| 傳感器和檢測儀表的�(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分� | |
| �(fā)布時間：2020-07-07 17:16:00???? 瀏覽次數(shù)� | |
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近年來，傳感器正處于傳統(tǒng)型向傳感器轉(zhuǎn)型的�(fā)展階�。傳感器的特點是微型�、數(shù)字化、智能化、多功能化、系�(tǒng)�、網(wǎng)�(luò)化，它不僅促�(jìn)了傳�(tǒng)�(chǎn)�(yè)的改�，而且可導(dǎo)致建立工�(yè)和軍事變�，是21世紀(jì)新的�(jīng)�(jì)增長�。我國在傳感器生�(chǎn)�(chǎn)�(yè)化過程中，應(yīng)該在引�(jìn)國外技�(shù)和創(chuàng)新兩方面都不放松。在引�(jìn)國外技�(shù)�，可以提高自己的技�(shù)，同時也滿足了國�(nèi)市場的需�，形成了傳感器生�(chǎn)�(chǎn)�(yè)�(guī)�� 傳感器和檢測儀表的重要� 工業(yè)�(shè)備在制造過程中及整�(jī)性能測試中會遇到各種�(jī)械量和幾何量，有些工�(yè)�(shè)備在�(yùn)行中還要�(jīng)常對一些機(jī)械量、電量�(jìn)行檢測或�(jiān)視。這些�(jī)械量有位移、速度、加速度、力、力矩、功�、壓�、流�、溫�、硬度、密度、溫�、比重和粘度�，幾何量有長�、角�、形狀、位�、表面粗糙度、表面波形等，這些均屬于物理量。實際在人們生�(chǎn)、生活和科學(xué)實驗中還會遇到化�(xué)量、生物量(包括�(yī)�(xué))，而這一切，從信號的角度來看，都需要通過傳感�，將其轉(zhuǎn)換成電信�(近代還可以轉(zhuǎn)換成光信�)，而后再�(jìn)行信號的傳輸、處理、存儲、顯示、控制…�，從信息的角度看，這些信號連同聲音和圖像信息都是信息的源頭，所以傳感器和檢測儀�、測量儀表是信息科學(xué)技�(shù)的三部分(信息獲取、信息傳�、信息處�)中的重要部分� 在現(xiàn)代工�(yè)�(shè)備中，傳感器和檢測儀表是不可或缺的一部分的理�，還可由以下兩方面來看：傳統(tǒng)的工�(yè)�(shè)備如在其上增加了必要的傳感器，配備精密測量部�(附件)，則其功能和精度可以提高，便于用戶操作和維護(hù)，安全等級也可以提高，設(shè)備可以增�;工業(yè)�(shè)備作為自動化系統(tǒng)的控制對象或作為自動化系�(tǒng)的一部分，必須能與自動化系統(tǒng)的三部分(檢測、控�、執(zhí)�)相兼容或提供接口，使之集成為一個有�(jī)的整�，無論是單機(jī)自動化或作為大型自動化裝置的一部分，都使該工業(yè)�(shè)備的用途擴(kuò)�。綜上所�，作為工�(yè)�(shè)備本身增加傳感器和檢測儀表、測量儀表或提供接口，是傳統(tǒng)�(shè)備更�?lián)Q代的必要條件� 傳感器是一種把非電量轉(zhuǎn)變的電信號的器件，而檢測儀表在模擬電路情況�，一般是包括傳感�、檢測點取樣�(shè)備及放大�(�(jìn)行抗干擾處理及信號傳�)，當(dāng)然還有電源及�(xiàn)場顯示部�(可選�)，電信號一般分連續(xù)�、離散量兩種，實際上還可分成模擬�、開�(guān)�、脈沖量�，模擬信號傳輸采用統(tǒng)一信號(4~20mADC�)。數(shù)字化過程�，檢測儀表變化比較大，經(jīng)過幾個階段，近來多采用ASIC專用集成電路，而且把傳感器和微處理器及�(wǎng)�(luò)接口封裝在一個器件中，完成信息獲�、處�、傳�、存貯等功能。在自動化儀表中�(jīng)常把檢測儀稱為變送器，如溫度變送器、壓力變送器�� 因為傳感器用于各行各�(yè)，加之這些年來，家用電�、汽車、信息產(chǎn)�(yè)三方面的飛速發(fā)�，對傳感器需求大�，所以傳感器制造業(yè)�(fā)展很快，形成獨立的產(chǎn)�(yè)，這就拉動了工�(yè)�(shè)�，特別是半導(dǎo)體、設(shè)備制造業(yè)的發(fā)�，所以中國有必要特別�(guān)注傳感器�(chǎn)�(yè)� 傳感器產(chǎn)品品種多，采用的科學(xué)原理�，技�(shù)密集，具有多樣性、邊緣�、綜合性和技藝性，需要多�(xué)�、多種技�(shù)配合，雖然具有高附加效益，但本身價格不高，所以要推動傳感器產(chǎn)�(yè)的發(fā)�，是有難度的?！