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技術(shù)文章
傳感器和檢測(cè)儀表是傳統(tǒng)設(shè)備更新?lián)Q代的必要條件
點(diǎn)擊次數(shù)：1218 發(fā)布時(shí)間：2014-12-25
在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備當(dāng)中,，傳感器和檢測(cè)儀表是*的一部分,，從下面兩個(gè)方面來(lái)看,，傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)備如果在其上增加了必要的傳感器,，在配備上精密的測(cè)量部件,，則其功能和精度可以大大提高,，設(shè)備可以增值；工業(yè)設(shè)備作為自動(dòng)化系統(tǒng)的控制對(duì)象或作為自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分,，必須能與自動(dòng)化系統(tǒng)的三部分即檢測(cè),、控制、執(zhí)行相兼容或提供接口,，使之集成為一個(gè)有機(jī)的整體,，無(wú)論是單機(jī)自動(dòng)化或作為大型自動(dòng)化裝置的一部分,，都使該工業(yè)設(shè)備的用途擴(kuò)大。綜上所述,，作為工業(yè)設(shè)備本身增加傳感器和檢測(cè)儀表,、測(cè)量?jī)x表或提供接口，是傳統(tǒng)設(shè)備更新?lián)Q代的必要條件,。
傳感器是一種把非電量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的器件,，而檢測(cè)儀表在模擬電影情況下，一般是包括傳感器,、檢測(cè)點(diǎn)取樣設(shè)備跡大器(進(jìn)行抗干擾處理及信號(hào)傳輸),，當(dāng)然還有電源及現(xiàn)場(chǎng)顯示部分(可選擇)，電信號(hào)一般為連續(xù)量,、離散量?jī)煞N,，實(shí)際上還可分成模擬量、開(kāi)關(guān)量,、脈沖量等,，模擬信號(hào)傳輸采用統(tǒng)一信號(hào)(4-20mADC等)。數(shù)字化過(guò)程中,，檢測(cè)儀表變化比較大,，經(jīng)過(guò)幾個(gè)階段，近來(lái)多采用ASIC集成電路,，而且把傳感器和微處理器及網(wǎng)絡(luò)接口封裝在一個(gè)器件中,，完成信息獲取、處理,、傳輸,、存貯等功能,。在自動(dòng)化儀表中經(jīng)常把檢測(cè)儀表稱(chēng)為變送器,，如問(wèn)題變送器、壓力變送器等,。
傳感器產(chǎn)品品種多,，采用的科學(xué)原理多，技術(shù)密集,，具有多樣性,、邊緣性、綜合性和技藝性,，需要多學(xué)科,、多種高新技術(shù)配合;又雖然具有高附加效益，但本身價(jià)格不高,，所以要推動(dòng)傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，是有難度的,。
我國(guó)在傳感器生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，應(yīng)該在引進(jìn)技術(shù)和自主創(chuàng)新兩方面都不放松,。在引進(jìn)*技術(shù)中,，可以提高自己的技術(shù)，同時(shí)也滿足了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求,，形成了傳感器生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模,。如橫河公司zui近發(fā)布的EJX多變量變送器，就是個(gè)可以考慮引進(jìn)技術(shù)的例子,，它精度高(0.025%),、智能化程度高，采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),，由于能把質(zhì)量,、流量、介質(zhì)壓力及導(dǎo)管叮診斷,、蒸氣體熱診斷和孔板磨損情況等多種變量和信息經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸給中央控制室;對(duì)保證生產(chǎn)和提供設(shè)備維護(hù)信息,、保證安全運(yùn)行都很有利，這種新型變送器的發(fā)展,，配合了自動(dòng)化系統(tǒng)管控一體化的變革,，只有信息源頭能力強(qiáng)了，信息豐富了,，才能使信息化更好促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展,。另外，他有廣闊的市場(chǎng),，因?yàn)樗谑突?、冶金、電力等多個(gè)行業(yè)均用量很大,。
