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S型拉壓力傳感器的應(yīng)用（漢中精測）

S型拉壓力傳感器是力敏傳感器中較為常見的一種傳感器，主要用于測固體間的拉力和壓力，因?yàn)樗耐庑蜸形狀，所以也稱S型稱重傳感器，S型測力傳感器。一般體積較小，常見量程為100-500KG。采用合金鋼或不銹鋼材質(zhì)，膠密封防護(hù)處理，安裝容易，使用方便，適用于吊秤、配料秤、機(jī)改秤、水泥包裝機(jī)、肥料包裝機(jī)、液體灌裝機(jī)、測力機(jī)等測力稱重場合。由于它的性能穩(wěn)定，價(jià)格便宜，適用性強(qiáng)，在很多工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備上得到廣泛的應(yīng)用，漢中精測電器CL-YB-68 S型拉壓力傳感器如圖所示。工作原理：彈性體（彈性元件、敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片(轉(zhuǎn)換元件)也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化(增大或減小），再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流)，從而完成了將外力變換為電信號的過程。應(yīng)用先進(jìn)的密封工藝，能在一定濕度環(huán)境中工作；具有較強(qiáng)抗扭、抗側(cè)和抗偏能力。選用優(yōu)質(zhì)彈性體和采用箔式應(yīng)變計(jì)工藝，使其具有較好的線性度和重復(fù)性，并對傳感器零點(diǎn)和靈敏度溫度影響進(jìn)行了補(bǔ)償，保證了傳感器的長期穩(wěn)定性。漢中精測電器有限責(zé)任公司始建于1988年，是集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的科技型民營企業(yè)。公司產(chǎn)品廣泛用于石油、化工、航空、航天、礦山、交通、機(jī)械、電力、醫(yī)療器械、機(jī)器人等領(lǐng)域。主導(dǎo)產(chǎn)品為電阻應(yīng)變計(jì)、應(yīng)變式傳感器、變送器及與之配套的自控系統(tǒng)。產(chǎn)品種類達(dá)3000余種，在智慧城市、現(xiàn)代醫(yī)療、智能工業(yè)裝備等領(lǐng)域都占有一席之地。

基于工業(yè) 4.0 背景下傳感器技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用

當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，制造業(yè)水平不斷提高，德國的工業(yè)4.0戰(zhàn)略則提出了更高的要求。在該戰(zhàn)略中提到的智慧生產(chǎn)則是基于工業(yè)機(jī)器人來完成，這就對工業(yè)機(jī)器人的需求和要求都有了更高的標(biāo)準(zhǔn)。而在工業(yè)機(jī)器人中傳感器技術(shù)的應(yīng)用則直接決定了工業(yè)機(jī)器人的先進(jìn)程度.一、工業(yè)4.0的戰(zhàn)略內(nèi)涵 工業(yè)革命開始于18世紀(jì)60年代，經(jīng)歷了工業(yè)1.0（機(jī)械化時(shí)代）、工業(yè)2.0（電氣化時(shí)代，人類開始進(jìn)入電氣時(shí)代，并在信息革命、資訊革命中達(dá)到頂峰）、工業(yè)3.0（20世紀(jì)后半期，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用、空間技術(shù)快速發(fā)展和原子能的廣泛應(yīng)用，人類進(jìn)入信息時(shí)代）的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，新的產(chǎn)業(yè)革命又將來臨，為了提升競爭力，德國政府于2013年在提出了工業(yè) 4.0 的發(fā)展戰(zhàn)略。 工業(yè)4.0 戰(zhàn)略的提出實(shí)際上是開始了第四次工業(yè)革命，這次的工業(yè)革命區(qū)別于之前的3次，它的實(shí)質(zhì)是以智能制造為主。這次的工業(yè)革命主要是采用通訊技術(shù)和空間虛擬系統(tǒng)相結(jié)合的方式，使制造業(yè)從信息化時(shí)代進(jìn)入智能化時(shí)代。工業(yè)4.0項(xiàng)目包含了3個(gè)方面，分別是智能工廠、智能生產(chǎn)以及智能物流。 二、工業(yè)4.0中的重要環(huán)節(jié)之一是工業(yè)機(jī)器人的使用1. 工業(yè) 4.0 中工業(yè)機(jī)器人的重要作用 將信息化與自動(dòng)化融合起來應(yīng)用是“工業(yè)4.0”實(shí)施的關(guān)鍵。