鞲衅骱蜋z測儀表的�(xiàn)狀 傳感器產(chǎn)品的門類品種繁�，用于流程工�(yè)的主要有：溫度傳感器、壓力傳感器、重量傳感器、流量傳感器、液位傳感器、氧敏傳感器,各種力敏傳感�、氣敏傳感器、分析儀表等，用于機(jī)械工�(yè)的還有：開關(guān)類的接近/定位傳感�、安全門開關(guān)等安全傳感器、旋�(zhuǎn)編碼�、視覺傳感器、速度傳感器、加速度傳感器等?�?/p> 目前國內(nèi)傳感器共�10大類�24小類�6000個品�。而國�(nèi)品種更多，如美國約有17000種傳感器，所以我國發(fā)展傳感器品種的領(lǐng)域很寬廣� 中國傳感器的市場近幾年一直持�(xù)增長，增長速度超過15%�2003年銷售額�186億元，同比增�32.9%;而世界非軍用傳感器市�1998年為325億美�，平均增長率�9%，預(yù)�2008年將增加�506億美��2003年中國傳感器�(yīng)用四大領(lǐng)域為工業(yè)及汽車電子產(chǎn)�、通信電子�(chǎn)�、消費電子產(chǎn)品專用設(shè)�，其中工�(yè)和汽車電子產(chǎn)品占市場份額�33.5%。由于改革開�，我國巨大的市場，引來了各國廠商如西門�、橫河、霍尼韋�、歐姆龍、邦納等公司，這為終用戶和工業(yè)�(shè)備制造廠帶來了很大的便利，而國�(nèi)傳感器和檢測儀表生�(chǎn)雖有�(fā)�，但這遠(yuǎn)不能跟上形勢的要�。各國傳感器生產(chǎn)和研�(fā)的規(guī)模在不斷�(kuò)大，美國約有1300家生�(chǎn)和開�(fā)傳感器的廠家�100多個研究院所和院�，日本有800家廠商。我國近年建立了傳感器技�(shù)國家重點實驗�、微�/納米國家重點實驗室等研發(fā)基地，初步建立了敏感元件和傳感器�(chǎn)�(yè)�2000年總�(chǎn)量超�13億只，目前我國已�1688家從事傳感器的生�(chǎn)和研�(fā)的企�(yè)，其中從事MEMS研制生產(chǎn)的已�50多家，到“十五”末�，敏感元件和傳感器年總產(chǎn)量已�(dá)�20億只� 我國在參與傳感器市場競爭方面也走出了新路�，如沈陽儀表科�(xué)研究院的“傳感器國家研究中心”，已向美國出口力敏傳感器芯�40萬只� 傳感器技�(shù)包括敏感�(jī)�、敏感材�、工藝設(shè)備和計測技�(shù)四個方�，約�30多種技�(shù)。隨著微電子技�(shù)的發(fā)�，傳感器技�(shù)�(fā)展很快，我國研發(fā)的力量尚需大量投入，特別要加強(qiáng)具有知識�(chǎn)�(quán)的傳感器的開�(fā)、科研成果的�(zhuǎn)化及傳感器生�(chǎn)�(chǎn)�(yè)化問�，在我國更是迫在眉睫的問�，在批量生產(chǎn)情況�，控制傳感器�(chǎn)品性能(主要是穩(wěn)定性、可靠�)，使之合格率很高，就需要有的制造工藝和自動化水平很高的工藝�(shè)�，我國應(yīng)在開�(fā)專用工藝�(shè)備上下功�，解決傳感器生產(chǎn)�(chǎn)�(yè)化的“瓶頸”問�;在傳感器的應(yīng)用上，特別是傳感器的�(yīng)用上，還沒大力推�，改革開放創(chuàng)造了有利條件，各種工�(yè)�(shè)備應(yīng)用了的傳感器，這擴(kuò)大了傳感器市�，也使我國傳感器生產(chǎn)�(chǎn)�(yè)化有了動�?�?/p> 我國在傳感器生產(chǎn)�(chǎn)�(yè)化過程中，應(yīng)該兼顧引�(jìn)國外技�(shù)和創(chuàng)新兩方面。在引�(jìn)國外技�(shù)中，可以提高自己的技�(shù)，同時也滿足了國�(nèi)市場的需�，形成了傳感器生�(chǎn)�(chǎn)�(yè)�(guī)模。