當(dāng)今的產(chǎn)業(yè)格局具有前所未有的波動(dòng)性、不確定性、復(fù)雜性和模糊性。因此，資產(chǎn)和人員以更低的成本和更高的安全性提高運(yùn)營(yíng)的效率變得越來越重要。在這種背景下，傳感技術(shù)及其進(jìn)展在保持工業(yè)運(yùn)營(yíng)的競(jìng)爭(zhēng)力和效率方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用

傳感技術(shù)及其各種應(yīng)用是隨著技術(shù)和業(yè)務(wù)需求的發(fā)展而發(fā)展的。傳感器可以用來檢測(cè)從距離到熱量到壓力的各種實(shí)際屬性。今天的產(chǎn)品使用傳感器來感知周圍的一切。它們具有非常精確的能力，消耗更少的電力，并且安裝和維護(hù)成本低。事實(shí)證明，傳感器是為其流程和相關(guān)業(yè)務(wù)創(chuàng)造新價(jià)值的重要組成部分。

1.什么是傳感技術(shù)？和傳感器有什么關(guān)系？

傳感器的范圍很廣，種類也很多，但從根本上說，傳感器是檢測(cè)被測(cè)對(duì)象特征量，并將該量轉(zhuǎn)換成可讀信號(hào)，顯示在儀器上的裝置。簡(jiǎn)而言之，傳感技術(shù)是一種使用傳感器通過檢測(cè)物理、化學(xué)或生物特征并將其轉(zhuǎn)換為可讀信號(hào)來獲取信息的技術(shù)。

事實(shí)上，有各種各樣的傳感器可以滿足任何工業(yè)需求。對(duì)于要求苛刻且任務(wù)關(guān)鍵的工業(yè)應(yīng)用，傳感器可以幫助改進(jìn)流程并提供無與倫比的資產(chǎn)保護(hù)。

這些傳感器提供實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括過程所需的檢測(cè)和報(bào)告。發(fā)送傳感器監(jiān)測(cè)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和分析，并通過發(fā)送傳感器電信號(hào)報(bào)告特定屬性的任何異常。這樣，傳感器可以提高過程效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)確保過程符合最佳實(shí)踐。

第二，從人的感官去理解機(jī)器的感知

原則上，任何能夠檢測(cè)抽象、無形或物理屬性的材料或設(shè)備都是傳感器。我們被傳感器包圍著，這些傳感器成功地測(cè)量和檢測(cè)了我們周圍運(yùn)行的許多設(shè)備和過程。

其實(shí)，人體的正常功能依賴于五大感覺器官——眼、耳、鼻、舌、皮膚。人類感官(感覺器官)的功能已經(jīng)明確定義了——。它們獲取關(guān)于外部環(huán)境的信息，并將其傳輸?shù)酱竽X進(jìn)行處理。然后，大腦引導(dǎo)身體進(jìn)一步行動(dòng)。感覺器官的正常功能對(duì)人體的安全和健康至關(guān)重要。

多年來，已經(jīng)開發(fā)了許多能夠檢測(cè)各種物理或化學(xué)性質(zhì)的特殊傳感器。

物理傳感器在視覺、聽覺和觸覺方面發(fā)揮著重要作用。它們可以感知物理量，如光、聲波、壓力和溫度，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

化學(xué)傳感器起到味覺和嗅覺的作用。根據(jù)各種化學(xué)物質(zhì)的存在、濃度和組成，它可以轉(zhuǎn)換和檢測(cè)電信號(hào)。