作為重要參與者，工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化制造過程中的作用毋庸置疑，機(jī)器人技術(shù)水平的高低直接影響著裝備制造的水平高低。目前很多工業(yè)機(jī)器人逐漸代替人工操作，隨著生產(chǎn)機(jī)器人采用數(shù)字化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及采用高精密電阻器生產(chǎn)智能電路，使得機(jī)器人操作越來越靈活。從目前來看，制造過程中工業(yè)機(jī)器人的作用不言而喻，機(jī)器人的身影遍布各個(gè)領(lǐng)域。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用則是轉(zhuǎn)型升級的突破點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2013年以來，中國的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用已在世界的市場份額占比最大，制造領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人使用數(shù)量大幅增加。近年來，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)與工業(yè) 4.0 戰(zhàn)略的深度結(jié)合已成為我國“十三五”戰(zhàn)略的重要組成部分，這使我國的工業(yè)機(jī)器人得到了飛速的進(jìn)展。面對要求更高的裝備制造和不斷升級的自動(dòng)化工廠，工業(yè)機(jī)器人作為自動(dòng)化設(shè)備在工業(yè) 4.0 中的地位不言而喻。 2．工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢 由于在工業(yè)生產(chǎn)過程中對加工的復(fù)雜性和精度有了越來越高的要求，所以對機(jī)器人和應(yīng)用程序的要求也在逐漸提高。以前機(jī)器人的計(jì)算平臺(tái)大多為傳統(tǒng)的 PC 平臺(tái)或嵌入式平臺(tái)，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸發(fā)展到智能手機(jī)、平板電腦和其他移動(dòng)設(shè)備。機(jī)器人所配備傳感器也由原來的結(jié)構(gòu)型、固態(tài)型發(fā)展到高端智能型。機(jī)器人技術(shù)采用現(xiàn)場總線通信做為主要的通信方式。 工業(yè)機(jī)器人未來如何發(fā)展，美國權(quán)威的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)做了如下的預(yù)測。 1）智能傳感器可以在機(jī)器人生產(chǎn)的前沿利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行信息的采集，來獲得以前生產(chǎn)商無法得到的數(shù)據(jù)。 2）工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全尤為重要。由于機(jī)器人使用規(guī)模越來越大，它們都需要連接到內(nèi)部系統(tǒng)，這樣就增加了網(wǎng)絡(luò)安全的風(fēng)險(xiǎn)。所以要求機(jī)器人生產(chǎn)商要對網(wǎng)絡(luò)安全加大投入，這樣才能夠保證生產(chǎn)的安全。 3）大數(shù)據(jù)分析成為競爭優(yōu)勢。機(jī)器人會(huì)是工廠里的主要信息來源，生產(chǎn)廠家應(yīng)該對采集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和分析，以采取有效的行動(dòng)來增強(qiáng)他們的競爭優(yōu)勢。 4）將實(shí)現(xiàn)一個(gè)開放的自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)。開放式自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)的需求增加是由于機(jī)器人自動(dòng)化的應(yīng)用越來越廣泛。大型企業(yè)與機(jī)器人行業(yè)機(jī)構(gòu)開展合作，形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這樣有助于機(jī)器人的集成，使機(jī)器人的兼容性更好。 5）為了更好地發(fā)揮工業(yè)機(jī)器人的作用，在未來會(huì)加入虛擬解決方案。 