工业传感器在智能时代四个特点是什么（工业传感器在智能时代四个特点中的应用）

在信息化的21世纪的今天，传感器的应用已经渗透到社会生活的各个方面。以今年2月成功举办的北京冬奥会为例。其“冰立方”场馆拥有由4000多个传感器主导的楼宇设备管理系统，用于检测和监控场馆内的温度和湿度变化。在过去五年中，传感器已成为可穿戴设备、无人机和智能手机等日常设备中不可或缺的一部分。

随着“工业4.0”的到来，智能工业传感器在工业制造中发挥着越来越重要的作用。与传统工业传感器不同，智能传感器由于与微处理器相结合，因此具有收集、处理和交换信息的能力。通过充分利用计算机的计算和存储能力，智能传感器还具有高精度的物理信息采集能力，从而及时高效地处理出现的数据请求。

值得一提的是，随着当前科学技术的不断发展，智能传感器的功能逐渐增多，甚至可以利用神经网络、人工智能、信息处理技术等诸多技术，使传感器实现更先进的功能。智力。它还具有分析、判断、适应、自学习等功能，可以完成图像识别、特征检测、多维检测等复杂任务。总而言之，与传统工业传感器相比，智能传感器在精度、稳定性、抗冲击性等方面有着更加严格的要求。

智能传感器以其精准的数据采集能力和多样化的功能，成为工业物联网整个生态系统建设中提供基础数据支撑的关键。一方面，将传感器和无线传感器网络技术应用于智能监控，有助于优化工业生产流程和工艺，同时提高生产线过程检测、实时数据采集、生产设备过程监控、物料消耗等能力和水平。监控，实现生产过程的智能监测、智能控制、智能诊断、智能决策和智能维护水平。

另一方面，智能传感器以其独特的技术特点，广泛应用也将成为实现工业自动化发展的必由之路。对于工业自动化，智能传感器可以保持自动化生产线持续运行。除了监测和处理振动和噪声信号外，它们还可以检测机器健康状况并预测发生故障的可能性，从而帮助制造业降低维护成本。因此，在工业互联网的发展过程中，构建完整的工业传感器网络体系是必由之路。

随着互联网技术的日益普及，包括汽车和医疗保健在内的大多数行业对高精度传感器的需求日益增长。 Markets and Markets报告数据显示，全球工业传感器市场规模预计将从2021年的206亿美元增长到2026年的319亿美元。预计2021年至2026年该市场将以9.1%的复合年增长率增长。

那么，工业传感器究竟有何魅力，让其市场增长如此之快？本文将通过一些代表性厂商的产品来阐述工业传感4.0时代智能传感器技术的四大特点：持续在线、全天候运行、本地处理和多传感器信息融合。

一直在线

我们目前正处于广泛使用始终监听和运行的设备的风口浪尖。持续在线是物联网的一个重要特征。随着互联网技术的发展，人们对持续在线传感设备的需求将逐渐飙升。尤其是在一些工业场景中，传感器需要持续在线来记录和描述数据。

为了实现持续在线，能源消耗是关键。这也是工业互联网给智能传感器带来的重大挑战。只有保证传感元件的功耗足够低，才能实现万物互联下传感终端节能降耗的目标。

因此，通过节省更多电量来维持持续在线工作状态，必将成为工业4.0时代智能传感器的标准配置。为了实现这一目标，开发人员也竭尽全力消除各种障碍，例如：实现“睡眠”功能，使整个传感器组件和与其连接的其他系统保持在低功耗模式，直到某些事件发生；改进电池技术。增加电池容量，延长电池寿命；或采用抗老化技术提高电阻稳定性等。

智能传感器

以EPCOS/TDK NTC热敏电阻为例，该热敏电阻在内电极、镍阻挡端子、高温环境下具有优异的长期抗老化性能，并且在焊接过程中具有优异的电阻稳定性，足以维持长时间抵抗。一直在线。

此外，该热敏电阻具有多层NTC，可测量高达150C的温度。可应用于温度测量和补偿以及汽车领域，可以在汽车应用中提供电压和噪声抑制、温度测量和补偿等功能。

全天候工作

对于智慧化工厂来说，如果说互联网要取代人工监控设备，那么生产数据的实时跟踪和生产设备的长期稳定运行是重中之重。

工厂需要全天候工作的传感器来掌握振动、温度、湿度、压力等数据信号，然后监控设备的运行状态并及时处理数据，以减少机械损坏的机会，提高生产效率。生产线的稳定性。然而，与日常生活相比，工业环境要恶劣得多。智能传感器需要抵抗振动、灰尘、高温、腐蚀等恶劣环境的影响，否则一不小心就会受到环境的干扰，从而影响设备甚至工厂的运行。

因此，与传统传感器相比，智能制造中使用的工业传感器对精度、稳定性、抗振动、抗冲击等方面有着更加严格的要求。它们需要同时具有高稳定性和高可靠性。它们不仅必须能够进行实时通信，还必须足够准确，以确保尽可能消除错误。

