隨著科技越來(lái)越發(fā)達(dá),依靠我們自身的感覺(jué)器官獲取的信息已經(jīng)難以滿足人們生產(chǎn)活動(dòng)需求。為適應(yīng)這種情況,就需要傳感器。因此可以說(shuō),傳感器是人類五官的延長(zhǎng),又稱之為電五官。
新技術(shù)革命的到來(lái),世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)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。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中,要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù),使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài),并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。因此可以說(shuō),沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。
智能設(shè)備是指任何一種具有計(jì)算處理能力的設(shè)備、器械或者機(jī)器。功能完備的智能設(shè)備必須具備靈敏準(zhǔn)確的感知功能、正確的思維與判斷功能以及行之有效的執(zhí)行功能。智能設(shè)備是傳統(tǒng)電氣設(shè)備與計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、控制理論、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、電力電子技術(shù)等相結(jié)合的產(chǎn)物。
傳感器是如何讓我們所使用的智能設(shè)備更加“耳聰目明”呢?
作為人體感官的延伸,傳感器成為了人們獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的重要途徑與手段。隨著如今全球數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化變革浪潮的到來(lái),傳感器又被賦予了更多使命。
一、智能手機(jī)
智能手機(jī)之所以智能,離不開(kāi)各種各樣的智能傳感器?,F(xiàn)在智能手機(jī)中比較常見(jiàn)的智能傳感器有距離傳感器、光線傳感器、重力傳感器、指紋識(shí)別傳感器、圖像傳感器、三軸陀螺儀和電子羅盤等。
比如指紋識(shí)別傳感器可以采集指紋數(shù)據(jù),然后進(jìn)行快速分析與認(rèn)證,免去繁瑣的密碼操作,快速解鎖。
二、人工智能/機(jī)器人
傳感器是人工智能最基礎(chǔ)的硬件,類似于人類的感覺(jué)獲取器官。大量的傳感器即可實(shí)現(xiàn)“感知+控制”,而家庭自動(dòng)化=感知+控制,這種層面的信息交互與人機(jī)交互,還多需人的參與。而人工智能將人類的邏輯大腦賦予機(jī)器,實(shí)現(xiàn)“感知+思考+執(zhí)行”,最終上升到這種層次。
例如,家里的空調(diào)不單單依靠溫濕度傳感器進(jìn)行自我調(diào)節(jié),還可以通過(guò)家庭成員的識(shí)別來(lái)自動(dòng)選擇模式,比如風(fēng)向的調(diào)節(jié),針對(duì)小孩、老人溫度的調(diào)節(jié)。這些新技術(shù)將帶來(lái)無(wú)限大的想象空間,再結(jié)合機(jī)器增強(qiáng)學(xué)習(xí)的算法,將提供深度體驗(yàn)。
還有智能機(jī)器人使用的關(guān)鍵硬件包括驅(qū)動(dòng)器、減速器和傳感器等,智能傳感器作為機(jī)器人的“五官”,在采集外界信息數(shù)據(jù)上發(fā)揮著重要作用。
三、AR/VR
虛擬現(xiàn)實(shí)中的傳感設(shè)備主要包括兩部分:一部分用于人機(jī)交互而穿戴于操作者身上的立體頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣等,另一部分是用于正確感知而設(shè)置在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的各種視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)等。
四、無(wú)人機(jī)
無(wú)人機(jī)是當(dāng)下非常流行的智能硬件,其智能飛控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要用到各種智能傳感器,包括IMU、MEMS加速度計(jì)、電流傳感器、傾角傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量傳感器等。
五、智能穿戴
傳感器在可穿戴設(shè)備中起到至關(guān)重要的作用。因?yàn)榭纱┐髟O(shè)備最基本的功能就是通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳感。
以小米手環(huán)為例,就用到了ADI的MEMS加速度和心率傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和心率監(jiān)測(cè);AppleWatch內(nèi)部除了MEMS加速度計(jì)、陀螺儀、MEMS麥克風(fēng),還有使用脈搏傳感器。
六、智能家居
傳感器是智能家居控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的基礎(chǔ),隨著技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的傳感器被用到智能家居系統(tǒng)中。