6）協(xié)作機(jī)器人會(huì)應(yīng)用更廣泛。協(xié)作機(jī)器人不但能安全地與人類一起工作，而且往往比工業(yè)機(jī)器人便宜，能力更強(qiáng)，所以制造商會(huì)采用更多的協(xié)作機(jī)器人。 三、傳感器技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展 1. 傳感器技術(shù)與工業(yè)機(jī)器人 互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能化都需要大量的信息，這些信息的產(chǎn)生都來自儀器儀表或各種傳感器。沒有測量和測試，智能制造是不可能的。我國智能制造設(shè)備的發(fā)展方向主要包括以新型傳感器技術(shù)為代表的九項(xiàng)智能基礎(chǔ)通用技術(shù)，以及 8 項(xiàng)核心智能測控裝置與部件中應(yīng)用的新型傳感器及其系統(tǒng)。因此可以看出，傳感器技術(shù)非常重要，而其他技術(shù)領(lǐng)域也離不開相關(guān)數(shù)據(jù)的檢測和測試，測試的準(zhǔn)確度、可靠度、實(shí)時(shí)度是保證智能制造發(fā)展的關(guān)鍵。而得到準(zhǔn)確的信息都要靠傳感器來進(jìn)行檢測，因此傳感器技術(shù)的進(jìn)步必將成為工業(yè) 4.0 中的重中之重。 工業(yè)機(jī)器人需要傳感器提供機(jī)器人自身狀態(tài)、操作對象和工作環(huán)境的準(zhǔn)確認(rèn)知，來執(zhí)行正確地操作。機(jī)器人通過內(nèi)部傳感器（位置、位移、速度、加速度）來獲取自身狀態(tài)的信息，然后為機(jī)器人控制單元反饋信息，進(jìn)行下一步的操作。對于外部情況和多操作目標(biāo)的信息獲取要靠外部傳感器來完成。 2. 工業(yè)機(jī)器人中的傳感器技術(shù) 1）二維視覺傳感器。 二維視覺傳感器是一個(gè)攝像頭，完成檢測移動(dòng)物體、定位傳送帶上的部件等各種任務(wù)。機(jī)器人根據(jù)檢測到的零件位置來調(diào)整自身的動(dòng)作進(jìn)行生產(chǎn)操作。 2）三維視覺傳感器。 三維視覺系統(tǒng)一般有兩個(gè)攝像頭或不同角度的激光掃描儀來探測物體的三維空間。 3）力/力矩傳感器。 機(jī)器人的觸覺依靠力/力矩傳感器來完成檢測。主要是用來感知末端執(zhí)行器的力度的大小，從而來調(diào)整操作的位置、力度等相關(guān)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的操作。在大部分情況下，由于力/力矩傳感器是處于機(jī)器人和夾具之間，所以機(jī)器人可以檢測監(jiān)控到反饋到夾具上面的力。 4）碰撞測量傳感器。 碰撞測量傳感器在機(jī)器人應(yīng)用中起到保護(hù)安全的作用，它的形式比較多樣。通過檢測相關(guān)的環(huán)境信號，可以保證為操作員提供一個(gè)安全的工作環(huán)境，在此基礎(chǔ)上，機(jī)器人才能開展工作，而可靠性是協(xié)作機(jī)器人所必備的。 3. 傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢 傳感器技術(shù)從產(chǎn)生到廣泛應(yīng)用基本歷經(jīng)了三個(gè)時(shí)段。第一個(gè)時(shí)期為結(jié)構(gòu)傳感器發(fā)展和使用，結(jié)構(gòu)傳感器利用傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)在測量時(shí)發(fā)生改變來感知和轉(zhuǎn)換信號。第二個(gè)時(shí)期是固態(tài)傳感器的發(fā)展和使用，這個(gè)時(shí)期的傳感器采用特殊材料制成，通過測量時(shí)材料的特性發(fā)生變化來代表獲取的信息不同。第三個(gè)時(shí)期就是現(xiàn)在，智能傳感器正在得到大力的發(fā)展。 傳感器技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向是發(fā)展智能化傳感器。智能傳感器的核心部件是微處理器，與傳統(tǒng)傳感器相比，可以實(shí)現(xiàn)信息采集、處理和交換的功能。 1）自補(bǔ)償與自診斷功能。 傳統(tǒng)傳感器存在溫度漂移和輸出非線性的缺點(diǎn)，還需要定期檢查和定期校準(zhǔn)，這些都對測量的準(zhǔn)確性有一定的影響。而智能傳感器通過軟件計(jì)算，自動(dòng)補(bǔ)償由溫漂和非線性以及環(huán)境因素引起的信號失真，提高傳感器的測試精度，達(dá)到最好的測量結(jié)果。更加先進(jìn)的是，智能傳感器還具有自我診斷的功能。 