本文转载自@@： 贸泽电子@@微信公众号@@@@
在如今这个信息化的@@@@21世纪@@，传感器的@@应用深入到社会生活的@@方方面面@@。拿今年@@2月成功举办的@@北京冬奥会来说@@@@，其@@“冰立方@@”场馆就设置了由@@4,000多个传感器领衔的@@楼宇设备@@管理系统@@，以@@此来检测和@@监控场内温湿度@@的@@变化@@。在过去@@5年中@@，传感器已成为可穿戴@@、无人机@@、智能手机等日常设备@@中不可缺少的@@存在@@。
随着@@“工业@@4.0”的@@到来@@，智能工业@@传感器@@在工业@@@@制造中扮演的@@角色也越来越重要@@。不同于传统工业@@传感器@@@@，智能传感器@@由于结合了微处理@@器@@，因而具有数据采集@@、处理@@、交换信息的@@能力@@，并且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@@，从@@而及时@@、有效地处理@@所产生的@@数据要求@@。
值得一提的@@是@@，在当前@@科学技术@@不断发展之下@@，智能传感器@@的@@功能也在逐步增强@@，甚至@@可以@@利用神经网@@络@@、人工智能@@、信息处理@@技术@@等多项技术@@@@，使传感器实现@@更高级的@@智能@@，同时还具备@@分析@@@@、判断@@、自适应@@、自学习的@@功能@@，能够完成图@@象识别@@、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@@、抗冲击性方面都提出了更为苛刻的@@要求@@。
图@@1：工业@@智能传感器@@的@@发展演进@@（图@@源@@：赛迪顾问@@）
凭借着精准的@@数据采集能力以@@及功能的@@多样化@@，智能传感器@@在工业@@@@物联网@@全生态构建中@@，成为了提供@@基础数据支撑的@@关键@@。一方面@@，将传感器@@、无线传感器网@@络技术@@应用到智能监测中@@，有助于优化工业@@生产过程和@@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@@、材料消耗监测的@@能力和@@水平@@，实现@@生产过程的@@智能监控@@、智能控制@@、智能诊断@@、智能决策和@@智能维护水平@@。
另一方面@@@@，凭借独特的@@技术@@特点@@，智能传感器@@的@@广泛应用也将成为实现@@工业@@自动化发展的@@必经之路@@。对于工业@@自动化来说@@@@，智能传感器@@可以@@保持自动化生产线的@@持续运行@@，在监控和@@处理@@振动和@@噪声信号之余@@，还能够检测机器健康状况并预测其@@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@@发展过程中@@，构建完善的@@工业@@传感组网@@体系是必经之路@@。
在互联网@@技术@@日益普及的@@当下@@@@，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@@需求都在日渐攀升@@。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@@。从@@2021年到@@2026年期间@@，该市场预计将以@@@@9.1%的@@复合年增长率增长@@。
那么@@，工业@@传感器@@究竟有何魅力@@，能让其@@市场增长如此之快@@？本文就将用一些具有代表性的@@厂商的@@产品来说@@明工业@@传感@@4.0时代@@智能传感器@@技术@@的@@四大特点@@：持续在线@@、全天候工作@@、本地处理@@@@和@@多传感器信息融合@@@@。
1. 持续在线@@
当前@@，我们处在一个永远监听@@、不间歇运行的@@设备@@得到大规模使用的@@风口浪尖@@。持续在线@@是作为物联网@@的@@一个重要特点@@，随着@@互联网@@技术@@的@@发展@@，人们对于持续在线@@的@@传感设备@@需求量也会逐渐飙升@@，尤其@@在一些工业@@场景中@@，需要传感器持续在线@@去记录和@@描述数据@@。
而要想实现@@持续在线@@@@，能耗问题就是关键@@，这也是工业@@互联网@@给智能传感器@@带来的@@一大挑战@@。只有确保感知@@元器件功耗足够低@@，才能实现@@万物互联下感知@@终端节能降耗的@@目标@@。
