传感器的典型工业应用-仪表仪器

互推小编 2023-05-09

一、概述

如果说传感器是人类五官的延伸，用来获取自然和生产领域中的可靠信息，那么仪器仪表就相当于工业生产中所有设备及传输通路的“五官”，负责监控和采集工业系统每个环节的数据。仪器仪表对于过程控制系统是至关重要，可以就过程控制进行实时测量，以及对过程变量进行有效控制，确保生产线高效，安全和经济地运行。

据Verified Market Research报告数据，2019年，工业过程仪表市场的价值为167.3亿美元，预计到2027年将达到217.6亿美元，复合年增长率为8.79％。

智能化工厂需要确保全生产生命周期的过程是自动化监控与控制的。仪器仪表则负责监控生产过程中的全部数据，这些数据经过收集、传输、处理与反馈，从而驱动自动化生产过程有序高效地进行，因此仪器仪表是工业自动化、智能化的重要支撑。随着人工智能与边缘计算的发展，仪器仪表也需要支持人工智能从而在终端实现数据的快速处理，避免因传输延迟而影响整体生产过程。

传感器是仪器仪表进行数据采集的重要途径，负责为仪器仪表收集工业现场的数据。仪器仪表的量程、准确度、可靠性等，主要依赖于传感器的性能，因此如何选择一款适合的传感器，是工业仪器仪表设计的首要任务。

以下我们介绍仪器仪表中三种重要的传感器，通过了解这些传感器原理和选型等，将会对仪器仪表中使用的传感器有更深的理解。

二、压力检测

压力传感器最重要的是要满足工业仪器仪表领域不断发展及创新的要求，其准确的压力测量及长期稳定性至关重要。随着仪器仪表的发展，高精度、小型化、智能化、数据化是主要的发展趋势。

伴随着整体工业系统复杂化演进，需要越来越多具有更高精度的仪器仪表，以准确测量和获得到整体系统的各种数据和信息；其次，受现场位置和重量的限制，产品也越来越要求小型化、微型化；第三，随着物联网、5G技术和其他联网技术的兴起，仪器仪表需要采集更多的数据和信息，这不仅对总体的采集数量有更多的需求，同样对每个节点来说，采集的数据或信息也要求更加准确和多样。

三、温度检测

在工业过程控制过程中，由于一些产品的特殊性要求，通常需要准确快速的温度控制以调整产品的反应合成速度，从而确保产品质量。在自动化生产过程中，广泛使用温度表来检测和调节温度变化。通过热电偶和热阻传感器反映温度变化，并将数据传递至温度采集设备中进行实时检测和分析。TE的PTF系列产品使用铂材料，其温度特性曲线符合DIN EN 60751。用铂作为电阻材料具有出色的长期稳定性。此RTD体积小、质量轻，具有快速响应时间和低时间常量，是快速、精确反馈控制系统的良好解决方案。

PTF系列

该产品具有宽工作温度范围：-50℃至+600℃（金包镍导线的Class F 0.3 PTF，银导线版本限制为 300℃），产品在寿命期内具有非常低的偏移，以及快速的响应时间。支持多种外形尺寸来满足各种空间要求。

四、位置检测

编码器是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起，也可用于测量直线位移。编码器通常包括了光学和磁性两种测量方法。随着对流量计测量精度要求的不断提高，在流量计上增加编码器，利用其输出的脉冲信号进行统计和显示测量结果，已经成为数字化流量计的主要工作方式。编码器与流量计中的转子相连接，转子随着流速进行旋转，产生的磁场通过磁性传感器将其转换为信号并输出。

KMA36

通用非接触式磁性编码器，可实现精确可靠的测量。TE KMA36磁性编码器使用各向异性磁阻(AMR) 技术，能够以非接触方式准确确定外部磁铁 360°范围内的磁场角度，分辨率高达15位。

KMA36 通过I2C接口提供低功耗休眠模式。此外，通过使用可编程参数，用户可获取多种配置选项，从而提供最大的自由度和功能性。KMA36磁性编码器IC可用作线性位移传感器和旋转位移传感器，具有较大的空气间隙公差。测量在温度范围内均保持可靠，同时对热应力不敏感。这款通用磁传感器的免维护操作和高带宽特性使其成为严苛环境中动态应用的理想选择。

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