2）信息存儲(chǔ)與記憶功能。 與傳統(tǒng)的傳感器相比，智能傳感器具備一定的存儲(chǔ)空間，用來存儲(chǔ)相關(guān)的參數(shù)、信號和程序。這樣的話自動(dòng)控制系統(tǒng)控制器就不需存儲(chǔ)上述內(nèi)容，剩余的存儲(chǔ)空間可以存儲(chǔ)其他信息，這樣就提高了控制器自身的性能。 3）數(shù)字輸出功能。 傳統(tǒng)的傳感器大多是模擬輸入和輸出，輸出的信號必須經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換才能進(jìn)行數(shù)字處理。目前，在工業(yè)控制系統(tǒng)中大多采用數(shù)字控制。智能傳感器則正好符合了控制系統(tǒng)的要求，它采用模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，直接輸出數(shù)字信號，不需再進(jìn)行轉(zhuǎn)換，控制器的信號處理壓力得到了緩解。 4、隨著技術(shù)的進(jìn)步，智能傳感器的發(fā)展呈現(xiàn)出以下幾個(gè)趨勢：1）微型化。 智能傳感器的一個(gè)最主要的發(fā)展走向是微型化。微傳感器的主要特點(diǎn)是體積小、所占的空間不大，生產(chǎn)制造的成本較低，能夠節(jié)省開支，但使用時(shí)的可靠性還比較高。一個(gè)微傳感器通常會(huì)包括中央處理器、微傳感器敏感元件、數(shù)字信號接口以及儲(chǔ)存部件，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的補(bǔ)償和校準(zhǔn)。大小已進(jìn)入毫米到微米級。半導(dǎo)體加工技術(shù)的引入為傳感器的生產(chǎn)制造帶來了變化，在這基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)了傳感器的規(guī)模化生產(chǎn)，是實(shí)現(xiàn)智能傳感器的微型化發(fā)展的重要技術(shù)支持。 2）多傳感器數(shù)據(jù)融合。 使用多個(gè)傳感器同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的采集，再利用處理器對采集到的信息進(jìn)行分析、判斷，得到檢測對象的真實(shí)數(shù)據(jù)。與僅僅用單傳感器來進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測相比，可以看到非常明顯的優(yōu)勢。 3）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 單獨(dú)的微智能傳感器存在覆蓋的范圍小的局限性，所以在實(shí)際的應(yīng)用中常常用數(shù)千萬個(gè)微傳感器一起來共同工作，形成網(wǎng)絡(luò)化，構(gòu)成智能傳感器的網(wǎng)絡(luò)，這樣在生產(chǎn)制造中發(fā)揮最大的效用。 四、結(jié)語 現(xiàn)代化智能生產(chǎn)和智能制造，沒有傳感技術(shù)便無從談起。大數(shù)據(jù)時(shí)代的智聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和終端設(shè)備都需要大量的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息都來自服務(wù)器和傳感器。根據(jù)我國智能裝備發(fā)展規(guī)劃，重點(diǎn)是新型傳感技術(shù)、嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。核心智能測控裝置與部件是新型傳感器及其系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等。國家智能制造的戰(zhàn)略布局上需要傳感器和傳感技術(shù)的快速發(fā)展，這也將成為我國工業(yè) 4.0 發(fā)展進(jìn)程中的關(guān)鍵內(nèi)容，在一定程度上決定著工業(yè) 4.0 革命的進(jìn)程。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器對制造業(yè)有什么影響