如橫河公司近發(fā)布的EJX多變量變送器，就是個可以考慮引�(jìn)技�(shù)的例�，它精度�(0.025%)、智能化程度�，采用現(xiàn)場總線技�(shù)，由于能把質(zhì)量流�、介�(zhì)壓力及導(dǎo)管堵塞、診�、蒸氣伴熱診斷和孔板磨損情況等多種變量和信息�(jīng)�(xiàn)場總線傳輸給中央控制�;對保證生�(chǎn)和提供設(shè)備維�(hù)信息、保證安全運(yùn)行都很有利，這種變送器的發(fā)展，配合了自動化系統(tǒng)管控一體化的變革，只有信息源頭能力�(qiáng)�，信息豐富了，才能使信息化更好促�(jìn)生產(chǎn)力發(fā)�?�?/p> 另外，它有廣闊的市場，因為它在石油化�、冶�、電力等多個行�(yè)均用量很�� 傳感器和檢測儀表的�(fā)展趨� 近年來，傳感器正處于傳統(tǒng)型向傳感器轉(zhuǎn)型的�(fā)展階�。傳感器的特點是微型�、數(shù)字化、智能化、多功能�、系�(tǒng)�、網(wǎng)�(luò)�，它不僅促�(jìn)了傳�(tǒng)�(chǎn)�(yè)的改�，而且可導(dǎo)致建立工�(yè)和軍事變革，�21世紀(jì)新的�(jīng)�(jì)增長�� 微型化是建立在微電子�(jī)械系�(tǒng)(MEMS)技�(shù)基礎(chǔ)上的，目前已成功�(yīng)用在硅器件上形成硅壓力傳感器(如上述EJX變送器)。微電子�(jī)械加工技�(shù)，包括體微機(jī)械加工技�(shù)、表面微�(jī)械加工技�(shù)、L1GA技�(shù)(X光深層光�、微電鑄和微�(fù)制技�(shù))、激光微加工技�(shù)和微型封裝技�(shù)�。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�。傳感器和檢測儀�，在微電子技�(shù)基礎(chǔ)�，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(�(yùn)算放大器、A/D、D/A、存貯器、網(wǎng)�(luò)通訊接口電路)等封裝在一起完成了�(shù)字化、智能化、網(wǎng)�(luò)�、系�(tǒng)化。網(wǎng)�(luò)化方�，目前主要是指采用多種現(xiàn)場總線和以太�(wǎng)(互聯(lián)�(wǎng))，這要按各行業(yè)的需�，選擇其中的一種或多種，近年內(nèi)流行的有FF、Profibus、CAN、LonWorks、AS-I、Interbus、TCP/IP�?！〕齅EMS�，傳感器的發(fā)展還有賴于敏感材�、敏感元件和納米技�(shù)，如光纖傳感�、超�(dǎo)傳感器、焦平面陳列紅外探測�、生物傳感器、納米傳感器、量子傳感器、微型陀�、網(wǎng)�(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�(shù)�(jù)融合技�(shù)正在形成熱點，它形成�20世紀(jì)80年代，它不同于一般信號處�，也不同于單個或多個傳感器的監(jiān)測和測量，而是對基于多個傳感器測量�(jié)果基�(chǔ)上的更高層次的綜合決策過程。有鑒于傳感器技�(shù)的微型化、智能化程度提高，在信息獲取基礎(chǔ)�，多種功能�(jìn)一步集成以至于融合，這是必然的趨勀多傳感器數(shù)�(jù)融合技�(shù)也促??概括為：把分布在不同位置的多個同類或不同類傳感器所提供的局部數(shù)�(jù)資源加以綜合，采用計算機(jī)技�(shù)對其�(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�(bǔ)，降低其不確定�，獲得對被測對象的一致性解釋與描述，從而提高系�(tǒng)決策、規(guī)劃、反�(yīng)的快速性和正確�，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)�(jù)�(像素�)融合、特征層融合、決策層(證據(jù)�)融合。由于它比單一傳感器信息有如下�(yōu)點，即容錯�、互�(bǔ)�、實時性、經(jīng)�(jì)�，所以逐步推廣�(yīng)�。應(yīng)用領(lǐng)域除軍事�，還適用于自動化技�(shù)、機(jī)器人、海洋監(jiān)�、地震觀�、建筑、空中交通管�、醫(yī)�(xué)診斷、遙感技�(shù)等方�� |
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