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                                      智能压力变送器传感器随数字化时代诞生

                                      来源:江苏创辉自动化仪表有限公司 时间:2018-04-24
                                      “十二五”期间乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,我国环保投入将达到3.1万亿元,预计到2015年,我国节能环保产业总产值将达5.3万亿元,相当于同期GDP的8%~10%乐鱼体育app|官网首页。压力变送器作为节能减排的主力军和急先锋,未来存在着巨大的市场需求乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。
                                          压力变送器涉及的领域非常广阔,包括电力乐鱼体育app|官网首页、冶金乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、煤炭乐鱼体育app|官网首页、石油化工等行业乐鱼体育app|官网首页,其中电力、冶金乐鱼体育app|官网首页、水泥等产业所占比重正逐年增强乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。2011年乐鱼体育app|官网首页,石油天然气乐鱼体育app|官网首页、采矿、水泥和石化业覆盖了国内整个压力变送器市场规模的近50%乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,其中水泥业的市场规模达到12.01亿元乐鱼体育app|官网首页,是四个行业中规模最大的市场乐鱼体育app|官网首页,占市场的16%。
                                          “这些产业多是高耗能产业乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,节能减排任务亟待解决。由于压力变送器受经济周期的影响较小乐鱼体育app|官网首页,受国家相关政策的影响较大乐鱼体育app|官网首页。在我国‘十二五’节能减排的巨大压力下乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,压力变送器市场打开了升值的空间。”某高频变压器生产商表示乐鱼体育app|官网首页。
                                          目前压力变送器在风机乐鱼体育app|官网首页、水泵乐鱼体育app|官网首页、压缩机、轧钢机等装备中都有使用乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,它不仅可以改善工艺乐鱼体育app|官网首页、延长设备使用寿命乐鱼体育app|官网首页、提高工作效率等乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,最重要的是它可以“节能降耗”乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。
                                          随着本土品牌的不断发展乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,产品的故障率逐渐减少,产品的性价比表现了优势,进口替代空间扩大乐鱼体育app|官网首页,加之全球再生能源用变频器市场尚有宽阔的升值空间乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,我国压力变送器的潜在市场将保持在1200亿~1800亿元。
                                          公开数据显示乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,我国压力变送器市场正在迅猛崛起。2005年,压力变送器市场规模大约为10.9亿元乐鱼体育app|官网首页,而2008年已经达到34亿元,复合增长率在40%以上。根据《2009年中国压力变送器市场研究报告》的预测乐鱼体育app|官网首页,2012年乐鱼体育app|官网首页,我国压力变送器市场规模将达到150亿元乐鱼体育app|官网首页,未来几年的市场增长率仍将维持在40%以上的较高水平。
                                          根据有关机构的调查显示乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,2013年高压变频需求有所回暖,但长期看乐鱼体育app|官网首页,行业增速将下降至10%:2012年受累于国内经济低迷,高压变频下游主要应用行业盈利艰难乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,高压改造市场需求放缓,新增订单规模同比出现一定下滑乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。2013年随着经济弱复苏乐鱼体育app|官网首页,高压变频需求逐步回暖,预计行业增速恢复至10%左右乐鱼体育app|官网首页。从长远看乐鱼体育app|官网首页,高压变频主要下游行业乐鱼体育app|官网首页,如水泥、电力乐鱼体育app|官网首页,渗透率已较高乐鱼体育app|官网首页,相较于过去几年,未来需求增速必然下滑;即使考虑到2015年后高压变频更新维护需求高峰来临,由于市场基数的扩大和改造市场的完成,行业增速也将维持平稳乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,未来35年行业复合增速估计10%左右乐鱼体育app|官网首页。但对龙头企业而言,由于售出的高压变频数量大乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,在更新维护需求中将占据优势乐鱼体育app|官网首页,届时龙头企业增速可望超越行业乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。
                                          沈阳机床乐鱼体育app|官网首页,中国规模最大的机床厂商,员工总数超过1.4万,2012年实现净利润2329.41万元;而这乐鱼体育app|官网首页,甚至不够买下北京奥体馆附近两套四居室的二手房乐鱼体育app|官网首页。如此比较乐鱼体育app|官网首页,在业内看来乐鱼体育app|官网首页,对于承担多个国家重大科技专项研究乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、在装备制造领域具有举足轻重地位的企业来说乐鱼体育app|官网首页,或许并不合适,却从一个角度直观反映出,作为中国工业“母机”的机床工具业形势之严峻、发展之艰辛。
                                          新增订单连续22个月负增长
                                          “形势并没有明显改善乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,今年前三月新增订单依然维持负增长乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。”在此间举行的第十三届中国国际机床展览会上,中国机床工具工业协会副秘书长陈惠仁接受记者采访时说。
                                          根据中国机床工具工业协会此前公布的数据乐鱼体育app|官网首页,截至去年12月乐鱼体育app|官网首页,重点联系企业新增订单已连续19个月负增长,这意味着,到今年3月份乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,重点企业新增订单已连续22个月负增长。
                                          统计显示乐鱼体育app|官网首页,2012年乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,机床工具7个小行业产值乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、产量均现负增长乐鱼体育app|官网首页,其中,数控系统乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、滚动功能部件产值同比下滑38.4%、34.2%乐鱼体育app|官网首页,金切机床、成形机床产值同比下滑17.9%乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、7%乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。