一、改變工業(yè)制造公司生產(chǎn)和運(yùn)輸產(chǎn)品的方式2018年第四季度，制造業(yè)為美國經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)了2.38萬億美元，雇傭了1200多萬工人，占當(dāng)年美國國內(nèi)生產(chǎn)總值的11.4%。盡管所有媒體都對制造業(yè)地位的下降感到擔(dān)憂，但由于關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步，該行業(yè)近年來蓬勃發(fā)展。而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)傳感器就是制造業(yè)中最有前途的技術(shù)。這些傳感器正在徹底改變工業(yè)制造公司生產(chǎn)和運(yùn)輸產(chǎn)品的方式。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和邊緣計(jì)算框架的普及，它們將幫助工業(yè)制造商在全球舞臺(tái)上變得更具競爭力。 二、運(yùn)營可見性改善 物聯(lián)網(wǎng)傳感器的最大好處之一是其連接性和收集數(shù)據(jù)的能力。現(xiàn)代制造工廠的車間里堆滿了各種先進(jìn)機(jī)器。與20世紀(jì)初那些骯臟、危險(xiǎn)的工廠相比，如今的制造工廠已經(jīng)在操作技術(shù)上投入了大量資金，以創(chuàng)造清潔、安全、甚至舒適的工作場所，同時(shí)還能提高效率和生產(chǎn)力。 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器通過提供對制造運(yùn)營各個(gè)方面的前所未有可見性，幫助使這些環(huán)境成為可能。它們可以監(jiān)控環(huán)境條件，評估生產(chǎn)線的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題和潛在的安全威脅，甚至允許技術(shù)人員遠(yuǎn)程控制關(guān)鍵操作。然后，所有這些數(shù)據(jù)都可以傳輸?shù)奖镜匚⑿蛿?shù)據(jù)中心或附近的邊緣數(shù)據(jù)中心，并由強(qiáng)大的分析程序進(jìn)行處理，從而使制造工廠能夠識(shí)別趨勢并優(yōu)化操作，以獲得更好的性能。 三、預(yù)測性維護(hù) 使用預(yù)測分析的主要好處之一是維護(hù)。隨著工業(yè)機(jī)械變得越來越復(fù)雜，監(jiān)測其狀態(tài)的必要性也變得越來越重要。發(fā)生故障或組件磨損可能會(huì)使生產(chǎn)線停止運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，如果沒有備用零件，或者沒有人準(zhǔn)備進(jìn)行必要的維修，則故障可能會(huì)導(dǎo)致供應(yīng)鏈嚴(yán)重中斷。 隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器不斷收集設(shè)備數(shù)據(jù)以監(jiān)控其性能，預(yù)測分析可以識(shí)別出可能發(fā)生故障的位置，并估計(jì)特定組件在最高效率下的運(yùn)行時(shí)間。有了這些數(shù)據(jù)，工廠經(jīng)理可以確保現(xiàn)場有替換零件，并安排專門維修，以最大限度地減少中斷。 四、自主設(shè)備 人為錯(cuò)誤仍然是導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)的主要原因之一。在當(dāng)今復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，即使是熟練工人也常常要考慮太多的變量，以不犧牲性能或安全性。自動(dòng)化對制造業(yè)來說當(dāng)然不是什么新鮮事，但經(jīng)過專門設(shè)計(jì)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器使設(shè)備能夠在很大程度上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而不是盲目地執(zhí)行重復(fù)性任務(wù)。 自主系統(tǒng)的特點(diǎn)在于它能夠根據(jù)各種變化因素做出決策。由于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器通常具有顯著的機(jī)載處理能力，因此它們能夠評估環(huán)境條件并相應(yīng)地調(diào)整操作。這些決策是由大量數(shù)據(jù)提供的，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們期望能夠快速準(zhǔn)確地進(jìn)行分析的范圍。這不僅消除了許多與人為錯(cuò)誤相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，而且還有望在最小監(jiān)督情況下提高效率和生產(chǎn)力。 五、物流透明度 了解關(guān)鍵資產(chǎn)在供應(yīng)鏈中的位置是制造業(yè)的關(guān)鍵方面。