因此@@，通过更省电来保持持续在线@@的@@工作状态必将成为工业@@@@4.0时代@@下智能传感器@@的@@标配@@。为了实现@@这个目标@@，研发人员也用尽全力去扫除各种障碍@@，比如@@：实现@@“睡眠@@”功能让整个传感器组件以@@及与之相连的@@其@@他系统保持低功耗模式@@，直到某些事件发生才唤醒@@；提升电池技术@@@@。增大电池容量@@，延长电池工作寿命预期@@；又或@@者采用抗老化技术@@@@，提高@@电阻稳定性@@等等@@。
智能传感器@@
以@@EPCOS / TDK NTC热敏电阻@@来说@@@@，这款热敏电阻@@在内电极@@、镍屏障终端@@、高温@@环境下具有出色的@@长期抗老化效能@@，并且在焊接期间拥有卓越的@@电阻稳定性@@@@，足以@@长时间保持持续在线@@@@。
图@@2：EPCOS / TDK NTC热敏电阻@@（图@@源@@：EPCOS / TDK）
此外@@，这款热敏电阻@@具有多层@@NTC，温度@@测量高达@@150°C，可以@@应用在温度@@测量及补偿和@@汽车领域@@，并可在汽车应用中提供@@电压和@@噪声抑制@@、温度@@测量和@@补偿等功能@@。
2. 全天候工作@@
对于智能化工厂而言@@，如果要用互联网@@代替人工监测设备@@@@，那么@@生产数据的@@实时跟踪@@、生产设备@@的@@长期稳定运转等便是重中之重@@。
工厂需要通过传感器全天候工作@@@@，才能掌握震动@@、温度@@、湿度@@、压力等数据信号@@，进而监控设备@@的@@运作状况@@，并及时根据数据进行处理@@@@，才能降低机械损坏的@@机率@@、提高@@生产线的@@稳定性@@@@。但与日常生活相比@@，工业@@环境要恶劣许多@@，智能传感器@@需要抵抗震动@@、粉尘@@、高温@@、腐蚀等恶劣环境影响@@，不然稍有不慎就会受到环境干扰@@，从@@而影响设备@@甚至@@工厂的@@运作@@。
因此@@相较于传统传感器@@，用于智能制造的@@工业@@传感器@@对精度@@、稳定性@@、抗震动和@@抗冲击性等都提出了更加苛刻的@@要求@@，需要同时具备@@高稳定性@@和@@高可靠性@@，不仅要能实时通信@@，还要足够精准@@、确保尽可能消除误差@@。
换句话说@@，智能传感器@@需要抗干扰能力足够强才能保持稳定性@@@@，进而实现@@全天候工作@@@@。从@@这个角度来看@@，EPCOS / TDK的@@PCM120T屏蔽型@@SMT功率电感器@@以@@及@@B78416A*超声波传感器用@@变压器@@都是不错的@@选择@@。
智能传感器@@
先说@@PCM120T屏蔽型@@SMT功率电感器@@。其@@实从@@名称就可以@@看出这款传感器非常适合用于干扰抑制@@，例如汽车电机等@@。据介绍@@，该系列传感器采用铁氧体材料闭合外壳@@，无外部间隙@@，因此@@具有出色的@@@@EMC性能@@，并且经优化实现@@高饱和@@电流和@@低直流电阻@@，同时通过铁合金磁芯@@实现@@这些出色的@@饱和@@特性@@。而扁平线绕组则保持尽可能低的@@损耗@@，该结构可实现@@@@0.72mΩ（0.4μH）至@@9mΩ（10μH）低阻值@@。
图@@3：EPCOS / TDK PCM120T屏蔽型@@SMT功率电感器@@（图@@源@@：EPCOS / TDK）
而超声波传感器用@@@@B78416A*变压器@@则拥有磁屏蔽特性@@，可更好地抑制干扰@@。据悉@@，这款传感器采用@@EP 6磁芯@@，适用于@@超声波应用@@，转化比介于@@1:1:8.42和@@1:1:15之间@@，符合@@AEC-Q200标准@@，提供@@3mH至@@5mH的@@电感值@@，适用于@@52kHz至@@300kHz之间@@的@@频率@@。
图@@4：超声波传感器用@@B78416A*变压器@@图@@解@@（图@@源@@：EPCOS / TDK）
此外@@，其@@允许的@@温度@@范围@@在@@-40°C至@@+125°C之间@@，典型应用包括泊车辅助设备@@@@、工业@@机器人@@、无人机@@、物流机器人@@、自动导引车和@@液位测量系统等@@。
3. 本地处理@@@@
在实现@@工厂智能化过程中@@，智能传感器@@之所以@@是必不可少的@@元部件@@，原因就在于成千上万个传感器可以@@帮助工厂收集@@、处理@@庞大的@@数据@@。对于传感器来说@@@@，如果不能采集分析@@数据@@，那么@@就将失去它的@@价值@@。
在工业@@@@3.0时代@@，工厂中描述设备@@状况的@@原始传感器数据是直接传输给操作员的@@@@，不涉及任何本地处理@@@@或@@决策任务@@。
图@@5：工业@@4.0中的@@典型预测性维护应用@@（图@@源@@：ST）
