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(shí)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(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(shí)，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(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(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(shí)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(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，例如：HART協(xié)議、CAN總線、點(diǎn)對點(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題。”王升楊繼續(xù)說道，因?yàn)閭鞲衅骶W(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(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(yàn)，同時(shí)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(shí)性存在問題，將會導(dǎo)致體驗(yàn)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(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(jì)量原理，形成計(jì)量動態(tài)補(bǔ)償方案，通過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，解決組分適應(yīng)性的問題；
其二：通過大量實(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，識別時(shí)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(jì)結(jié)構(gòu)，減少流速對傳感器的影響，提高計(jì)量穩(wěn)定性；
其四：增加儀表的自檢測能力，對儀表的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測報(bào)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(diǎn)同步漂移的方法，通過兩個頻點(diǎn)的頻率差檢測物理量，從而得到精準(zhǔn)的檢測值。”
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(shí)際情況理出根源，解決誤差的問題。
總結(jié)
預(yù)計(jì)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(diǎn)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。