如果制造的產(chǎn)品在工廠車間和目標(biāo)客戶之間丟失，那么經(jīng)過精心優(yōu)化的工業(yè)機(jī)械也就沒那么有價(jià)值了。借助物聯(lián)網(wǎng)傳感器的連接功能(如智能RFID標(biāo)簽)，工業(yè)制造企業(yè)可以獲得其供應(yīng)鏈和物流運(yùn)營的空前可見性。(來源物聯(lián)之家網(wǎng))這種可見性不僅有助于確保一切順利進(jìn)行，而且也有助于工業(yè)制造企業(yè)簡化供應(yīng)鏈，從而更有效地將產(chǎn)品推向市場。 六、邊緣功能 智能物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以提供機(jī)器在傳統(tǒng)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)邊緣運(yùn)行所需的處理能力。它們還可以讓機(jī)器完全獨(dú)立運(yùn)行，收集數(shù)據(jù)并執(zhí)行關(guān)鍵的處理任務(wù)，直到機(jī)器可以重新連接回集中式網(wǎng)絡(luò)。借助物聯(lián)網(wǎng)傳感器，工業(yè)設(shè)備永遠(yuǎn)不會(huì)遠(yuǎn)離公司的主服務(wù)器。 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器通過提供對工廠運(yùn)營的更大可見性，以及增強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集和分析能力來提高生產(chǎn)效率，同時(shí)最大限度地減少中斷，從而改善制造業(yè)。在未來幾年，這些智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將變得更加普遍，從而使它們能夠在幾乎任何地方運(yùn)行。此外，再加上供應(yīng)鏈透明度的提高，這些創(chuàng)新將有助于工業(yè)制造企業(yè)在增長業(yè)務(wù)的同時(shí)提高生產(chǎn)力，并更好地為客戶服務(wù)。

傳感器產(chǎn)業(yè)鏈日益完善克服壁壘將厚積薄發(fā)

人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。新技術(shù)革命的到來，世界開始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。 一、傳感器行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈 隨著我國工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)也被大規(guī)模運(yùn)用于傳感器領(lǐng)域。根據(jù)傳感器類型不同，大致可以分為溫度和濕度傳感器、壓力傳感器、圖像傳感器、光傳感器、位置傳感器、重力傳感器等。其中，流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器占據(jù)最大的市場份額。 國內(nèi)智能傳感器市場中，本土企業(yè)競爭力較弱，跨國公司占據(jù)了87%的市場份額。不過，中國智能傳感器產(chǎn)業(yè)生態(tài)也趨于完備，設(shè)計(jì)制造，封測等重點(diǎn)環(huán)節(jié)均有骨干企業(yè)布局。我國傳感器的生產(chǎn)企業(yè)主要集中在長三角地區(qū)，并逐漸形成以北京、上海、南京、深圳、沈陽和西安等中心城市為主的區(qū)域空間布局。我國已有1700多家從事傳感器的生產(chǎn)和研發(fā)的企業(yè)，其中從事微系統(tǒng)研制、生產(chǎn)的有50多家。同時(shí)，傳感器越來越多地被應(yīng)用到社會(huì)發(fā)展及人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。如工業(yè)自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、航天技術(shù)、軍事工程、機(jī)器人技術(shù)、資源開發(fā)、海洋探測、環(huán)境監(jiān)測、安全保衛(wèi)、醫(yī)療診斷、交通運(yùn)輸、家用電器等。 二、我國傳感器的發(fā)展壁壘 傳感器是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的底層和前沿，對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著十分重要的意義。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的高度集成和綜合運(yùn)用，對新一輪產(chǎn)業(yè)變革和經(jīng)濟(jì)社會(huì)綠色、智能、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 1.