當(dāng)今的產(chǎn)業(yè)格局具有前所未有的波動性、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營的效率變得越來越重要。在這種背景下，傳感技術(shù)及其進展在保持工業(yè)運營的競爭力和效率方面發(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從距離到熱量到壓力的各種實際屬性。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，并且安裝和維護成本低。事實證明，傳感器是為其流程和相關(guān)業(yè)務(wù)創(chuàng)造新價值的重要組成部分。

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，傳感器是檢測被測對象特征量，并將該量轉(zhuǎn)換成可讀信號，顯示在儀器上的裝置。簡而言之，傳感技術(shù)是一種使用傳感器通過檢測物理、化學(xué)或生物特征并將其轉(zhuǎn)換為可讀信號來獲取信息的技術(shù)。

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

這些傳感器提供實時監(jiān)控，包括過程所需的檢測和報告。發(fā)送傳感器監(jiān)測收集的數(shù)據(jù)進行控制和分析，并通過發(fā)送傳感器電信號報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，同時確保過程符合最佳實踐。

第二，從人的感官去理解機器的感知

原則上，任何能夠檢測抽象、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量和檢測了我們周圍運行的許多設(shè)備和過程。

其實，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進行處理。然后，大腦引導(dǎo)身體進一步行動。感覺器官的正常功能對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。

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)換和檢測電信號。

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

有一些高靈敏度的傳感器可以檢測到人類感官無法檢測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行的機器或系統(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、測量和傳輸物理環(huán)境中任何變化的電信號。電信號被傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)(計算機)，控制系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)并進一步指導(dǎo)過程。

隨著社會的不斷進步，工藝流程和控制機制也發(fā)生了變化。事實上，現(xiàn)代機器現(xiàn)在有高度敏感和廣泛可選的人機界面來控制和監(jiān)控。傳感技術(shù)是如此自動化，以至于我們可以選擇人類的愿望和意圖，并進一步發(fā)展這一過程。

因此，就像人類的感覺器官負責(zé)各種任務(wù)，成為正常生活運轉(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)，實現(xiàn)連續(xù)運轉(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)測量和精確控制每個生產(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)檢測被測對象的狀態(tài)，并將其作為過程數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂茊卧Ｈ缓?，控制單元將發(fā)送的信號與目標(biāo)值進行比較，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)控對象保持在穩(wěn)定的受控狀態(tài)。

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

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，該診斷將用于警報管理、設(shè)備的預(yù)測性維護和更有效的維護巡視。高響應(yīng)傳感器有助于防止工廠事故，延長工藝正常運行時間，延長設(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)的能力對于實現(xiàn)任何級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)，如果檢測到缺陷并報告，仍然可以見證過程故障。今天的傳感器系統(tǒng)已經(jīng)形成了一個完整的套件，可以確保它們可以作為一個單元來實現(xiàn)最佳的流程和資產(chǎn)管理，最終實現(xiàn)流程的成功。

這些傳感單元用于不同過程自動化水平的各種行業(yè)，因為數(shù)據(jù)檢測是任何過程工業(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

部署和傳感技術(shù)具有許多優(yōu)勢，包括預(yù)測性和預(yù)防性維護。它們不僅可以確保更快地傳輸測量數(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)和流程中提供實時和連續(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)比以往任何時候都更加互聯(lián)、安全和敏捷。

該傳感器的主要優(yōu)點包括：提高了數(shù)據(jù)采集的靈敏度、幾乎無損的傳輸和連續(xù)實時的分析。實時反饋和數(shù)據(jù)分析服務(wù)可以確保流程處于活動狀態(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、自驗證、自適應(yīng)和自識別能力。他們了解流程要求，管理各種條件，并能夠檢測條件以支持實時決策。這些智能傳感器針對各種過程條件進行編程，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。這種方法將幫助公司實現(xiàn)聯(lián)合國制定的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，如“負擔(dān)得起的清潔能源”、“工業(yè)、創(chuàng)新和基礎(chǔ)設(shè)施”以及“負責(zé)任的消費和生產(chǎn)”。

簡而言之，該傳感器的優(yōu)點是：

加快過程并使其更加準(zhǔn)確

收集實時流程和資產(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

五、傳感技術(shù)的未來發(fā)展

隨著過程自動化的發(fā)展，傳感技術(shù)得到了發(fā)展，產(chǎn)生了功能更強、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，對更高的過程自動化、增強的異常檢測能力和預(yù)測性維護功能的需求正在推動傳感技術(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)的進一步發(fā)展，以及更低的價格和改進的功能，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、報告和分析數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)更高水平的流程效率。下一個挑戰(zhàn)是從感官創(chuàng)造中獲得價值，而不僅僅是感官。為了實現(xiàn)越來越有利可圖的可持續(xù)運營，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)展將進一步拓展和補充其應(yīng)用和范圍。IIoT傳感器監(jiān)測一系列屬性，包括溫度、振動、壓力和水質(zhì)。這些傳感器連接到使用邊緣、霧和云計算資源來監(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。

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

潛在應(yīng)用

傳感技術(shù)在整個行業(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，再到強大的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的安全性增強，都有無限的可能。

例如，生物傳感是一個尋求開發(fā)和增強現(xiàn)有傳感技術(shù)能力的領(lǐng)域，用于視覺識別、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，對診斷和藥物監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠的影響。

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，它們在醫(yī)學(xué)、消費品、通信設(shè)備、家庭和運輸中的應(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)于更好的維護實踐的建議。

為了支持大量的傳感器，需要一個健壯可靠的傳感系統(tǒng)。這個系統(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)各種用途和測量，包括工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、可追溯性、汽車和機器人、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)和社會的重要工具。

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