三、智能传感器技术典型应用场景

对于制造业来说，智能传感器是实现智能制造的基础。大量传统制造业在实现智能制造的转型过程中，广泛地在生产、检测及物流领域采用传感器。本文选取机械制造、汽车、高端装备、电子、及石化、冶金等典型行业，对其中涉及到的智能传感器应用进行介绍。

图4  自动化生产线上的机器视觉系统

智能传感在制造过程中的典型应用之一，体现在机械制造行业广泛采用的数控机床中。现代数控机床在检测位移、位置、速度、压力等方面均部署了高性能传感器，能够对加工状态、刀具状态、磨损情况以及能耗等过程进行实时监控，以实现灵活的误差补偿与自校正，实现数控机床智能化的发展趋势。此外，基于视觉传感器的可视化监控技术的采用，使得数控机床的智能监控变得更加便捷。

汽车制造行业应用智能传感也较多。以基于光学传感的机器视觉为例，在工业领域的三大主要应用有视觉测量、视觉引导和视觉检测。在汽车制造行业，视觉测量技术通过测量产品关键尺寸、表面质量、装配效果等，可以确保出厂产品合格；视觉引导技术通过引导机器完成自动化搬运、最佳匹配装配、精确制孔等，可以显著提升制造效率和车身装配质量；视觉检测技术可以监控车身制造工艺的稳定性，同时也可以用于保证产品的完整性和可追溯性，有利于降低制造成本。

高端装备行业的传感器多应用在设备运维与健康管理环节。如航空发动机装备的智能传感器，使控制系统具备故障自诊断、故障处理能力，提高了系统应对复杂环境和精确控制的能力。基于智能传感技术，综合多领域建模技术和新型信息技术，构建出可精确模拟物理实体的数字孪生体，该模型能反应系统的物理特性和应对环境的多变特性，实现发动机的性能评估、故障诊断、寿命预测等，同时基于全生命周期多维反馈数据源，在行为状态空间迅速学习和自主模拟，预测对安全事件的响应，并通过物理实体与数字实体的交互数据对比，及时发现问题，激活自修复机制，减轻损伤和退化，有效避免具有致命损伤的系统行为。

工业电子领域，在生产、搬运、检测、维护等方面均涉及智能传感器，如机械臂、AGV导航车、AOI检测等装备。在消费电子和医疗电子产品领域，智能传感器的应用更具多样化。如智能手机中比较常见的智能传感器有距离传感器、光线传感器、重力传感器、图像传感器、三轴陀螺仪和电子罗盘等。可穿戴设备最基本的功能就是通过传感器实现运动传感，通常内置MEMS加速度计、心率传感器、脉搏传感器、陀螺仪、MEMS麦克风等多种传感器。智能家居（如扫地机器人、洗衣机等）涉及位置传感器、接近传感器、液位传感器、流量和速度控制、环境监测、安防感应等传感器等技术。

图5  气体传感器在石化行业的应用

相比离散行业，流程行业应用传感器的环节和数量更多，特别是石化、冶金等行业，整个生产、加工、运输、使用环节会排放较多危险性、污染性气体，需要对一氧化碳、二氧化硫、硫化氢、氨气、环氧乙烷、丙烯、氯乙烯、乙炔等毒性气体和苯、醛、酮等有机蒸气进行检测，需要大量气体传感器应用于安全防护，防止中毒与爆炸事故。此外，在原料配比管理、工艺参数控制、设备运维与健康管理方面均需部署大量传感器。

四、传感器技术展望

随着新材料，新技术的广泛应用，基于各种功能材料的新型传感器件得到快速发展，其对制造的影响愈加显著。未来，智能化、微型化、多功能化、低功耗、低成本、高灵敏度、高可靠性将是新型传感器件的发展趋势，新型传感材料与器件将是未来智能传感技术发展的重要方向。