專業(yè)化程度欠缺 傳感器的設(shè)計(jì)涉及的專業(yè)領(lǐng)域繁多，技術(shù)囊括了多種學(xué)科、理論、材料和工藝知識(shí)。所以好的傳感器的研發(fā)需要全方面的專業(yè)型人才。而我國目前正面臨著人才匱乏、研發(fā)成本不足、企業(yè)惡性競爭激烈的情況，導(dǎo)致我國還沒有突破傳感器一些共性關(guān)鍵技術(shù)。并且由于我國企業(yè)技術(shù)實(shí)力的落后，行業(yè)發(fā)展規(guī)范尚未形成，導(dǎo)致我國傳感器產(chǎn)品不配套且不成系列，重復(fù)生產(chǎn)、惡性競爭的現(xiàn)象的多發(fā)，使得產(chǎn)品可靠性較差、低端偏移較為嚴(yán)重，產(chǎn)業(yè)化程度與品種和系列不成正比，只能長期依賴國外進(jìn)口。 企業(yè)也可以采用高效率的專用設(shè)備和專用工藝裝備，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動(dòng)化水平比較高，工人易于掌握操作技術(shù)；可以按對象專業(yè)化組織生產(chǎn)，有條件的可以組織流水生產(chǎn)線，編制標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)計(jì)劃，實(shí)行嚴(yán)格的生產(chǎn)控制。 2.資金制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展 我國對傳感器產(chǎn)業(yè)的政策扶持力度不夠，導(dǎo)致傳感器企業(yè)稅費(fèi)負(fù)擔(dān)過重。傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量較高，人才、技術(shù)密集，開發(fā)成本大于其他行業(yè)，企業(yè)負(fù)擔(dān)過重，在同等高科技中享有稅收等政策較少，企業(yè)規(guī)模小，各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)政策扶持條件適應(yīng)性不夠，難于獲得項(xiàng)目資金持。 且傳感器企業(yè)長期受到進(jìn)口產(chǎn)品沖擊，市場公平性秩序混亂和壁壘太高。成熟領(lǐng)域配套市場長期被國外壟斷和擠壓，導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)規(guī)模、品種、質(zhì)量、價(jià)格上缺乏競爭優(yōu)勢，市場反應(yīng)速度、個(gè)性化服務(wù)能力不足，缺少規(guī)模效應(yīng)和拉動(dòng)作用。 三、總結(jié) 傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展不能單單從發(fā)達(dá)國家獲取核心技術(shù)和關(guān)鍵工藝，需要制定出國家層面的統(tǒng)籌規(guī)劃和戰(zhàn)略性政策予以扶持。通過制定相關(guān)政策來激勵(lì)中小企業(yè)發(fā)展專業(yè)性強(qiáng)、有特色、有特長技術(shù)的產(chǎn)品，鼓勵(lì)并推動(dòng)中小企業(yè)朝著產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。打造良好的傳感器產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境，創(chuàng)建中國國際傳感器產(chǎn)業(yè)園。優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，形成行業(yè)資源優(yōu)勢互補(bǔ)，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，創(chuàng)造上下游整合契機(jī)，必將是傳感器發(fā)展的必經(jīng)之路。

測量小百科：電阻應(yīng)變片測試原理

