當(dāng)下工業(yè)的發(fā)展，離不開(kāi)眾多感知技術(shù)的加持，其中最為關(guān)鍵的技術(shù)之一便是傳感器。

在工業(yè)制造場(chǎng)景中，傳感器憑借傳感技術(shù)和智能互連設(shè)備建立起信息傳遞網(wǎng)絡(luò)，為生產(chǎn)制造提供了必不可少的信息傳遞，讓各種裝備有了“眼睛”，有了“感知”，有了“互動(dòng)”，支撐起裝備更加高效、精確、安全、穩(wěn)定、靈活地運(yùn)行和作業(yè)。

換句話說(shuō)，工業(yè)傳感器讓自動(dòng)化智能設(shè)備有了感知能力，可以優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)管理、提高工業(yè)生產(chǎn)效率、提升智能化生產(chǎn)水平。

那么，工業(yè)傳感器究竟有何應(yīng)用?不同的傳感器又有何特點(diǎn)?我們一起來(lái)看~

一、工業(yè)傳感器的應(yīng)用

傳感器基本定義是探測(cè)器，是一種電子設(shè)備，用于檢測(cè)各種類別的信號(hào)，并將信號(hào)傳遞給其他電氣控制設(shè)備。

換一種說(shuō)法，傳感器是一種能將能量從一種形式轉(zhuǎn)換到另一種形式的電子裝置，它主要是通過(guò)距離、溫度、濕度等來(lái)識(shí)別氣體的物理量、熱量等，然后以電信號(hào)的形式向連接的控制系統(tǒng)提供輸出。

例如，在自動(dòng)化系統(tǒng)中，傳感器是向可編程邏輯控制器(plc)傳遞信號(hào)，從而參與控制。

在日常生活應(yīng)用、商業(yè)和工業(yè)設(shè)備、教育工程中，不同類型的傳感器都有著特定的作用。

其中，工業(yè)傳感器泛指在工業(yè)制造過(guò)程能將感受的力、熱、光、磁、聲、濕、電、環(huán)境等被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的器件與裝置，適用于各種工業(yè)場(chǎng)景，如能源、石油、化工、冶金、電力、機(jī)械制造、汽車等工業(yè)制造過(guò)程。

工業(yè)傳感器是一類涉及多學(xué)科基礎(chǔ)技術(shù)融合的工業(yè)產(chǎn)品，具有技術(shù)密集、多品種、小批量、使用靈活及應(yīng)用分布廣泛的典型特征。

二、傳感器的種類與特點(diǎn)

同時(shí)，工業(yè)傳感器由于不同的特性也被分為多種不同的類別，主要如下：

溫濕度傳感器

溫濕度傳感器是一種裝有濕敏和熱敏元件，能夠用來(lái)測(cè)量溫度和濕度的傳感器。

溫濕度傳感器將溫度和濕度信號(hào)采集出來(lái)，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓濾波、運(yùn)算放大、非線性校正、V/I轉(zhuǎn)換、恒流及反向保護(hù)等電路處理后，轉(zhuǎn)換成與溫度和濕度成線性關(guān)系的電流信號(hào)或電壓信號(hào)輸出。

光電傳感器

光電傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種設(shè)備。其工作原理基于光電效應(yīng)，光電效應(yīng)是指光照射在某些物質(zhì)上時(shí)，物質(zhì)的電子吸收光子的能量而發(fā)生了相應(yīng)的電效應(yīng)現(xiàn)象。

可用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電物理量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等；也可用來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。

壓力傳感器

壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中常用的一種傳感器，是能感受壓力信號(hào)，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號(hào)的器件或裝置。

廣泛應(yīng)用于水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等行業(yè)中。

霍爾傳感器

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及信息處理等方面。

霍爾效應(yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過(guò)霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。

接近傳感器

接近傳感器，是代替限位開(kāi)關(guān)等接觸式檢測(cè)方式，以無(wú)需接觸檢測(cè)對(duì)象就能進(jìn)行檢測(cè)的傳感器總稱，能將檢測(cè)對(duì)象的移動(dòng)信息和存在信息轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)。

接近傳感器是一種具有感知物體接近能力的器件，它利用位移傳感器對(duì)接近的物體具有敏感特性來(lái)識(shí)別物體的接近，并輸出相應(yīng)開(kāi)關(guān)信號(hào)，因此，接近傳感器又稱為接近開(kāi)關(guān)。

