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傳感器技術(shù)是智能制造的基石。 在當(dāng)今智能時(shí)代的推動(dòng)下,高性能,高可靠性,多功能和復(fù)雜的自動(dòng)測控系統(tǒng)以及基于射頻識(shí)別技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)的興起和發(fā)展,日益凸顯了具有感知功能的智能傳感器的重要性。 和認(rèn)知能力。 其迅速發(fā)展的迫切性。
智能傳感器遵循更通用的分類方法,并根據(jù)要測量的差異大致分為三類:物理量智能傳感器,化學(xué)量智能傳感器和生物量智能傳感器。
其中,根據(jù)所測量的物理量,物理量智能傳感器可以簡單地概括為六類:力,熱,聲,光,電和磁。 每個(gè)類別的傳感器都包含多個(gè)分支。 以機(jī)械量傳感器為例,分支零件清單如下:
真正的智能傳感器應(yīng)具有以下功能:
1)自校準(zhǔn),自校準(zhǔn)和自動(dòng)補(bǔ)償功能;
2)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集,邏輯判斷和數(shù)據(jù)處理功能;
3)具有自我調(diào)節(jié)和自適應(yīng)功能;
4)具有一定程度的存儲(chǔ),識(shí)別和信息處理功能;
5)雙向通訊,標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字輸出或符號(hào)輸出功能;
6)算法判斷和決策處理功能。
傳感材料,MEMS芯片,驅(qū)動(dòng)器和應(yīng)用軟件是智能傳感器實(shí)現(xiàn)這些功能的核心技術(shù),特別是MEMS芯片,由于其體積小,重量輕,功耗低,可靠性高以及與微處理器集成等特點(diǎn),具有 成為智能傳感器的重要載體。 下面以常用的溫度,壓力,光學(xué)和RFID傳感器為例,介紹基于MEMS的智能傳感器技術(shù)的發(fā)展。
①智能溫度傳感器
智能溫度傳感器適用于冶金,石化,石油,化工,制藥,造紙,印染,釀造,環(huán)保和電力等行業(yè)。 當(dāng)前的智能溫度傳感器正朝著高精度,多功能,總線標(biāo)準(zhǔn)化,高可靠性和安全性,虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器以及單芯片溫度測量系統(tǒng)的方向發(fā)展。 目前,國外已經(jīng)使用9-12位A / D轉(zhuǎn)換器,以0.5-0.625°C的分辨率相繼推出了各種高精度,高分辨率的智能溫度傳感器。 美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司新開發(fā)的DS1624高分辨率智能溫度傳感器可以輸出13位二進(jìn)制數(shù)據(jù),分辨率高達(dá)0.03°C,溫度測量精度為±0.2°C。
②智能壓力傳感器
基于MEMS技術(shù)的智能壓力傳感器具有小型化,低成本和易于集成的優(yōu)點(diǎn)。 壓力感應(yīng)范圍也很寬,介于1kPa和100MPa之間。 它可以廣泛用于微機(jī)電系統(tǒng),汽車,空氣動(dòng)力學(xué),過程控制和生物醫(yī)學(xué)中。 當(dāng)前智能壓力傳感器技術(shù)的研究熱點(diǎn)致力于緩解其靈敏度和線性度之間的矛盾,以提高傳感器的精度。 Bourns在美國開發(fā)的新型BPS140壓力傳感器性能穩(wěn)定。 在-40°C至150°C的溫度范圍內(nèi)使用時(shí),總誤差為2.5%FS,產(chǎn)品壽命變化為0.5%FS 。
③光學(xué)傳感器
非接觸式和非破壞性測量是光學(xué)傳感器的主要優(yōu)勢,光學(xué)傳感器廣泛用于電子產(chǎn)品測試領(lǐng)域。 當(dāng)前,CCD和CMOS圖像傳感器是兩種主流成像技術(shù)。 隨著圖像傳感器技術(shù)的不斷改進(jìn),像素精度不斷提高(已達(dá)到5μm的水平),環(huán)境照明要求也不斷降低。 安森美半導(dǎo)體推出的KAI-50140是市場上最高分辨率的ITCCD圖像傳感器,達(dá)到5000萬像素,具有關(guān)鍵的細(xì)節(jié)成像功能和高圖像均勻性,可用于智能手機(jī)顯示屏檢查,電路板檢查和機(jī)械 組裝檢查等領(lǐng)域。
④RFID
RFID代表射頻識(shí)別技術(shù),通常稱為電子標(biāo)簽。 它是一種通信技術(shù),它使用無線電信號(hào)自動(dòng)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù),而無需在識(shí)別系統(tǒng)和特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。
RFID是一種智能識(shí)別和數(shù)據(jù)收集(AIDC)的方法,是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的重要組成部分,可用于生產(chǎn)線的物流管理,例如物料分揀。 近年來,RFID研究熱點(diǎn)主要集中在數(shù)據(jù)完整性和安全性上,例如提高數(shù)據(jù)識(shí)別的準(zhǔn)確性,確保在獲取信息時(shí)不會(huì)泄露用戶隱私,以及使用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。 比如基于RFID技術(shù)等的室內(nèi)定位