智能家居傳感器是家居中的“眼鼻耳”,因?yàn)橹悄芗揖邮紫入x不開(kāi)對(duì)居住環(huán)境“人性化”的數(shù)據(jù)采集,也就是說(shuō)把家居環(huán)境中的各種物理量、化學(xué)量、生物量轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的電信號(hào)裝置與元件。
七、智能汽車/自動(dòng)駕駛
車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重大領(lǐng)域,智能汽車是車聯(lián)網(wǎng)的核心,正處于高速發(fā)展中。在智能汽車時(shí)代,主動(dòng)安全技術(shù)成為備受關(guān)注的新興領(lǐng)域,需要改進(jìn)現(xiàn)有的主動(dòng)安全系統(tǒng),比如側(cè)翻(rollover)與穩(wěn)定性控制(ESC),這就需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來(lái)感測(cè)車身姿態(tài)。
八、智慧工業(yè)
智能工廠利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強(qiáng)信息管理和服務(wù),掌握產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過(guò)程的可控性、減少生產(chǎn)線上人工的干預(yù)、及時(shí)正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù),以合理的安排生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)進(jìn)度,并優(yōu)化供應(yīng)鏈。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,傳感器應(yīng)用非常廣泛,工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)都需要傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè),并把數(shù)據(jù)反饋給控制中心,以便對(duì)出現(xiàn)異常節(jié)點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)干預(yù),保證工業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行。業(yè)界普遍認(rèn)為,新一代的智能傳感器是智能工業(yè)的“心臟”,它讓產(chǎn)品生產(chǎn)流程持續(xù)運(yùn)行,并讓工作人員遠(yuǎn)離生產(chǎn)線和設(shè)備,保證人身安全和健康。
MEMS讓傳感器小型化、智能化,MEMS傳感器將在智慧工業(yè)時(shí)代大有可為。MEMS溫度、濕度傳感器可用于環(huán)境條件的檢測(cè),MEMS加速度計(jì)可以用來(lái)監(jiān)測(cè)工業(yè)設(shè)備的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)速度。高精度的MEMS加速度計(jì)和陀螺儀可以為工業(yè)機(jī)器人的導(dǎo)航和轉(zhuǎn)動(dòng)提供精確的位置信息。
工業(yè)制造的智能化,傳感器成了關(guān)鍵的基礎(chǔ)元器件
智能制造、數(shù)字化工廠不該被輕視的傳感器的重要性;大力發(fā)展并使用國(guó)產(chǎn)化傳感器,以及提高國(guó)產(chǎn)化傳感器的可靠性,是智能制造落地的關(guān)鍵路徑。
工業(yè)制造中有大量的機(jī)械裝備,從小型設(shè)備的到大型的流水線、車間,固定的移動(dòng)的,存在大量的機(jī)械運(yùn)動(dòng),智能制造就首先需要感知這些機(jī)械運(yùn)動(dòng),需要加入大量的傳感器。智能制造工廠內(nèi),大量的機(jī)械運(yùn)動(dòng)自動(dòng)化智能化,代替人的勞動(dòng),使制造更高效。
傳感器未來(lái)趨勢(shì)
據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)ReportLinker發(fā)布的報(bào)告(Theglobalsensormarket),預(yù)計(jì)到2025年全球傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1285.6億美元,在2020-2025年期間,復(fù)合年增長(zhǎng)率為8.86%。市場(chǎng)較為龐大。因此,相關(guān)企業(yè)可研發(fā)更加智能靈敏的傳感器。
傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域??梢院敛豢鋸埖卣f(shuō),從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng),幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目,都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。
由此可見(jiàn),傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用,是十分明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái),傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍,達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。