正確打開(kāi)傳感器的姿勢(shì)你Get到了嗎

　　如今，“沒(méi)有傳感器就沒(méi)有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)”已然成為全世界公認(rèn)的觀點(diǎn)，各國(guó)將傳感器提到了較高的位置，在發(fā)展傳感器產(chǎn)業(yè)方面任誰(shuí)也不想落后于人。我國(guó)傳感器市場(chǎng)亦在智能制造浪潮的推動(dòng)下，進(jìn)入快速增長(zhǎng)的新階段，而隨著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的全面爆發(fā)，傳感器廠商也正式迎來(lái)發(fā)展的紅利時(shí)期。

　　2017年11月20日，工信部正式下發(fā)《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南(2017-2019)》(簡(jiǎn)稱“指南”)，《指南》提出總體目標(biāo)，規(guī)劃到2019年實(shí)現(xiàn)傳感器產(chǎn)業(yè)取得明顯突破，智能傳感器產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到260億元，其中主營(yíng)業(yè)務(wù)超過(guò)10億元的企業(yè)達(dá)到5家，超過(guò)1億元的企業(yè)實(shí)現(xiàn)20家。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)工藝生產(chǎn)線產(chǎn)能穩(wěn)步增長(zhǎng)。

　　智能化傳感器乃大勢(shì)所趨

　　2017年12月15日，工信部正式印發(fā)了《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃》，為2018年到2020年人工智能發(fā)展指明了前進(jìn)的方向。計(jì)劃中的重點(diǎn)內(nèi)容是培育八項(xiàng)智能產(chǎn)品和四項(xiàng)核心基礎(chǔ)，而智能傳感器正排在核心基礎(chǔ)的第一位，處于最基礎(chǔ)、最重要的地位。

　　計(jì)劃中提出要發(fā)展市場(chǎng)前景廣闊的新型生物、氣體、壓力等智能傳感器，并對(duì)傳感器發(fā)展的水平提出了具體的要求，到2020年，壓電傳感器、磁傳感器、紅外傳感器等的性能顯著提高，達(dá)到水平以內(nèi)的壓力傳感器實(shí)現(xiàn)商用，弱磁場(chǎng)分辨率達(dá)到1pT的磁傳感器實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

　　智能傳感器屬于物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢，成為人類全面感知自然的最核心元件，各類智能傳感器的大規(guī)模部署和應(yīng)用是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)不可或缺的基本條件。對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用范圍會(huì)使用不同的傳感器，其覆蓋范圍包括智能制造、智慧城市、智能安保、智能家居、智能運(yùn)輸、智能醫(yī)療等。

　　相較于普通傳感器的感知——輸出的單一功能，以及失效后無(wú)法及時(shí)判定等問(wèn)題，智能傳感器本身具備的各類自主功能是“智能”的主要表現(xiàn)，包括針對(duì)安裝使用過(guò)程中的自主校零、自主標(biāo)定、自校正功能，使用過(guò)程中應(yīng)對(duì)各類環(huán)境干擾及變化的自動(dòng)補(bǔ)償功能，工作狀態(tài)下的數(shù)據(jù)采集及自主分析、數(shù)據(jù)處理及執(zhí)行干預(yù)等本地邏輯功能，數(shù)據(jù)采集后的上傳及系統(tǒng)指令的決策處理功能等，特別是面向更多無(wú)人值守應(yīng)用環(huán)境，以及大數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品中的自學(xué)習(xí)功能等，這些都是傳感器智能化的表現(xiàn)，這其中多數(shù)都屬于典型的物聯(lián)網(wǎng)特征應(yīng)用。

　　不得不說(shuō)，傳感器日趨智能化對(duì)于傳感器制造商來(lái)說(shuō)既是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。

　　傳感器的應(yīng)用，其實(shí)就在身邊

　　上面我們已經(jīng)提到，日趨智能化的傳感器對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)是一個(gè)不錯(cuò)的紅利時(shí)期，畢竟現(xiàn)在許多行業(yè)領(lǐng)域都需要傳感器讓設(shè)備對(duì)外界進(jìn)行感知，今天，工控小編跟您談一談近幾年最受人關(guān)注的三個(gè)代表性領(lǐng)域：智慧工廠、智能電網(wǎng)和自動(dòng)駕駛。