然而随着@@工业@@@@4.0时代@@的@@到来@@@@，数据量将呈现出爆发式增长@@。如果仍和@@此前一样@@，那么@@对于操作员来说@@@@，面对如此庞大的@@数据量@@，几乎不可能快速完成数据采集@@（感知@@）、分析@@、决策执行等任务@@，无法满足数据实时处理@@的@@条件@@。而若将数据上传@@云端@@，一方面@@，大量数据上传@@可能会造成网@@络拥堵@@；另一方面@@@@，上传@@、云端分析@@@@、传回@@、再指导@@，来来回回将耽误很多时间@@。
但如果让智能传感器@@先在本地进行数据的@@简单处理@@@@，筛选出有效的@@数据再上传@@@@，而操作员仅在收到云端的@@通知消息后才开始介入处理@@@@，进行下一步指导工作的@@话@@，效率就会大大提升@@。
因此@@对于工业@@@@4.0来说@@，智能传感器@@的@@本地处理@@@@是一个必不可少的@@功能@@，能大大减少传输到云端的@@数据量@@，进而减轻云计算中心或@@者本地服务器的@@负担@@。
4. 多传感器信息融合@@
多传感器信息融合@@其@@实早在@@20世纪@@60年代就已经开始发展起来@@，但随着@@计算机技术@@的@@发展@@，如今也演变成了新的@@层次@@，就是数据融合@@。当下@@，多传感器信息融合@@的@@定义更倾向于@@，充分利用不同时间与空间@@的@@多传感器数据资源@@，对获得的@@观测数据进行分析@@@@、整合@@、支配和@@使用@@，进而实现@@相应的@@决策和@@估计@@，使系统获得更充分的@@信息@@。
与单传感器相比@@，多传感器信息融合@@优势十分明显@@，能够综合利用多种信息源的@@不同特点@@，多方位地对相关事物的@@信息进行探测@@、跟踪和@@目标识别@@，增强数据的@@可信度@@，提高@@整个系统的@@可靠性和@@精度@@。对于工业@@领域来说@@@@，这些优势恰恰能够促进制造业中小批量的@@生产@@，因为多传感器能够更快地检测到错误@@，对于现存工厂能源管理@@、状态监测以@@及需要大量信息的@@预测维护来进行新系统非常有用@@。
然而多传感器信息融合@@也会遇到难题@@。由于集成了多个传感器@@，体积和@@功耗很有可能随之增大@@，这和@@用户小型化的@@需求是相悖的@@@@。换句话说@@，就是给智能传感器@@的@@小型化提出了挑战@@。
不过这显然不是什么无解问题@@。比如@@EPCOS / TDK C35压力传感器@@的@@尺寸就只有@@2.05mm x 2.05mm x 1.2mm。正是由于它足够小@@，所以@@能更好地实现@@多传感器信息融合@@@@。
图@@6：EPCOS / TDK C35压力传感器@@（图@@源@@：EPCOS / TDK）
据介绍@@，该系列传感器设计用于测量@@0mbar至@@100mbar范围@@，可实现@@紧凑型压力传感器@@设计@@，并通过了高达@@10V的@@工作电压认证@@，可通过惠斯登电桥按照压阻式原理工作@@。此外@@，该系列还具有@@110mV/V/bar的@@高灵敏度@@，适合用于对灵敏度@@、精度和@@@@0.1% FSON的@@长期稳定性@@有高要求的@@应用@@。其@@工作温度@@范围@@从@@@@-40°C至@@+150°C，适合用于非腐蚀性气体和@@液体的@@压力测量@@。
写在最后@@
总而言之@@，工业@@互联网@@作为新基建重要组成部分之一@@，其@@建设的@@全面推进和@@落地执行@@，必将助力传感器产业发生革命性新变革@@。而工业@@智能传感器@@为工业@@物联网@@运行提供@@所需的@@关键信息及测量数据@@，也将迎来巨大的@@市场机遇@@。换句话说@@，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@@将在工业@@@@自动化领域得到越来越广泛的@@应用@@。
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@@，会不断涌现出更多新型@@、低成本@@、微功耗@@、高性能@@及高精度的@@传感器@@。而智能传感器@@在逐步提高@@安全性和@@可靠性等级的@@同时@@，也将向着工业@@智能感知@@系统加速演进@@。
相关资料@@
EPCOS / TDK NTC热敏电阻@@，了解详情@@：https://www.mouser.cn/new/epcos/epcos-ntc-thermistors/?utm_source=wechat...
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