                                          行业内的上市公司几乎“无一幸免”:沈阳机床营收降19%乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,净利润降78%;秦川发展营收降25.8%乐鱼体育app|官网首页,净利润降91.8%乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页;华东数控营收降40.48%,净利润降572%……
                                          在此之前,中国机床工具行业历经十年黄金发展期:2001年至2011年中国机床工具工业总产值年均增长26%乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,数控金切机床产值年均增长31%乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页;连续的高速增长乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,使中国成为全球第一大机床制造国乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,并稳居世界第一大机床消费国乐鱼体育app|官网首页。
                                          “供不应求乐鱼体育app|官网首页、‘进入机床行业就能赚钱’的阶段已一去不复返乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。”沈阳机床董事长关锡友指出乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,有别于以往的周期性下行乐鱼体育app|官网首页,当前中国机床工具业已进入艰难的转折期乐鱼体育app|官网首页。
                                          夺市忱钟闾逵齛pp|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。汉M饩尥?ldquo;来势汹汹”
                                          另一方面乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,则是机床工具产品进口额高企不下乐鱼体育app|官网首页,其中乐鱼体育app|官网首页,作为机床工具各类进口产品绝对主力的金切机床2012年进口额仍增长6.03%乐鱼体育app|官网首页。
                                          “各行业的产业升级带动机床消费升级,也带动高端机床进口增长乐鱼体育app|官网首页。”一位业内人士对记者表示乐鱼体育app|官网首页,本土机床企业
                                      前乐鱼体育app|官网首页,国际传感器领域已对"SmartSensor"定义形成了基本共识乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,但中文译法尚未形成定论乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,本文所用的"智能传感器"一词属个人引用乐鱼体育app|官网首页。智能传感器从其功能来说是具有一种或多种敏感功能乐鱼体育app|官网首页,能够完成信号探测乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、变换处理乐鱼体育app|官网首页、逻辑判断乐鱼体育app|官网首页、功能计算、双向通讯乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,内部可实现自检乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、自校乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、自补偿乐鱼体育app|官网首页、自诊断、具备以上部分功能或全部功能的器件乐鱼体育app|官网首页。
                                          从使用的角度,传感器的准确度、稳定性和可靠性是至关重要的乐鱼体育app|官网首页。长期以来研究工作大都集中在硬件方面,虽然人们不断利用新材料研制敏感器件乐鱼体育app|官网首页,改进传感器芯片的制造工艺方法来提高芯片的质量以及通过外电路补偿方法来改善传感器的线性度乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、稳定性和输出漂移乐鱼体育app|官网首页,但都没有根本性的突破乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。
                                          七十年代乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,微处理器举世瞩目的成就带来了数字化的革命乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,对仪器仪表的发展起了巨大的推动作用。如九十年代的虚拟仪器(VXI)飞速发展,使以微型计算机为基础的测控系统都需要传感器来提供赖以作出实时决策的数据乐鱼体育app|官网首页。随着系统自动化程度的提高和复杂性的增加,对传感器的综合精度乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、稳定可靠性和响应要求越来越高乐鱼体育app|官网首页。传统的传感器因其功能单一乐鱼体育app|官网首页、性能不适应乐鱼体育app|官网首页、不能满足多种测试要求乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,为此人们利用微处理器智能技术用于传感器乐鱼体育app|官网首页。八十年代末期乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,人们又将微机械加工技术应用到传感器,从而产生新概念传感器"SmartSensor"--智能传感器。
                                          可实现的功能
                                          压力变送器的功能是通过模拟人的感官和大脑的协调动作乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,结合长期以来测试技术的研究和实际经验而提出来的乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。是一个相对独立的智能单元乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,它的出现对原来硬件性能苛刻要求有所减轻,而靠软件帮助可以使传感器的性能大幅度提高。
                                          1.复合敏感功能----我们观察周围的自然现象乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,常见的信号有声乐鱼体育app|官网首页、光、电乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、热、力、化学等乐鱼体育app|官网首页。敏感元件测量一般通过两种方式:直接和间接的测量乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。而智能传感器具有复合功能,能够同时测量多种物理量和化学量,给出能够较全面反映物质运动规律的信息乐鱼体育app|官网首页。如美国加利弗尼亚大学研制的复合液体传感器乐鱼体育app|官网首页,可同时测量介质的温度、流速、压力和密度。美国EG&GICSensors公司研制的复合力学传感器乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,可同时测量物体某一点的三维振动加速度乐鱼体育app|官网首页、速度乐鱼体育app|官网首页、位移,等等。