MEMS傳感器

MEMS傳感器即微機(jī)電系統(tǒng)，是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域，涉及電子、機(jī)械、材料、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多種學(xué)科與技術(shù)。

目前在太空衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、航空航天設(shè)備、飛機(jī)、汽車、生物醫(yī)學(xué)及消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

扭矩傳感器

扭矩傳感器，又稱力矩傳感器、扭力傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、扭矩儀。采用應(yīng)變片電測(cè)技術(shù) ，在彈性軸上組成應(yīng)變橋，向應(yīng)變橋提供電源即可測(cè)得該彈性軸受扭的電信號(hào)。

通過(guò)對(duì)各種旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件上對(duì)扭轉(zhuǎn)力矩感知的檢測(cè)。該傳感器可以準(zhǔn)確測(cè)量各種扭力、轉(zhuǎn)速及機(jī)械功率。

光纖傳感器

光纖傳感器是一種將被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)的光信號(hào)的傳感器。

光纖傳感器的工作原理是將光源入射的光束經(jīng)由光纖送入調(diào)制器，在調(diào)制器內(nèi)與外界被測(cè)參數(shù)的相互作用，使光的光學(xué)性質(zhì)如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化，成為被調(diào)制的光信號(hào)，再經(jīng)過(guò)光纖送入光電器件、經(jīng)解調(diào)器后獲得被測(cè)參數(shù)。

位移傳感器

位移傳感器又稱為線性傳感器，是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，位移傳感器的作用是把各種被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電量。該感器的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，常用在工業(yè)自動(dòng)化或者建筑橋梁等方面。

磁性傳感器

磁性材料在感受到外界的熱、光、壓力、放射線等之后，其磁特性會(huì)改變。利用這種物質(zhì)可以做成各種可靠性好，靈敏度高的傳感器，這類傳感器是利用磁性材料作為其敏感元件，故稱磁性傳感器。

集成的傳感器

集成的傳感器可直接提供作用在驅(qū)動(dòng)軸上的實(shí)時(shí)、高精度扭矩測(cè)量數(shù)據(jù)。

通過(guò)這些數(shù)據(jù)可以得出關(guān)于驅(qū)動(dòng)軸及其周圍部件狀況的可靠結(jié)論，為用戶提供精確的測(cè)量結(jié)果。

IO-Link傳感器

無(wú)論過(guò)去還是現(xiàn)在，許多情況下，工業(yè)傳感器都采用模擬形態(tài)，其中包含檢測(cè)元件和將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至控制器的某種方式。數(shù)據(jù)采用單向模擬方式進(jìn)行傳輸。之后出現(xiàn)了可提供數(shù)字開(kāi)/關(guān)信號(hào)的二進(jìn)制傳感器，包含電感、電容、超聲波、光電等檢測(cè)元件，以及半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。其輸出可能是：高端(HS)開(kāi)關(guān)(PNP)或低端(LS)開(kāi)關(guān)(NPN)，或者是推挽式(PP)。但數(shù)據(jù)仍然受到限制，只能從傳感器單向傳輸至主機(jī)，不提供糾錯(cuò)控制，仍然需要現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員來(lái)執(zhí)行手動(dòng)校準(zhǔn)等任務(wù)。因此，業(yè)界亟需一種更好的解決方案來(lái)滿足“工業(yè)4.0”、智能傳感器和可重新配置的廠區(qū)部署等需求。

時(shí)下獲得公認(rèn)的解決方案是IO-Link協(xié)議，一種相對(duì)較新的工業(yè)傳感器標(biāo)準(zhǔn)，目前已呈現(xiàn)出迅速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

IO-Link是一種標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)(IEC 61131-9)，規(guī)定工業(yè)系統(tǒng)中的傳感器和執(zhí)行器如何與控制器交互。

作為一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈接，IO-Link采用標(biāo)準(zhǔn)連接器、電纜和協(xié)議。IO-Link系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3線傳感器和執(zhí)行器基礎(chǔ)設(shè)施，由IO-Link主機(jī)和IO-Link器件產(chǎn)品組成。

IO-Link通信在一個(gè)主機(jī)和一個(gè)器件(傳感器或執(zhí)行器)之間進(jìn)行。通信采用二進(jìn)制(半雙工)形式，使用非屏蔽電纜時(shí)，通信距離限制在20米內(nèi)。進(jìn)行通信需要使用三線式接口(L+、C/Q和L-)。在IO-Link系統(tǒng)中，主機(jī)的供電范圍為20V至30V，器件(傳感器或執(zhí)行器)的供電范圍為18至30V。