智能传感器的发展

作者:admin   发布时间:2018/1/10 10:20:14   浏览次数:2073

传感器量程及精度基础

物理特性对感知功能至关重要，这些科学法则决定了量程范围和精度。电感式接近传感器和超声波传感器是现有传感器中最常见的类型。

感应接近式传感器，内部有线圈，可以产生一个射频场，来检测目标对象的存在。为了达到最佳的精度和准确度，工程师们应该选择最小的射频场来检测目标对象。

这是因为重复性和滞后性。重复性是操作点在重复操作时的准确度，通常为检测范围的2%或更小。滞后是当测量目标对象接近传感器时感知的信号，与目标离开信号关闭时两者之间的差异。一般计算为感知场变化的百分比，通常是5%。

例如，如果一个8毫米传感器的量程为3毫米，重复性将是0.06毫米，典型的滞后将是0.15毫米。更大的80×80毫米“冰球”式传感器，量程为50毫米，重复性为1毫米，典型的滞后为2.5毫米。

对于那些需求非常特殊的趋近式感应传感器应用场合，8毫米传感器会更准确，因为开/关信号窗口更精确。

在更大范围内的现场传感，超声波传感器往往比较合适。这些传感器利用声波检测目标，通过发射声波脉冲，然后接收反射信号。

超声波传感器可靠检测的距离最高可达6米。对更复杂的现场传感，超声波传感器也非常理想，比如形状不规则的或透明的目标、非金属物体、更广泛的检测区域或者当粉尘或油膜存在时候。

液位监测和玻璃检测是超声波传感器的两个应用实例。检测透明物体如玻璃对基于视觉的系统来说相当具有挑战性，但如果传感器安装妥当，透明材料仍能反射声波。

液体在反射声波时，表面清晰异常，因此超声波传感器通常用于监测容器中的液位。

恶劣环境也会严重影响范围和精度。恶劣环境可能会涉及到大量的环境方面的挑战，从腐蚀性化学品到灰尘和其它侵入。选择合适的材料，可以保证传感器能够承受这些变化，可靠地检测目标对象。如果有苛刻的化学品存在，不锈钢是最好的选择。黄铜则通常适用于无化学品的环境。

新技术对传感器性能的影响

由于微处理器和内部传感器技术的进步，现在的感知传感器正在经历着性能改进。随着新的解决方案进入市场，工程师和原始设备制造商正在发现这些创新如何提高运营中传感器的精确度或扩展测量范围。

其中一个进展是IO-Link，它是一种标准化的点对点通信技术，旨在增加从传感器收集并报告给控制器的数据。它在数据精度方面也有实际应用，特别是在模拟系统中。

在传统的模拟系统中，一个信号可以从数字转换到模拟，然后再传送到可编程逻辑控制器(PLC)，在那里，它从模拟信号再转换到数字信号。每一次转化，都可能会降低数据精度。

然而，使用IO-Link，传感器信号在被传输回IO-Link主站、并最终传递到PLC之前，需要进行一次数字传输。对转换次数的限制降低了信号失真的机会。

由于数字分辨率是固定的，这种技术也提高了传感数值的准确性。工程师可以查看二进制数字信号，选择具有代表性的点位，根据读数作出决定。

工程师不必在期望的测量范围内扩展模拟信号。内部微处理器的设计，可以进行更多的线性化，使数字信号更准确。