                                          2.自补偿和计算功能----多年来从事传感器研制的工程技术人员一直为传感器的温度漂移和输出非线性作大量的补偿工作,但都没有从根本上解决问题乐鱼体育app|官网首页。而智能传感器的自补偿和计算功能为传感器的温度漂移和非线性补偿开辟了新的道路乐鱼体育app|官网首页。这样,放宽传感器加工精密度要求乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,只要能保证传感器的重复性好乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,利用微处理器对测试的信号通过软件计算乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,采用多次拟合和差值计算方法对漂移和非线性进行补偿,从而能获得较精确的测量结果。
                                          3.自检乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、自校乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、自诊断功能----普通传感器需要定期检验和标定乐鱼体育app|官网首页,以保证它在正常使用时足够的准确度,这些工作一般要求将传感器从使用现场拆卸送到实验室或检验部门进行乐鱼体育app|官网首页。对于在线测量传感器出现异常则不能及时诊断乐鱼体育app|官网首页。采用智能传感器情况则大有改观,首先自诊断功能在电源接通时进行自检,诊断测试以确定组件有无故障乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。其次根据使用时间可以在线进行校正,微处理器利用存在EPROM内的计量特性数据进行对比校对乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。
                                          4.信息存储和传输----随着全智能集散控制系统(SmartDistributedSystem)的飞速发展乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,对智能单元要求具备通信功能乐鱼体育app|官网首页,用通信网络以数字形式进行双向通信乐鱼体育app|官网首页,这也是智能传感器关键标志之一乐鱼体育app|官网首页。智能传感器通过测试数据传输或接收指令来实现各项功能乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。如增益的设置、补偿参数的设置、内检参数设置乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、测试数据输出等。
                                          智能传感器的集成化
                                          由于大规模集成电路的发展使得传感器与相应的电路都集成到同一芯片上,而这种具有某些智能功能的传感器叫作集成智能传感器集成智能传感器的功能有三个方面的优点:较高信噪比:传感器的弱信号先经集成电路信号放大后再远距离传送乐鱼体育app|官网首页,就可大大改进信噪比。改善性能:由于传感器与电路集成于同一芯片上,对于传感器的零漂、温漂和零位可以通过自校单元定期自动校准,又可以采用适当的反馈方式改善传感器的频响乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。信号规一化:传感器的模拟信号通过程控放大器进行规一化,又通过模数转换成数字信号乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,微处理器按数字传输的几种形式进行数字规一化,如串行乐鱼体育app|官网首页、并行、频率乐鱼体育app|官网首页、相位和脉冲等。
                                          微机械加工技术与软件
                                          智能传感器的制造基础是微机械加工技术乐鱼体育app|官网首页,将硅进行机械乐鱼体育app|官网首页、化学乐鱼体育app|官网首页、焊接加工,再采用不同的封装技术来封装,近几年又发展了一种LIGA工艺(深层X射线光刻电镀成敏膜)用于制造传感器乐鱼体育app|官网首页。
                                          智能传感器一般具有实时性很强的功能,尤其动态测量时常要求在几微秒内完成数据采集乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、计算乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、处理和输出乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。智能传感器的一系列功能都是在程序支持下进行乐鱼体育app|官网首页。如功能多少、基本性能、方便使用乐鱼体育app|官网首页、工作可靠乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,大都在一定程度上依赖于软件设计和其质量乐鱼体育app|官网首页,这些软件主要有五大类。包括标度换算乐鱼体育app|官网首页、数字调零、非线性补偿乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、温度补偿乐鱼体育app|官网首页、数字滤波技术乐鱼体育app|官网首页。
                                          国内外的应用状况
                                          十几年前乐鱼体育app|官网首页,美国Honeywell公司研制第一只智能传感器乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。它是将硅敏感元件技术与微处理器的计算、控制能力结合在一起,建立了新的传感器概念乐鱼体育app|官网首页。目前智能传感器多使用于压力、力乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页、振动冲击加速度、流量、温湿度的测量乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。如美国Honeywell公司的ST3000系列全智能变送器乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,德国Strohrmann公司的二维加速度传感器等乐鱼体育app|官网首页。
                                          目前智能传感器系统本身都是数字式的乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,但其通信规定仍采用4~20mA的标准模拟信号乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。国际上有关标准化研究机构正在积极推出国际规格的数字标准(现场总线)乐鱼体育app|官网首页。在现在的过渡阶段采用了HART协议(HighwayAddressableRemoteTransducer乐鱼体育app|官网首页,寻址远程传感器数据线)乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页。这是一种智能传感器的通信协议乐鱼体育app|官网首页,与现有的4~20mA的系统兼容,模拟与数字可以同时进行通信。这样使不同生产厂家的产品具有通用性乐鱼体育app|官网首页。
                                          我国智能传感器的研究主要集中在专业研究所和大学乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,始于八十年代中期乐鱼体育app|官网首页,八十年代末中国国防科技大学乐鱼体育app|官网首页、北京航空航天大学、浙江大学等大专院校相继报道了研究成果乐鱼体育app|官网首页。九十年代初乐鱼体育app|官网首页,国内几家研究机构采用混合集成技术成功的研制出实用的智能传感器,标志着我国智能传感器的研究进入了国际行列乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,但是与国外的先进技术相比乐鱼体育app|官网首页乐鱼体育app|官网首页,我们还有较大差距乐鱼体育app|官网首页。
                                      文章来源:http://www.daylightpunk.com/
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