换句话说，智能传感器需要足够强的抗干扰能力来保持稳定性并实现全天候运行。从这个角度来看，EPCOS/TDK的PCM120T屏蔽式SMT功率电感器和B78416A*超声波传感器变压器都是不错的选择。

智能传感器

我们先来说说PCM120T屏蔽式SMT功率电感。其实从名字就可以看出，这款传感器非常适合干扰抑制，比如汽车电机。据介绍，该系列传感器采用铁氧体材料封闭外壳，外部无间隙，因此具有优异的EMC 性能，并经过优化以实现高饱和电流和低直流电阻，同时通过铁合金磁芯实现这些优异的饱和特性。扁线绕组使损耗尽可能低，这种结构可以实现0.72m（0.4H）至9m（10H）的低电阻值。

用于超声波传感器的B78416A* 变压器具有磁屏蔽特性，可以更好地抑制干扰。据悉，该传感器采用EP 6磁芯，适合超声波应用。转换比在1:1:8.42和1:1:15之间。它符合AEC-Q200标准，提供3mH到5mH的电感值。它适用于52kHz 至300kHz 之间的频率。

图4：超声波传感器B78416A* 变压器图（来源：EPCOS/TDK）

此外，其允许的温度范围在-40C至+125C之间。典型应用包括停车辅助设备、工业机器人、无人机、物流机器人、自动导引车和液位测量系统。

本地处理

在实现工厂智能化的过程中，智能传感器是不可或缺的组件，因为数千个传感器可以帮助工厂收集和处理大量数据。对于传感器来说，如果不能收集和分析数据，就会失去价值。

在工业3.0时代，描述工厂设备状况的原始传感器数据直接传输给操作员，而不涉及任何本地处理或决策任务。

然而，随着工业4.0时代的到来，数据量将呈现爆发式增长。如果还是跟以前一样，那么对于运营商来说，面对如此海量的数据，几乎不可能快速完成数据采集（感知）、分析、决策执行等任务，无法满足运营的条件。实时数据处理。如果将数据上传到云端，一方面，上传大量数据可能会导致网络拥塞；另一方面，来回的上传、云端分析、传输、指导会浪费大量时间。

但如果让智能传感器先在本地简单处理数据，过滤掉有效数据再上传，操作员收到云端的通知消息后才开始介入处理，进行下一步处理。指导下，效率会大大提高。推动。

因此，对于工业4.0来说，智能传感器的本地处理是一项必不可少的功能，可以大大减少传输到云端的数据量，从而减轻云计算中心或本地服务器的负担。

多传感器信息融合

多传感器信息融合实际上早在20世纪60年代就开始发展，但随着计算机技术的发展，现在已经发展到一个新的水平，那就是数据融合。目前，多传感器信息融合的定义更倾向于充分利用不同时间和空间的多传感器数据资源，对获得的观测数据进行分析、集成、控制和利用，进而实现相应的决策和估计，使系统能够获得更好的效果。足够的信息。

与单一传感器相比，多传感器信息融合的优势非常明显。它可以综合利用多个信息源的不同特征，对相关事物的信息进行多方向的检测、跟踪和定位，增强数据的可信度，提高整个系统的可靠性和准确性。对于工业领域来说，这些优势恰恰可以方便制造业中的小批量生产，因为多传感器可以更快地检测到错误，这对于现有工厂的能源管理、状态监测以及需要大量数据的预测性维护非常有用。新系统的信息。

但多传感器信息融合也会遇到困难。由于集成了多个传感器，体积和功耗很可能会增加，这与用户对小型化的需求背道而驰。换句话说，这对智能传感器的小型化提出了挑战。

但这显然不是一个无法解决的问题。例如，EPCOS/TDK C35压力传感器的尺寸仅为2.05mm x 2.05mm x 1.2mm。正是因为足够小，才能更好地实现多传感器信息融合。

据介绍，该系列传感器设计测量范围为0mbar至100mbar，可实现紧凑型压力传感器设计，并已通过工作电压高达10V的认证，并可通过惠斯通电桥按照压阻原理工作。此外，该系列还具有110mV/V/bar的高灵敏度，适合对0.1%FSON的灵敏度、精度和长期稳定性要求较高的应用。其工作温度范围为-40C至+150C，适合非腐蚀性气体和液体的压力测量。

写在最后

总而言之，工业互联网是新基建的重要组成部分之一，其全面推广实施必将助力传感器产业发生革命性的新变化。工业智能传感器提供了工业物联网运行所需的关键信息和测量数据，也将迎来巨大的市场机会。也就是说，随着工业互联网应用场景逐渐向广度和深度拓展，工业智能传感器将越来越广泛地应用于工业自动化领域。

更重要的是，未来在工业互联网高质量发展要求的推动下，工业智能传感器更新迭代的速度将不断加快，更多新型、低成本、微功耗、高性能高精度传感器将不断涌现。传感器。智能传感器在逐步提高其安全性和可靠性水平的同时，也将加速向工业智能传感系统演进。

审稿编辑：郭婷