微電子機(jī)械加工技術(shù),，包括體微機(jī)械加工技術(shù)、表面微機(jī)械加工技術(shù),、LIGA技術(shù)(X光深層光刻,、微電鑄和微復(fù)制技術(shù))、激光微加工技術(shù)和微型封裝技術(shù)等,。MEMS的發(fā)展,，把傳感器的微型化、智能化,、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度,。傳感器的檢測(cè)儀表，在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上，內(nèi)置微處理器,，或把微傳感器和微處理器及相關(guān)集成電路(運(yùn)算放大器,、A/D或D/A、存貯器,、網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路)等封裝在一起完成了數(shù)字化,、智能化、網(wǎng)絡(luò)化,、系統(tǒng)化,。
除MEMS外，新型傳感器的發(fā)展還有賴(lài)于新型敏感材料,、敏感元件和納米技術(shù),，如新一代光纖傳感器、超導(dǎo)傳感器,、焦平面陳列紅外探測(cè)器,、生物傳感器、納米傳感器,、新型量子傳感器,、微型陀螺、網(wǎng)絡(luò)化傳感器,、智能傳感器,、模糊傳感器、多功能傳感器等,。
多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)正在形成熱點(diǎn),，它形成于20世紀(jì)80年代，它不同于一般信號(hào)處理,，也不同于單個(gè)或多個(gè)傳感器的監(jiān)測(cè)和測(cè)量,，而是對(duì)基于多個(gè)傳感器測(cè)量結(jié)果基礎(chǔ)上的更高層次的綜合決策過(guò)程。有鑒于傳感器技術(shù)的微型化,、智能化程度提高,，在信息獲取基礎(chǔ)上，多種功能進(jìn)一步集成以致于融合,，這是必然的趨勢(shì),，多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)也促進(jìn)了傳感器技術(shù)的發(fā)展,。多傳感器數(shù)據(jù)融合的定義概括：把分布在不同位置的多個(gè)同類(lèi)或不同類(lèi)傳感器所提供的局部數(shù)據(jù)資源加以綜合,，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析，消除多傳感器信息之間可能存在的冗余和矛盾,，加以互補(bǔ),，降低其不確實(shí)性，獲得被測(cè)對(duì)象的一致性解釋與描述，從而提高系統(tǒng)決策,、規(guī)劃,、反應(yīng)的快速性和正確性，使系統(tǒng)獲得更充分的信息,。其信息融合在不同信息層次上出現(xiàn),，包括數(shù)據(jù)層(像素層)融合、特征層融合,、決策層(證據(jù)層)融合,。由于它比單一傳感器信息有如下優(yōu)點(diǎn)，即容錯(cuò)性,、互補(bǔ)性,、實(shí)時(shí)性、經(jīng)濟(jì)性,，所以逐步得到推廣應(yīng)用,。應(yīng)用領(lǐng)域除軍事外，已適用于自動(dòng)化技術(shù),、機(jī)器人,、海洋監(jiān)視、地震觀測(cè),、建筑,、空中交通管制、醫(yī)學(xué)診斷,、遙感技術(shù)等方面,。
我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)要適應(yīng)技術(shù)潮流，向國(guó)內(nèi)外兩個(gè)市場(chǎng)相結(jié)合的化方向發(fā)展,，讓傳感器和檢測(cè)儀表抓住信息化的發(fā)展機(jī)遇,。
傳感器是一種把非電量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的器件,，而檢測(cè)儀表在模擬電影情況下，一般是包括傳感器,、檢測(cè)點(diǎn)取樣設(shè)備跡大器(進(jìn)行抗干擾處理及信號(hào)傳輸),，當(dāng)然還有電源及現(xiàn)場(chǎng)顯示部分(可選擇)，電信號(hào)一般為連續(xù)量,、離散量?jī)煞N,，實(shí)際上還可分成模擬量、開(kāi)關(guān)量,、脈沖量等,，模擬信號(hào)傳輸采用統(tǒng)一信號(hào)(4-20mADC等)。數(shù)字化過(guò)程中,，檢測(cè)儀表變化比較大,，經(jīng)過(guò)幾個(gè)階段，近來(lái)多采用ASIC集成電路,，而且把傳感器和微處理器及網(wǎng)絡(luò)接口封裝在一個(gè)器件中,，完成信息獲取、處理,、傳輸,、存貯等功能,。在自動(dòng)化儀表中經(jīng)常把檢測(cè)儀表稱(chēng)為變送器,，如問(wèn)題變送器、壓力變送器等,。
傳感器產(chǎn)品品種多,，采用的科學(xué)原理多，技術(shù)密集,，具有多樣性,、邊緣性、綜合性和技藝性,，需要多學(xué)科,、多種高新技術(shù)配合;又雖然具有高附加效益，但本身價(jià)格不高,，所以要推動(dòng)傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，是有難度的,。