生物傳感器被認(rèn)為是化學(xué)傳感器的一部分，但它們利用電信號(hào)和光信號(hào)的生物特性來檢測(cè)狀態(tài)或物質(zhì)。

有一些高靈敏度的傳感器可以檢測(cè)到人類感官無法檢測(cè)到的磁性和輻射劑量。

工業(yè)應(yīng)用中的傳感器發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，就像人體中的感覺器官一樣。該行業(yè)有大量依賴傳感器正常運(yùn)行的機(jī)器或系統(tǒng)集群和互聯(lián)設(shè)備。在過程流程中聯(lián)網(wǎng)的傳感器可以連續(xù)檢測(cè)、測(cè)量和傳輸物理環(huán)境中任何變化的電信號(hào)。電信號(hào)被傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)(計(jì)算機(jī))，控制系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)并進(jìn)一步指導(dǎo)過程。

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，工藝流程和控制機(jī)制也發(fā)生了變化。事實(shí)上，現(xiàn)代機(jī)器現(xiàn)在有高度敏感和廣泛可選的人機(jī)界面來控制和監(jiān)控。傳感技術(shù)是如此自動(dòng)化，以至于我們可以選擇人類的愿望和意圖，并進(jìn)一步發(fā)展這一過程。

因此，就像人類的感覺器官負(fù)責(zé)各種任務(wù)，成為正常生活運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵要素一樣，傳感器在工業(yè)中也發(fā)揮著同樣的作用，不斷檢查各種工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

三.傳感器的工業(yè)應(yīng)用

從本質(zhì)上講，工業(yè)過程是導(dǎo)致產(chǎn)品制造的物理、化學(xué)、電氣或機(jī)械步驟。高度發(fā)展的流程工業(yè)有明確定義和記錄的流程。必須持續(xù)測(cè)量和精確控制每個(gè)生產(chǎn)過程的狀態(tài)，以避免意外的組件變化和不穩(wěn)定的生產(chǎn)條件。為了流程的成功，通過監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備和公用設(shè)施的狀態(tài)并執(zhí)行最佳維護(hù)管理，最大限度地提高基本設(shè)備的性能也很重要。這就是為什么工業(yè)傳感器和儀器被設(shè)計(jì)用于過程監(jiān)控和資產(chǎn)監(jiān)控。

程序控制

過程監(jiān)控傳感器用于監(jiān)控工廠中產(chǎn)品和過程的狀態(tài)。這些放置在生產(chǎn)過程中的傳感器持續(xù)檢測(cè)被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)，并將其作為過程數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂茊卧?。然后，控制單元將發(fā)送的信號(hào)與目標(biāo)值進(jìn)行比較，將差值轉(zhuǎn)換成受控變量，輸出它，然后將其改變?yōu)闇y(cè)量狀態(tài)。通過重復(fù)該循環(huán)，執(zhí)行反饋控制以將被監(jiān)控對(duì)象保持在穩(wěn)定的受控狀態(tài)。

這些傳感器需要連續(xù)、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)輸入和高速響應(yīng)。這些可靠的傳感器可以實(shí)時(shí)微調(diào)過程以消除盲點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量生產(chǎn)和最佳工廠運(yùn)行。

資產(chǎn)監(jiān)控

資產(chǎn)監(jiān)控傳感器在監(jiān)控工廠設(shè)備方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它們檢索和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)構(gòu)成了分析和警報(bào)的基礎(chǔ)。通過分析傳感器的輸出數(shù)據(jù)，可以診斷工廠設(shè)備的健康狀況。然后，該診斷將用于警報(bào)管理、設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)和更有效的維護(hù)巡視。高響應(yīng)傳感器有助于防止工廠事故，延長(zhǎng)工藝正常運(yùn)行時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

幾乎所有過程都可以使用各種傳感器和傳感系統(tǒng)。收集可靠和準(zhǔn)確的過程數(shù)據(jù)的能力對(duì)于實(shí)現(xiàn)任何級(jí)別的過程控制都非常重要。加工廠可以采用最新的控制系統(tǒng)或基于云/邊緣的數(shù)據(jù)收集技術(shù)，如果檢測(cè)到缺陷并報(bào)告，仍然可以見證過程故障。今天的傳感器系統(tǒng)已經(jīng)形成了一個(gè)完整的套件，可以確保它們可以作為一個(gè)單元來實(shí)現(xiàn)最佳的流程和資產(chǎn)管理，最終實(shí)現(xiàn)流程的成功。