關(guān)鍵詞：應(yīng)變測試，應(yīng)變片、Strain Gauge導(dǎo)讀： 機(jī)械測試和測量中，我們需要了解一個(gè)物體對于力的作用所產(chǎn)生的形變。應(yīng)變效應(yīng)，即為材料由于受力所產(chǎn)生的變形，貼于其上的應(yīng)變片的電阻值也會(huì)隨著發(fā)生變化。此文將介紹應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)，分類及其原理。應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu) 上圖為電阻絲應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖。電阻絲由直徑為0.01～0.05mm的金屬絲制成的，為了獲得最大相對應(yīng)方向的應(yīng)變力，將其繞成柵狀，稱為敏感柵，并黏貼于絕緣的基底上。銅線與電阻絲的兩端連接作為應(yīng)變片引線，用來連接測量導(dǎo)線。敏感柵上面黏貼有保護(hù)作用的覆蓋層。柵長乘以珊寬即為應(yīng)變片的使用面積。應(yīng)變片的規(guī)格一般以使用面積和電阻值表示，如3mm×20mm，120Ω。應(yīng)變片的分類 應(yīng)變片可分為金屬式應(yīng)變片和半導(dǎo)體式應(yīng)變片兩大類。金屬式應(yīng)變片中，按照敏感柵的材料不同，分為絲式，箔式和金屬膜式。絲式應(yīng)變片：金屬絲式應(yīng)變片式用0.01-0.05mm的金屬絲做敏感柵，有回線式和短接式兩種。金屬絲應(yīng)變片蠕變較大，金屬絲易脫落，但價(jià)格便宜。箔式應(yīng)變片：金屬箔式應(yīng)變片是利用照相制版或光刻技術(shù)，將厚約為0.003-0.01mm的金屬箔片制成敏感柵。箔式應(yīng)變片于片基的接觸面積大，散熱好，蠕變較小，目前廣泛使用。薄膜應(yīng)變片：金屬薄膜應(yīng)變片式采用真空蒸發(fā)或真空沉積等方法，再薄的絕緣基底上形成厚度在0.1μm以下的金屬電阻薄膜的敏感柵。優(yōu)點(diǎn)式靈敏度大，允許電流密度大，工作范圍廣，可達(dá)-197 ~ 317℃。半導(dǎo)體式應(yīng)變片是將單晶硅錠切片、研磨、腐蝕壓焊引線，最后粘貼在鋅酚醛樹脂或聚酰亞胺的襯底上制成的。是一種利用半導(dǎo)體單晶硅的壓阻效應(yīng)制成的一種敏感元件。半導(dǎo)體應(yīng)變片與電阻應(yīng)變片相比，具有靈敏系數(shù)高（約高 50～100倍）、機(jī)械滯后小、體積小、耗電少等優(yōu)點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是電阻和靈敏系數(shù)的溫度系數(shù)大、非線性大和分散性大等。應(yīng)變片的原理 當(dāng)應(yīng)變片受到外力而產(chǎn)生形變時(shí)（拉伸或壓縮），其電阻值R會(huì)隨之增加或降低，借由此特性可以用來測量應(yīng)力ε，應(yīng)力ε與應(yīng)變片電阻值R的變化量?R的關(guān)系如下： 應(yīng)變系數(shù)GF（Gauge factor)是表示應(yīng)變片靈敏度的系數(shù)。用于一般應(yīng)變片的銅鎳合金和鎳鉻合金的應(yīng)變系數(shù)GF大約為2。

稱重測力傳感器及其工作原理

在安裝稱重傳感器之前，首先應(yīng)考慮使用稱重傳感器的實(shí)際工作環(huán)境，這對于選擇正確的安裝稱重傳感器非常重要，稱重傳感器的使用環(huán)境與稱重傳感器是否正常運(yùn)行和使用壽命以及可靠性和安全性有關(guān)，稱重傳感器根據(jù)轉(zhuǎn)換方法，稱重傳感器分為8種類型：光電，液壓，電磁，電容，磁極變化形式，振動(dòng)類型，陀螺儀，電阻應(yīng)變類型等。 在基本概念和評估方法中稱重傳感器的技術(shù)指標(biāo)和國家標(biāo)準(zhǔn)之間的質(zhì)量上存在差異，例如S型稱重傳感器，懸臂型稱重傳感器，輪輻式稱重傳感器，板環(huán)型稱重傳感器，波紋管型稱重傳感器，橋型稱重傳感器，立柱型稱重傳感器等。 稱重傳感器的工作原理是將金屬電阻絲在張力作用下拉伸并變細(xì)，然后電阻增加，即金屬電阻隨所承受的應(yīng)變而變化，稱重傳感器是用于將重量信號或壓力信號轉(zhuǎn)換為電量信號的轉(zhuǎn)換裝置，稱重傳感器的構(gòu)造原理是金屬電阻具有阻礙電流流動(dòng)的特性。 一般來說，金屬線越細(xì)，電阻值就越大，當(dāng)金屬電阻線在外力作用下伸縮時(shí)，其電阻值將在一定范圍內(nèi)增大或減小，因此，如果金屬線（或膜）緊緊地附著在被測物上，則在被測物在外力作用下伸縮時(shí)，金屬電阻線會(huì)成比例地伸縮，其電阻值將相應(yīng)更改，稱重傳感器將金屬電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在金屬稱重梁上以測量重量信號。 稱重傳感器的彈性體是具有特殊形狀的結(jié)構(gòu)，它有兩個(gè)功能，首先是承受稱重傳感器的外力，并且與外力產(chǎn)生反作用力以實(shí)現(xiàn)相對的靜態(tài)平衡，其次，稱重傳感器的彈性體可以產(chǎn)生一個(gè)高質(zhì)量的應(yīng)變場（區(qū)域）以粘附在該區(qū)域，稱重傳感器的彈性體是完成應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換任務(wù)的理想選擇。