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導讀
INTRODUCTION
傳感器是數據采集的源頭,它無處不在。智能最前端所需要的態勢感知,基本都是要從傳感器開始。無論是智能制造、智慧城市、智慧醫療等,還是智能設備和大數據分析,再龐大的智能系統,都要從傳感器的針尖上開始。
醫療器械界的奇兵——達芬奇手術機器人有四百多個傳感器;鼎鼎有名的波士頓機器人大狗,能夠自如地翻跳騰躍,則需要1300個傳感器。
圖1 傳感器的數量
在中國戰略性、支撐性的產業版圖上,尤其新基建建設,傳感器是至關重要的支撐。
廣泛使用的傳感器,它屬于以小搏大的工業門類,是通向其他產業的基礎。但傳感器也是一個很獨特的行業。很多傳感器都具有兩棲屬性:一方面,傳感器的核心是芯片,會追隨摩爾定律,有著快速進化的大腦;另一方面,它同時也與敏感材料、機械器件在一起,受到機械定理的許多制約。這是種獨具特色的產業,使得傳感器必須經過細心呵護,才能發展得很好。
那么,什么是低端傳感器 ?什么是高端傳感器 ?什么是標準傳感器 ?什么是好的傳感器 ?什么是先進傳感器 ?
? 標準壓力傳感器。普通用戶講的標準壓力傳感器有兩個概念 ,其一,大家都認為到處可以用的標準壓力傳感器, 其二是符合標準的壓力傳感器 。
但實際上這兩種“概念”中的壓力傳感器在理論上和實際上都是不存在的 。首先, 壓力傳感器不像我們標準螺栓一樣的。 比如說M16,M24標準, 我們到處都可以做緊固件,按照不同的長度 ;或者我們通常用的AA電池或者AAA電池 。其二,也同樣不存在符合標準的壓力傳感器 ,雖然有國家標準或者規范,行業標準,但是大多數只是確定了,要求了若干條重要的參數指標 ,離通用性,規一性還有很大的差距。另外也沒有壓力傳感器國際標準 ,僅有的一些規范,也僅僅確定了很少的關鍵技術性能 。當然 ,一些特別的領域也有自己的領域標準 ,比如說軍標。符合軍品的要求的標準;符合船舶行業的船舶標準 。
在傳感器的國際貿易中 ,有些國家也按照自己國家的通用標準制定的一些對傳感器要求的安規標準, 比如美國的UL.歐洲的CE等等 。還有一些符合環保要求的Reach標準認證。同時 ,作為實際使用的壓力傳感器, 每家公司都有自己的企業標準。 眾所周知, 企業標準一定要高于行業標準 ,行業標準一定要高于國家標準, 國家標準也一定要高于國際標準 。所以說,我們所謂的標準壓力傳感器 ,實際上就是既符合國家規范(幾個主要技術指標)的又符合**企業標準的壓力傳感器 。
? 高端傳感器。我們經常說中國高端傳感器百分之八十,九十依賴于進口 。首先, 高端體現在技術水平高, 指標領先,原理或者工藝領先 ,尤其是在原始創新上有重大突破 。例如, 正在發展中的生物傳感器 。壓力傳感器方面 ,正在研究的石墨烯材料壓力傳感器 。
第二 ,主要技術指標領先的傳感器 ,例如 精度,穩定性 ,可靠性 。用于航空, 航天 ,航海等嚴酷要求的傳感器 ,也有人稱 這部分為先進傳感器 。第三 ,某一個指標要求很高, 其他指標要求一般 。以壓力傳感器為例 ,實驗室環境下 ,也就是普通環境下,1000MPa的高壓傳感器或者1000pa的低壓傳感器 ;或者1/100000精度的常溫常壓傳感器 ,它常常被用來作為標準對比或者基準 。
總之, 高端傳感器不一定每一個指標都高 ,那樣的成本非常高, 經濟性就很難評估 ,而且實用的情景也很少 。
? 低端傳感器。低端傳感器就是技術指標要求都不是高。可靠性要求也不高,而且最主要的是要求成本要低 。也就是常溫,常壓,常用精度,尺寸要求限制不高,抗電磁干擾一般。
例如 ,一般民用水處理裝備的水壓傳感器 ;用于普通農用機械里面的油壓傳感器 (大型現代化農業機械壓力傳感器要求也較高 );家用的溫度 ,濕度,壓力 傳感器 。
? 先進傳感器。首先這個概念不是一個普通大家認可的概念 。一般是指綜合性能要求較高, 也就是說傳感器的主要指標都要求相對較高 ,但不是很高或者非常高的 。最典型的用于航空,航天,航海,軍工,當然 中國的高鐵也是最主要的應用領域 。相比較低端的傳感器 ,成本往往會高出很多,但是這些成本是十分必要的 。大家知道,用于這些環境的傳感器 ,單十幾項甚至幾十項 測試費用,就占了很大一部分的制造成本 ,大多數情況下 ,測試費用會高出材料的費用 ,而且成品率也不是很高 。
? 好的傳感器。什么是好的傳感器 ?回答這個問題實際并不難 ,關鍵是做傳感器的和用傳感器的要很好的溝通結合 。壓力傳感器,有些單價只有十幾塊錢 ,有些單價就會高達數萬元甚至十多萬元 。所以好的傳感器一定是適合使用環境要求的傳感器 ,也就是性價比高的傳感器 。有人說, 好的傳感器一定很貴, 這也不對; 又有人說 ,好的傳感器,一定要便宜 這也是有誤解的 。
好傳感器應該是:符合應用場景,技術指標滿足應用需求,安裝調試簡單,維護成本低 ,使用壽命適當,可以接受。
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隨著中國智能制造 ,智慧城市的發展 ,傳感器越來越受到專家和普通普通人群的關注。 數字經濟的發展將更多的依賴于傳感器技術的普及和大批量應用 。