　　智慧工廠：在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，幾乎都需要傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并把數(shù)據(jù)反饋給控制中心，以便對(duì)出現(xiàn)異常節(jié)點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)干預(yù)，保證工業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行。業(yè)界普遍認(rèn)為，新一代的智能傳感器是智能工業(yè)的“心臟”，它讓產(chǎn)品生產(chǎn)流程持續(xù)運(yùn)行，并讓工作人員遠(yuǎn)離生產(chǎn)線和設(shè)備，保證人身安全和健康。例如在汽車制造行業(yè)中，汽車零部件工廠和裝配線上的金屬?zèng)_壓機(jī)器的每個(gè)動(dòng)作都需要傳感器跟蹤。

　　智能電網(wǎng)：智能電網(wǎng)中傳感器的應(yīng)用，是利用傳感器對(duì)某些電力產(chǎn)品的質(zhì)量、故障定位等作出快速直接測(cè)量并進(jìn)行在線監(jiān)控。目前所提倡的智慧城市、智能電網(wǎng)概念，究其根本：建立智能電網(wǎng)所需要的終端電力信息采集系統(tǒng)，很大程度上是指?jìng)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)，智能電網(wǎng)的建設(shè)，直接帶動(dòng)了傳感器市場(chǎng)，同時(shí)，為了滿足智能電網(wǎng)日后升級(jí)的需求，電力系統(tǒng)傳感器也在向智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化邁進(jìn)。

　　自動(dòng)駕駛：在智慧交通時(shí)代，主動(dòng)安全技術(shù)成為備受關(guān)注的新興領(lǐng)域，需要改進(jìn)現(xiàn)有的主動(dòng)安全系統(tǒng)，比如側(cè)翻(rollover)與穩(wěn)定性控制(ESC)，這就需要加速度傳感器和角速度傳感器來(lái)感測(cè)車身姿態(tài)。除此之外，傳感器在汽車領(lǐng)域還有很多應(yīng)用，包括安全氣囊、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等。

　　自動(dòng)駕駛技術(shù)的興起，進(jìn)一步推動(dòng)了傳感器進(jìn)入汽車。雖然GPS接收器可以計(jì)算自身位置和速度，但在GPS信號(hào)較差的地方(地下車庫(kù)、隧道)和信號(hào)受到干擾的時(shí)候，汽車的導(dǎo)航會(huì)受到影響，這對(duì)自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)是致命的缺陷。利用陀螺儀和加速度計(jì)獲取速度和位置(角速度和角位置)，車輛任何細(xì)微的動(dòng)作和傾斜姿態(tài)，都被轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)總線，傳遞給行車電腦。

　　筆者觀點(diǎn)

　　目前，中國(guó)的傳感器產(chǎn)業(yè)已形成了從技術(shù)研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)體系。近年來(lái)，我國(guó)傳感器市場(chǎng)一直持續(xù)增長(zhǎng)，近千億的市場(chǎng)規(guī)模亦吸引不少國(guó)外廠家進(jìn)駐中國(guó)進(jìn)行布局，當(dāng)中暴露出的是國(guó)內(nèi)外傳感器技術(shù)之間的差距。

　　智能制造所需的某些特殊部件，如需要耐高溫高壓的傳感器，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性還是有些差距。在航天、軍工等領(lǐng)域，為了做到自主安全可控，可以不計(jì)成本地生產(chǎn)研發(fā)、生產(chǎn)部分高端傳感器。但是應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域，目前階段還是采購(gòu)進(jìn)口產(chǎn)品比較劃算。對(duì)于高端電機(jī)、視覺(jué)、力覺(jué)等高附加值的傳感器，我國(guó)現(xiàn)在還無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)，只能依賴進(jìn)口。為了追求整個(gè)系統(tǒng)的一致性和可靠性，又連帶許多傳感器也要使用進(jìn)口產(chǎn)品。

　　可見(jiàn)，目前我國(guó)高端制造領(lǐng)域所采用的傳感器還是依賴于進(jìn)口，市場(chǎng)規(guī)模仍將持續(xù)保持在千億以上，但盡管如此，中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)的總體水平，還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。由于國(guó)內(nèi)尚無(wú)一套有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的傳感器設(shè)計(jì)軟件，可靠性遠(yuǎn)低于國(guó)外同類產(chǎn)品，因此國(guó)產(chǎn)傳感器仍以中低端為主，缺乏核心技術(shù)和基礎(chǔ)能力。