淺談傳感器與檢測儀表的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

　　如在其上增加了必要的傳感器，配備精密測量部件(附件)，則其功能和精度可以提高，便于用戶操作和維護，安全等級也可以提高，設備可以增值;工業(yè)設備作為自動化系統(tǒng)的控制對象或作為自動化系統(tǒng)的一部分，必須能與自動化系統(tǒng)的三部分(檢測、控制、執(zhí)行)相兼容或提供接口，使之集成為一個有機的整體，無論是單機自動化或作為大型自動化裝置的一部分，都使該工業(yè)設備的用途擴大。綜上所述，作為工業(yè)設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)設備更新?lián)Q代的必要條件。

　　傳感器是一種把非電量轉變成電信號的器件，而檢測儀表在模擬電影情況下，一般是包括傳感器、檢測點取樣設備及放大器(進行抗干擾處理及信號傳輸)，當然還有電源及現(xiàn)場顯示部分(可選擇)，電信號一般為連續(xù)量、離散量兩種，實際上還可分成模擬量、開關量、脈沖量等，模擬信號傳輸采用統(tǒng)一信號(4-20mADC等)。數字化過程中，檢測儀表變化比較大，經過幾個階段，近來多采用ASIC專用集成電路，而且把傳感器和微處理器及網絡接口封裝在一個器件中，完成信息獲取、處理、傳輸、存貯等功能。在自動化儀表中經常把檢測儀表稱為變送器，如問題變送器、壓力變送器等。

　　因為傳感器用于各行各業(yè)，加之這些年來，家用電器、汽車、信息產業(yè)三方面的飛速發(fā)展，對傳感器需求大增，所以傳感器制造業(yè)發(fā)展很快，形成獨立的產業(yè)，這就拉動了工業(yè)設備，特別是半導體設備制造業(yè)的發(fā)展，所以中國有必要特別關注傳感器產業(yè)。

　　傳感器產品品種多，采用的科學原理多，技術密集，具有多樣性、邊緣性、綜合性和技藝性，需要多學科、多種高新技術配合;又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業(yè)的發(fā)展，是有難度的。

　　我國在傳感器生產產業(yè)化過程中，應該在引進國際技術和自主創(chuàng)新兩方面都不放松。在引進國外先進技術中，可以提高自己的技術，同時也滿足了國內市場的需求，形成了傳感器生產產業(yè)規(guī)模。如橫河公司最近發(fā)布的EJX多變量變送器，就是個可以考慮引進技術的例子，它精度高(0.025%)、智能化程度高，采用現(xiàn)場總線技術，由于能把質量、流量、介質壓力及導管堵塞診斷、蒸氣體熱診斷和孔板磨損情況等多種變量和信息經現(xiàn)場總線傳輸給中央控制室;對保證生產和提供設備維護信息、保證安全運行都很有利，這種新型變送器的發(fā)展，配合了自動化系統(tǒng)管控一體化的變革，只有信息源頭能力強了，信息豐富了，才能使信息化更好促進生產力發(fā)展。另外，他有廣闊的市場，因為它在石油化工、冶金、電力等多個行業(yè)均用量很大。

　　近年來，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉型的發(fā)展階段。新型傳感器的特點是微型化、數字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網絡化，它不僅促進了傳統(tǒng)產業(yè)的改造，而且可導致建立新型工業(yè)，是21世紀新的經濟增長點。微型化是建立在微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術基礎上的，目前已成功應用在硅器件上形成硅壓力傳感器(如上述EJX變送器)。

　　微電子機械加工技術，包括體微機械加工技術、表面微機械加工技術、LIGA技術(X光深層光刻、微電鑄和微復制技術)、激光微加工技術和微型封裝技術等。

　　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度。傳感器的檢測儀表，在微電子技術基礎上，內置微處理器，或把微傳感器和微處理器及相關集成電路(運算放大器、A/D或D/A、存貯器、網絡通訊接口電路)等封裝在一起完成了數字化、智能化、網絡化、系統(tǒng)化。(注：MEMS技術還完成了微電動機或執(zhí)行器等產品，將另作文介紹)網絡化方面，目前主要是指采用多種現(xiàn)場總線和以太網(互聯(lián)網)，這要按各行業(yè)的特點，選擇其中的一種或多種，近年內最流行的有FF、Profibus、CAN、Lonworks、AS-Interbus、TCP/IP等。

　　除MEMS外，新型傳感器的發(fā)展還有賴于新型敏感材料、敏感元件和納米技術，如新一代光纖傳感器、超導傳感器、焦平面陳列紅外探測器、生物傳感器、納米傳感器、新型量子傳感器、微型陀螺、網絡化傳感器、智能傳感器、模糊傳感器、多功能傳感器等。

　　多傳感器數據融合技術正在形成熱點，它形成于20世紀80年代，它不同于一般信號處理，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結果基礎上的更高層次的綜合決策過程。有鑒于傳感器技術的微型化、智能化程度提高，在信息獲取基礎上，多種功能進一步集成以致于融合，這是必然的趨勢，多傳感器數據融合技術也促進了傳感器技術的發(fā)展。多傳感器數據融合的定義概括：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據資源加以綜合，采用計算機技術對其進行分析，消除多傳感器信息之間可能存在的冗余和矛盾，加以互補，降低其不確實性，獲得被測對象的一致性解釋與描述，從而提高系統(tǒng)決策、規(guī)劃、反應的快速性和正確性，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)，包括數據層(像素層)融合、特征層融合、決策層(證據層)融合。由于它比單一傳感器信息有如下優(yōu)點，即容錯性、互補性、實時性、經濟性，所以逐步得到推廣應用。應用領域除軍事外，已適用于自動化技術、機器人、海洋監(jiān)視、地震觀測、建筑、空中交通管制、醫(yī)學診斷、遙感技術等方面。

　　我國傳感器產業(yè)要適應技術潮流，向國內外兩個市場相結合的國際化方向發(fā)展，讓傳感器和檢測儀表抓住信息化的發(fā)展機遇。