這些傳感單元用于不同過程自動(dòng)化水平的各種行業(yè)，因?yàn)閿?shù)據(jù)檢測(cè)是任何過程工業(yè)成功的非常重要的第一步。

四.工業(yè)應(yīng)用傳感器的優(yōu)勢(shì)

部署和傳感技術(shù)具有許多優(yōu)勢(shì)，包括預(yù)測(cè)性和預(yù)防性維護(hù)。它們不僅可以確保更快地傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)，還可以提高準(zhǔn)確性，從而改善過程控制并增強(qiáng)資產(chǎn)健康狀況。

新的傳感器可以通過有線和無線傳輸，并可以從資產(chǎn)和流程中提供實(shí)時(shí)和連續(xù)的數(shù)據(jù)反饋。這使得主管能夠?qū)庸S有更全面的了解。使用傳感器的企業(yè)比以往任何時(shí)候都更加互聯(lián)、安全和敏捷。

該傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)包括：提高了數(shù)據(jù)采集的靈敏度、幾乎無損的傳輸和連續(xù)實(shí)時(shí)的分析。實(shí)時(shí)反饋和數(shù)據(jù)分析服務(wù)可以確保流程處于活動(dòng)狀態(tài)，并以最佳方式執(zhí)行。

傳感技術(shù)的不斷發(fā)展催生了今天的智能傳感器。與沒有有源元件的傳統(tǒng)模擬傳感器不同，智能傳感器包含允許它們測(cè)量和輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值的電路。這些傳感器具有嵌入式微處理器單元，許多傳感裝置安裝在信號(hào)轉(zhuǎn)換器上。

智能傳感器可以執(zhí)行許多固有的智能功能，例如自檢、自驗(yàn)證、自適應(yīng)和自識(shí)別能力。他們了解流程要求，管理各種條件，并能夠檢測(cè)條件以支持實(shí)時(shí)決策。這些智能傳感器針對(duì)各種過程條件進(jìn)行編程，以便管理人員能夠獲得最大收益值

通過轉(zhuǎn)向更智能的傳感器并有效利用從流程和資產(chǎn)中收集的數(shù)據(jù)，公司可以提高生產(chǎn)率、提高能效并降低工廠的總擁有成本。通過持續(xù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)檢索，工藝負(fù)責(zé)人可以確定高能耗區(qū)域，并采取適當(dāng)措施限制能源浪費(fèi)。這種方法將幫助公司實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國(guó)制定的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，如“負(fù)擔(dān)得起的清潔能源”、“工業(yè)、創(chuàng)新和基礎(chǔ)設(shè)施”以及“負(fù)責(zé)任的消費(fèi)和生產(chǎn)”。

簡(jiǎn)而言之，該傳感器的優(yōu)點(diǎn)是：

加快過程并使其更加準(zhǔn)確

收集實(shí)時(shí)流程和資產(chǎn)數(shù)據(jù)

準(zhǔn)確、可靠、持續(xù)地監(jiān)控流程和資產(chǎn)。

提高生產(chǎn)率并降低總擁有成本。

減少能源浪費(fèi)

五、傳感技術(shù)的未來發(fā)展

隨著過程自動(dòng)化的發(fā)展，傳感技術(shù)得到了發(fā)展，產(chǎn)生了功能更強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)更好的傳感設(shè)備。傳感器已經(jīng)部署在各行各業(yè)的公司中，包括石油、煤礦、船舶、天然氣、石化、化工、電力、制漿造紙、制藥、食品、鋼鐵、供水和廢水處理、金屬等行業(yè)。工業(yè)進(jìn)步為特殊傳感器類別鋪平了道路。隨著向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的加速，對(duì)更高的過程自動(dòng)化、增強(qiáng)的異常檢測(cè)能力和預(yù)測(cè)性維護(hù)功能的需求正在推動(dòng)傳感技術(shù)的空前采用。

