(dá)到1814億美元,而中國將占據(jù)三分之一的市場份額,。未來,,傳感器市場的增長點將更多集中在無線傳感器、MEMS和生物傳感器領(lǐng)域,。如此龐大的市場規(guī)模,,將會誕生更多的企業(yè)和拓展出更多應(yīng)用。