在工業(yè)4.0、智能制造以及物聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)下，傳感器得到進(jìn)一步應(yīng)用和完善。本文帶您管中窺豹，一窺工業(yè)傳感器的新趨勢(shì)。

市場(chǎng)預(yù)計(jì)2015年全球傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1814億美元，而中國(guó)將占據(jù)三分之一的市場(chǎng)份額。未來(lái)，傳感器市場(chǎng)的增長(zhǎng)點(diǎn)將更多集中在無(wú)線傳感器、MEMS和生物傳感器領(lǐng)域。如此龐大的市場(chǎng)規(guī)模，將會(huì)誕生更多的企業(yè)和拓展出更多應(yīng)用。

但是工業(yè)傳感器領(lǐng)域普遍存在一個(gè)難點(diǎn)，那就是傳感器在使用一段時(shí)間后，受產(chǎn)品老化、參數(shù)漂移等因素影響，檢測(cè)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(wú)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(dòng)下，傳感器應(yīng)用將無(wú)處不在，而誤差的問(wèn)題也將會(huì)日益凸顯。與此同時(shí)，新的應(yīng)用領(lǐng)域也對(duì)傳感器提出新的要求，在產(chǎn)品集成度、有線無(wú)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(shì)。

管中窺豹，一窺工業(yè)傳感器的新趨勢(shì)

工業(yè)4.0是一個(gè)范圍廣泛的概念，主要是利用信息系統(tǒng)將生產(chǎn)過(guò)程中的供應(yīng)、制造等環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)化，方便對(duì)生產(chǎn)過(guò)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(guò)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(cè)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(lái)越多的集成化方案開(kāi)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(dú)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(kāi)始橫向集成，例如：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)溫度控制方案，原本都使用RDD、熱電偶等獨(dú)立電路和輸出，新產(chǎn)品已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)32通道的同時(shí)測(cè)量，每種通道之間可以搭配組合，實(shí)現(xiàn)RDD、熱電偶、二極管等各種方式的測(cè)量，管理起來(lái)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(hào)輸出為主，只能實(shí)現(xiàn)信息的單向流動(dòng)，不能對(duì)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(cè)信息，對(duì)于傳感器自身診斷、ID、運(yùn)行狀態(tài)等信息難以實(shí)現(xiàn)傳輸。因此，數(shù)字化接口是后續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，例如：HART協(xié)議、CAN總線、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)IO_link總線等，可以實(shí)現(xiàn)雙向通信，實(shí)時(shí)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(wèn)題。”王升楊繼續(xù)說(shuō)道，因?yàn)閭鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將會(huì)越來(lái)越龐大，每一個(gè)傳感器設(shè)備的功耗累加起來(lái)，就意味著巨大的成本支出。另外，許多工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)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(hào)處理器、電源管理、MCU、無(wú)線通信等都需要實(shí)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(jiàn)一斑。集成度、接口、功耗也只是傳感器發(fā)展趨勢(shì)的冰山一角，未來(lái)傳感器更多將會(huì)與垂直領(lǐng)域的算法緊密合作，共同推動(dòng)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(cè)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(lái)非常方便的體驗(yàn)，同時(shí)也存在許多問(wèn)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(shí)性存在問(wèn)題，將會(huì)導(dǎo)致體驗(yàn)非常差。這往往是多個(gè)原因造成，第一是氣氛傳感器只能識(shí)別，不能很好的定量分析；第二是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dòng)傳感器，每一個(gè)電表從出廠到應(yīng)用，大多都需要現(xiàn)場(chǎng)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(jì)量原理，形成計(jì)量動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方案，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，解決組分適應(yīng)性的問(wèn)題；

其二：通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，形成天然氣特性和傳感器計(jì)量輸出之間，實(shí)時(shí)跟蹤與在線修正的方案，識(shí)別時(shí)間小于一分鐘，自動(dòng)識(shí)別80%~97%甲烷含量；

其三：在保證速度的前提下，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，減少流速對(duì)傳感器的影響，提高計(jì)量穩(wěn)定性；

其四：增加儀表的自檢測(cè)能力，對(duì)儀表的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)報(bào)警。

由于安裝方便、無(wú)需電源和布線的原因，無(wú)源無(wú)線傳感器受到大家的好評(píng)，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(shuō)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(cè)過(guò)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(huì)更加嚴(yán)重。聲表面波傳感器是無(wú)線無(wú)源傳感器之一，在老化和環(huán)境干擾的變化過(guò)程中，采用設(shè)置兩個(gè)頻點(diǎn)同步漂移的方法，通過(guò)兩個(gè)頻點(diǎn)的頻率差檢測(cè)物理量，從而得到精準(zhǔn)的檢測(cè)值。”

不過(guò)，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合，誤差產(chǎn)生的原因各有不同，企業(yè)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況理出根源，解決誤差的問(wèn)題。

總結(jié)

預(yù)計(jì)2015年全球傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1814億美元，而中國(guó)將占據(jù)三分之一的市場(chǎng)份額。未來(lái)，傳感器市場(chǎng)的增長(zhǎng)點(diǎn)將更多集中在無(wú)線傳感器、MEMS和生物傳感器領(lǐng)域。如此龐大的市場(chǎng)規(guī)模，將會(huì)誕生更多的企業(yè)和拓展出更多應(yīng)用。