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傳感器技術是智能制造的基石。 在當今智能時代的推動下,高性能,高可靠性,多功能和復雜的自動測控系統以及基于射頻識別技術的物聯網的興起和發展,日益凸顯了具有感知功能的智能傳感器的重要性。 和認知能力。 其迅速發展的迫切性。
智能傳感器遵循更通用的分類方法,并根據要測量的差異大致分為三類:物理量智能傳感器,化學量智能傳感器和生物量智能傳感器。
其中,根據所測量的物理量,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。 每個類別的傳感器都包含多個分支。 以機械量傳感器為例,分支零件清單如下:
真正的智能傳感器應具有以下功能:
1)自校準,自校準和自動補償功能;
2)自動數據采集,邏輯判斷和數據處理功能;
3)具有自我調節和自適應功能;
4)具有一定程度的存儲,識別和信息處理功能;
5)雙向通訊,標準數字輸出或符號輸出功能;
6)算法判斷和決策處理功能。
傳感材料,MEMS芯片,驅動器和應用軟件是智能傳感器實現這些功能的核心技術,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,具有 成為智能傳感器的重要載體。 下面以常用的溫度,壓力,光學和RFID傳感器為例,介紹基于MEMS的智能傳感器技術的發展。
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,環保和電力等行業。 當前的智能溫度傳感器正朝著高精度,多功能,總線標準化,高可靠性和安全性,虛擬傳感器和網絡傳感器以及單芯片溫度測量系統的方向發展。 目前,國外已經使用9-12位A / D轉換器,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。 美國達拉斯半導體公司新開發的DS1624高分辨率智能溫度傳感器可以輸出13位二進制數據,分辨率高達0.03°C,溫度測量精度為±0.2°C。
②智能壓力傳感器
基于MEMS技術的智能壓力傳感器具有小型化,低成本和易于集成的優點。 壓力感應范圍也很寬,介于1kPa和100MPa之間。 它可以廣泛用于微機電系統,汽車,空氣動力學,過程控制和生物醫學中。 當前智能壓力傳感器技術的研究熱點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在美國開發的新型BPS140壓力傳感器性能穩定。 在-40°C至150°C的溫度范圍內使用時,總誤差為2.5%FS,產品壽命變化為0.5%FS 。
③光學傳感器
非接觸式和非破壞性測量是光學傳感器的主要優勢,光學傳感器廣泛用于電子產品測試領域。 當前,CCD和CMOS圖像傳感器是兩種主流成像技術。 隨著圖像傳感器技術的不斷改進,像素精度不斷提高(已達到5μm的水平),環境照明要求也不斷降低。 安森美半導體推出的KAI-50140是市場上最高分辨率的ITCCD圖像傳感器,達到5000萬像素,具有關鍵的細節成像功能和高圖像均勻性,可用于智能手機顯示屏檢查,電路板檢查和機械 組裝檢查等領域。
④RFID
RFID代表射頻識別技術,通常稱為電子標簽。 它是一種通信技術,它使用無線電信號自動識別特定目標并讀寫相關數據,而無需在識別系統和特定目標之間建立機械或光學接觸。
RFID是一種智能識別和數據收集(AIDC)的方法,是物聯網(IoT)的重要組成部分,可用于生產線的物流管理,例如物料分揀。 近年來,RFID研究熱點主要集中在數據完整性和安全性上,例如提高數據識別的準確性,確保在獲取信息時不會泄露用戶隱私,以及使用RFID技術實現在其他領域的應用。 比如基于RFID技術等的室內定位
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