我國(guó)在傳感器生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，應(yīng)該在引進(jìn)技術(shù)和自主創(chuàng)新兩方面都不放松,。在引進(jìn)*技術(shù)中,，可以提高自己的技術(shù)，同時(shí)也滿足了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求,，形成了傳感器生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模,。如橫河公司zui近發(fā)布的EJX多變量變送器，就是個(gè)可以考慮引進(jìn)技術(shù)的例子,，它精度高(0.025%),、智能化程度高，采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),，由于能把質(zhì)量,、流量、介質(zhì)壓力及導(dǎo)管叮診斷,、蒸氣體熱診斷和孔板磨損情況等多種變量和信息經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸給中央控制室;對(duì)保證生產(chǎn)和提供設(shè)備維護(hù)信息,、保證安全運(yùn)行都很有利，這種新型變送器的發(fā)展,，配合了自動(dòng)化系統(tǒng)管控一體化的變革,，只有信息源頭能力強(qiáng)了，信息豐富了,，才能使信息化更好促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展,。另外，他有廣闊的市場(chǎng),，因?yàn)樗谑突?、冶金、電力等多個(gè)行業(yè)均用量很大,。
微電子機(jī)械加工技術(shù),，包括體微機(jī)械加工技術(shù)、表面微機(jī)械加工技術(shù),、LIGA技術(shù)(X光深層光刻,、微電鑄和微復(fù)制技術(shù))、激光微加工技術(shù)和微型封裝技術(shù)等,。MEMS的發(fā)展,，把傳感器的微型化、智能化,、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度,。傳感器的檢測(cè)儀表，在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上，內(nèi)置微處理器,，或把微傳感器和微處理器及相關(guān)集成電路(運(yùn)算放大器,、A/D或D/A、存貯器,、網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路)等封裝在一起完成了數(shù)字化,、智能化、網(wǎng)絡(luò)化,、系統(tǒng)化,。
除MEMS外，新型傳感器的發(fā)展還有賴(lài)于新型敏感材料,、敏感元件和納米技術(shù),，如新一代光纖傳感器、超導(dǎo)傳感器,、焦平面陳列紅外探測(cè)器,、生物傳感器、納米傳感器,、新型量子傳感器,、微型陀螺、網(wǎng)絡(luò)化傳感器,、智能傳感器,、模糊傳感器、多功能傳感器等,。
多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)正在形成熱點(diǎn),，它形成于20世紀(jì)80年代，它不同于一般信號(hào)處理,，也不同于單個(gè)或多個(gè)傳感器的監(jiān)測(cè)和測(cè)量,，而是對(duì)基于多個(gè)傳感器測(cè)量結(jié)果基礎(chǔ)上的更高層次的綜合決策過(guò)程。有鑒于傳感器技術(shù)的微型化,、智能化程度提高,，在信息獲取基礎(chǔ)上，多種功能進(jìn)一步集成以致于融合,，這是必然的趨勢(shì),，多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)也促進(jìn)了傳感器技術(shù)的發(fā)展,。多傳感器數(shù)據(jù)融合的定義概括：把分布在不同位置的多個(gè)同類(lèi)或不同類(lèi)傳感器所提供的局部數(shù)據(jù)資源加以綜合,，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析，消除多傳感器信息之間可能存在的冗余和矛盾,，加以互補(bǔ),，降低其不確實(shí)性，獲得被測(cè)對(duì)象的一致性解釋與描述，從而提高系統(tǒng)決策,、規(guī)劃,、反應(yīng)的快速性和正確性，使系統(tǒng)獲得更充分的信息,。其信息融合在不同信息層次上出現(xiàn),，包括數(shù)據(jù)層(像素層)融合、特征層融合,、決策層(證據(jù)層)融合,。由于它比單一傳感器信息有如下優(yōu)點(diǎn)，即容錯(cuò)性,、互補(bǔ)性,、實(shí)時(shí)性、經(jīng)濟(jì)性,，所以逐步得到推廣應(yīng)用,。應(yīng)用領(lǐng)域除軍事外，已適用于自動(dòng)化技術(shù),、機(jī)器人,、海洋監(jiān)視、地震觀測(cè),、建筑,、空中交通管制、醫(yī)學(xué)診斷,、遙感技術(shù)等方面,。
我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)要適應(yīng)技術(shù)潮流，向國(guó)內(nèi)外兩個(gè)市場(chǎng)相結(jié)合的化方向發(fā)展,，讓傳感器和檢測(cè)儀表抓住信息化的發(fā)展機(jī)遇,。