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    传感器和检测仪表的现状及发展趋势分析

       近年来,传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它不仅促进了传统产业的改造,而且可导致建立新型工业和军事变革,是21世纪新的经济增长点。我国在传感器生产产业化过程中,应该在引进国外技术和自主创新两方面都不放松。在引进国外先进技术中,可以提高自己的技术,同时也满足了国内市场的需求,形成了传感器生产产业规模。

      传感器和检测仪表的重要性


      工业设备在制造过程中及整机性能测试中会遇到各种机械量和几何量,有些工业设备在运行中还要经常对一些机械量、电量进行检测或监视。这些机械量有位移、速度、加速度、力、力矩、功率、压力、流量、温度、硬度、密度、温度、比重和粘度等,几何量有长度、角度、形状、位置、表面粗糙度、表面波形等,这些均属于物理量。实际在人们生产、生活和科学实验中还会遇到化学量、生物量(包括医学),而所有这一切,从信号的角度来看,都需要通过传感器,将其转换成电信号(近代还可以转换成光信号),而后再进行信号的传输、处理、存储、显示、控制……,从信息的角度看,这些信号连同声音和图像信息都是信息的源头,所以传感器和检测仪表、测量仪表是信息科学技术的三部分(信息获取、信息传输、信息处理)中的重要部分。

      在现代工业设备中,传感器和检测仪表是不可或缺的一部分的理由,还可由以下两方面来看:传统的工业设备如在其上增加了必要的传感器,配备精密测量部件(附件),则其功能和精度可以提高,便于用户操作和维护,安全等级也可以提高,设备可以增值;工业设备作为自动化系统的控制对象或作为自动化系统的一部分,必须能与自动化系统的三部分(检测、控制、执行)相兼容或提供接口,使之集成为一个有机的整体,无论是单机自动化或作为大型自动化装置的一部分,都使该工业设备的用途扩大。综上所述,作为工业设备本身增加传感器和检测仪表、测量仪表或提供接口,是传统设备更新换代的必要条件。

     
    传感器是一种把非电量转变的电信号的器件,而检测仪表在模拟电路情况下,一般是包括传感器、检测点取样设备及放大器(进行抗干扰处理及信号传输),当然还有电源及现场显示部分(可选择),电信号一般分连续量、离散量两种,实际上还可分成模拟量、开关量、脉冲量等,模拟信号传输采用统一信号(4~20mADC等)。数字化过程中,检测仪表变化比较大,经过几个阶段,近来多采用ASIC专用集成电路,而且把传感器和微处理器及网络接口封装在一个器件中,完成信息获取、处理、传输、存贮等功能。在自动化仪表中经常把检测仪称为变送器,如温度变送器、压力变送器等。

      因为传感器用于各行各业,加之这些年来,家用电器、汽车、信息产业三方面的飞速发展,对传感器需求大增,所以
    传感器制造业发展很快,形成独立的产业,这就拉动了工业设备,特别是半导体、设备制造业的发展,所以中国有必要特别关注传感器产业。

      传感器产品品种多,采用的科学原理多,技术密集,具有多样性、边缘性、综合性和技艺性,需要多学科、多种高新技术配合,虽然具有高附加效益,但本身价格不高,所以要推动传感器产业的发展,是有难度的。

      多传感器数据融合技术正在形成热点,它形成于20世纪80年代,它不同于一般信号处理,也不同于单个或多个传感器的监测和测量,而是对基于多个传感器测量结果基础上的更高层次的综合决策过程。有鉴于传感器技术的微型化、智能化程度提高,在信息获取基础上,多种功能进一步集成以至于融合,这是必然的趋势。多传感器数据融合技术也概括为:把分布在不同位置的多个同类或不同类传感器所提供的局部数据资源加以综合,采用计算机技术对其进行分析,消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾,加以互补,降低其不确定性,获得对被测对象的一致性解释与描述,从而提高系统决策、规划、反应的快速性和正确性,使系统获得更充分的信息。其信息融合在不同信息层次上出现,包括数据层(像素层)融合、特征层融合、决策层(证据层)融合。由于它比单一传感器信息有如下优点,即容错性、互补性、实时性、经济性,所以逐步推广应用。应用领域除军事外,还适用于自动化技术、机器人、海洋监视、地震观测、建筑、空中交通管制、医学诊断、遥感技术等方面。

     
     
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