物联网的“眼耳鼻舌口”,传感器带给世界的改变
2015-07-15 13:59:01 - 行业资讯

对于人类来说,我们的眼耳鼻舌口等器官都是外在世界信号的“接收器”,只要是它范围内的信号,经过某种的刺激,器官就能将其接收,并转换成为感觉信号,再经由自身的神经网路传输到我们心念思维的中心——“头脑”中进行情感格式化的处理。在物联网的世界中,传感器正在充当着我们感官器官的角色,悄然改变着世界。

传感器小型化,让感知无所不在

近期,媒体报道日立公司研发出一项搜集产品所有零部件数据的技术,这些数据主要用于改善产品功能和防止故障发生,可用米粒大小的超小型传感器瞬间感知金属等材料发生的变化。日立开发的这项技术可以捕捉到零部件所产生的细微变化,进而改善汽车发动机的性能等。这一技术有望成为物联网应用于身边产品的一个契机。

日立制作所的新传感器长宽厚仅为2.5毫米×2.5毫米×0.2毫米,实现了超小型化,并且可以安装在任何零部件上。该传感器可以将物体由于受压产生的变形度转化为信号。因此将其贴着于物体的表面就可以测出物体的形状变化、承受的压力及震动等各种数据。

该传感器拥有相当于传统测量材料强度仪器的2万5000倍的感度,可以检测出部件形状的细微变化,并且也更为节电。比如将该传感器安装于汽车发动机的零件上,就可以通过内部的压力探明喷射多少汽油最为合适。而传统的测量仪器由于体积大,很难安装于汽车等。日立通过将传感器的进行小型化大幅拓宽了其应用范围。

日立制作所的传感器却能实现对肉眼观察不到的部分进行监控。同时,此项技术还将为提醒客户在机器发生故障之前更换零件的新服务或开发保险新商品提供可能。同时,使用该传感器预测建筑机械、电梯、风力发电等设备故障的实证实验也已经启动。在汽车、工业机械、医疗、建筑、工程等领域,日立也与其他企业和研究机构开展共同开发。而在医疗器械领域,该传感器有望用于监控病人手术时往其体内输送血液的供血泵的运转状态等。

庞然大物中传感器的作用

美国通用电气是工业互联网的提出者和践行者,典型的是在航空领域中积极推行。而实现航空工业互联网,大量的传感器发挥感官作用功不可没,主要包括:

(1)光纤传感器。作为一种新型传感器,是将传感器制作在“头发丝”粗细的光纤内部,以实现应变、温度、压力、加速度等多种物理参量的测量,它可以耐受高电压、抗电磁干扰,也可以埋入结构机体的内部。利用光纤传感器,既可以通过数据对异常状况进行安全预警,通过数据积累实现长期的健康判断和寿命预测,也可以为飞机机翼的变形提供数据支持,使飞行更加安全、更加智能。

(2)倾角传感器。其最佳优势就是可以直接输出角度等倾斜数据,可以用来显示客机的俯仰角度姿态和侧滚角度姿态。在客机正常飞行的时候,倾角传感器可以实时的把客机当前的飞行俯仰角度和侧滚角度测量出来,并把倾角信号传输到显示系统,使得机长或者副驾驶能够实时的了解客机当前的飞行姿态,大大提高了客机飞行的安全性。

(3)压力传感器。主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压力传感器也可以用来测量飞机发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。

(4)高度传感器。改传感器对于飞行器的安全飞行与自主控制具有十分重要的作用。例如,直升机的垂向控制是通过控制主旋翼的升力而实现的,垂向控制的高度信息和垂向速度信息就来自于高度传感器,记录下地面的气压,和直升机的飞行时气压值进行比较,由于飞的越高压力越低,通过两者之间的差就能计算出直升机当前的高度。

此外,飞机上的传感器应用还有:温度传感器测量飞机发动机的温度,温湿度传感器测量飞机室内的温湿度,油位传感器测量飞机内邮箱的油位,加速度传感器和速度传感器测量飞机飞行的加速度和速度,烟雾传感器来进行烟雾报警,超声波传感器来监控飞机的位置,还有惯性传感器等等。

传感器的中国制造之路

传感器在物联网产业中的重要性不言而喻,追溯全球传感器产业的的起源,都是从工业自动化开始的。资料显示,我国大约从1980年以后开始重视传感器技术的研究,并且取得了一些成果,但是囿于体制机制等因素,这些研究成果并没有能够及时得到市场化的检验和应用,导致我国传感器产业后来的结构滞后。传感器虽小,可技术研发却并不简单,一般需要数年才能成熟,并且失败的风险较高,这些都制约了传感器技术和产品在中国的研发进程。近年来,国内的很多企业习惯从国外引进技术,而不愿投入时间和精力研发自己的产品,但是实际上引进的技术都不是最新的,所以总是落后一步,缺少核心竞争力。

同时,国内的传感器技术研发,还面临着两个瓶颈。首先因为传感器属于基础部件,存在着一个特性,即本身技术含量很高,但是售价却比较低廉,更大的作用是作为一种产业铺垫,需要和其他部件配套使用,才能最终形成价值,这在客观上降低了企业研发的热情;其次,国内对于传感器等高新技术知识产权保护并不到位,很多时候企业投入了巨资研发的产品,很容易被其他企业“借用”,这从客观条件上也不利于中国高端传感器产业的形成。

来源:http://www.iot101.com/news/2015-07-10/10058.html