預(yù)期挑戰(zhàn)

盡管它們小型化，但今天的傳感器非常強(qiáng)大且易于接受。它們的故障率更低，功耗也比以前更低。在不久的將來，企業(yè)可以期待傳感器的更大小型化和電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以及更低的價(jià)格和改進(jìn)的功能，以確保更少的功耗、更高的響應(yīng)能力和更高的容錯(cuò)能力。

許多加工廠已經(jīng)安裝了傳感器和用于過程控制的數(shù)字操作。它們已經(jīng)連接了工廠中的主要流程，并且可以檢測(cè)、報(bào)告和分析數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)更高水平的流程效率。下一個(gè)挑戰(zhàn)是從感官創(chuàng)造中獲得價(jià)值，而不僅僅是感官。為了實(shí)現(xiàn)越來越有利可圖的可持續(xù)運(yùn)營(yíng)，有必要充分利用廣泛收集的高保真工廠數(shù)據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展將進(jìn)一步拓展和補(bǔ)充其應(yīng)用和范圍。IIoT傳感器監(jiān)測(cè)一系列屬性，包括溫度、振動(dòng)、壓力和水質(zhì)。這些傳感器連接到使用邊緣、霧和云計(jì)算資源來監(jiān)控和管理資產(chǎn)性能和能效的解決方案。

傳感技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展將不僅限于傳感設(shè)備。通過將智能感知與人工智能(AI)和機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)相結(jié)合，它將支持敏捷決策和駕駛員性能優(yōu)化。

隨著對(duì)智能產(chǎn)品需求的增加和組織數(shù)字化進(jìn)程的加快，傳感器的作用和重要性將持續(xù)增長(zhǎng)。

潛在應(yīng)用

傳感技術(shù)在整個(gè)行業(yè)中有許多潛在的應(yīng)用，可以提高質(zhì)量、可靠性和性能。從太陽能電池和燃料電池的應(yīng)用到醫(yī)療保健能力的提高，再到強(qiáng)大的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安全性增強(qiáng)，都有無限的可能。

例如，生物傳感是一個(gè)尋求開發(fā)和增強(qiáng)現(xiàn)有傳感技術(shù)能力的領(lǐng)域，用于視覺識(shí)別、觸摸、氣味、音頻和物理系統(tǒng)。由于傳感技術(shù)可以應(yīng)用于微納環(huán)境，對(duì)診斷和藥物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

同樣，智能和智能傳感器技術(shù)正在尋求在未來幾年改變世界的未來。它們將繼續(xù)發(fā)展，例如測(cè)量看不見的物體，并將其更改為更耐磨。通過確保這些傳感器產(chǎn)生的結(jié)果的完整性和可靠性，它們?cè)卺t(yī)學(xué)、消費(fèi)品、通信設(shè)備、家庭和運(yùn)輸中的應(yīng)用是不可避免的。

例如高度柔性的紙張印刷傳感器。印刷傳感器作為可穿戴傳感器之一，有望應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)世界采用大量傳感器收集大數(shù)據(jù)，然后上傳到云網(wǎng)絡(luò)。然后，分析這些數(shù)據(jù)以生成關(guān)于更好的維護(hù)實(shí)踐的建議。

為了支持大量的傳感器，需要一個(gè)健壯可靠的傳感系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵是靈活的混合電子(FHE)，它使用印刷和硅技術(shù)。高柔性薄板傳感器系統(tǒng)可以適應(yīng)各種用途和測(cè)量，包括工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、可追溯性、汽車和機(jī)器人、醫(yī)療保健和其他應(yīng)用，并有助于優(yōu)化工廠監(jiān)控、物流質(zhì)量控制和重要數(shù)據(jù)管理。

傳感器技術(shù)的創(chuàng)新將繼續(xù)成為工業(yè)和社會(huì)的重要工具。

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