傳(chuan) 感器的應用領域廣泛,近年來由於(yu) 智能化、信息化的需求強勁,作為(wei) 提供信息的源頭,傳(chuan) 感器對於(yu) 感知客觀世界是不可或缺,年增長率一般在20%左右。應用市場普遍劃分為(wei) 汽車電子產(chan) 品、工業(ye) 控製領域、消費電子產(chan) 品。根據高工物聯網統計,我國2010年傳(chuan) 感器整體(ti) 市場規模為(wei) 402億(yi) 元人民幣,上述三個(ge) 領域所占市場份額如表1。專(zhuan) 用設備和其它物流/煤礦安全/安防設備約為(wei) 55億(yi) 元(13%)、65.2億(yi) 元(16.3%)。從(cong) 發展前景來看,工業(ye) 控製市場應用傳(chuan) 感器的潛力最大,此外通信市場中采用傳(chuan) 感器的市場還有待開發,無線通信領域中的傳(chuan) 感器是物聯網的最愛,前途不可限量。
工業(ye) 控製用傳(chuan) 感器
工業(ye) 控製領域包括了連續控製和離散控製,或稱用於(yu) 原材料生產(chan) 的流程控製或流程工業(ye) 自動化和機械產(chan) 品(包括了汽車生產(chan) 線或家電等電子產(chan) 品)生產(chan) 線的工廠自動化,通常用PA和FA來表示,而它們(men) 所用的傳(chuan) 感器又按測量對象分為(wei) :⑴測量溫度、壓力、流量、液位(或料位)等熱工量的傳(chuan) 感器;⑵測量電壓、電流、功率等電工量的傳(chuan) 感器; ⑶測量氣體(ti) 成分、液體(ti) 成分、固體(ti) 成分、濃度、密度、粒度、黏度、酸堿度(PH)等物性與(yu) 成分量的分析儀(yi) 表或傳(chuan) 感器;⑷測量位移、速度、加速度、力、力矩、應力、重量、振動、長度等機械量的傳(chuan) 感器;⑸測量機械運轉狀態(起停、位移接近、聲音等)、設備異常狀態(過熱、泄漏、變形、腐蝕、磨損等)、產(chan) 品在線檢查(表麵質量、疵點、形狀)、儀(yi) 表裝置狀態(絕緣、斷線、接地等)的狀態量對應的儀(yi) 表或傳(chuan) 感器。其中⑴⑵⑶項主要用於(yu) 流程工業(ye) 。實際工業(ye) 傳(chuan) 感器結合工作原理,可以劃分為(wei) 壓力傳(chuan) 感器、光電傳(chuan) 感器、電感傳(chuan) 感器、視覺傳(chuan) 感器、電容傳(chuan) 感器、電阻傳(chuan) 感器、超聲傳(chuan) 感器和微波傳(chuan) 感器八類。在我國工業(ye) 控製用傳(chuan) 感器主要由國外廠商占主導地位,例如:日本歐姆龍、美國邦納、德國圖爾克、德國巴魯夫、德國倍加福、德國施克、瑞士科瑞等公司。
流程工業(ye) 中變送器或其它自動化儀(yi) 表主要由傳(chuan) 感器、測量電路和過程連接件等部分組成,而且愈來愈趨向於(yu) 一體(ti) 化,所以工業(ye) 控製用變送器,特別是壓力、差壓變送器成為(wei) 焦點,高端供給基本由橫河、艾默生(羅斯蒙特)、西門子等外國公司把持,其它還有霍尼韋爾、ABB、羅托克等公司,在變送器和自動化儀(yi) 表、傳(chuan) 感器方麵均占有一定份額。
在傳(chuan) 感器應用中選型、安裝、調試、維護都有很多技術問題有待解決(jue) ,但更重要的是推廣應用,做出範例,擴大應用領域。
可燃氣體(ti) 傳(chuan) 感器的應用
近年來,氣體(ti) 傳(chuan) 感器得到了很大的發展,特別是目前大中型煉油、石化、化工的流程工業(ye) 和海上油氣田平台等有可燃氣體(ti) 、有毒氣體(ti) 的現場,均采用了帶有氣體(ti) 傳(chuan) 感器的火氣係統,使這方麵需求大增,產(chan) 量大增,如鄭州煒盛電子科技公司現在年產(chan) 350萬(wan) 隻、8大係列、130多個(ge) 品種的氣體(ti) 傳(chuan) 感器,是國內(nei) 這方麵產(chan) 品的第一家上市公司。
關(guan) 於(yu) 選型問題,如某石化設計部門建議:可燃氣體(ti) 傳(chuan) 感器一般選用催化燃燒型(接觸燃燒型)氣體(ti) 傳(chuan) 感器;氫氣(H2)可選用電化學型和半導體(ti) 型氣體(ti) 傳(chuan) 感器;有毒氣體(ti) 可選用電化學型氣體(ti) 傳(chuan) 感器等。海洋石油係統現場設置包括火焰探測傳(chuan) 感器、熱探測傳(chuan) 感器、煙探測傳(chuan) 感器、可燃氣體(ti) 探測傳(chuan) 感器等,具體(ti) 井口區、生產(chan) 區、公用區、中控室、電池間、生活區有一定差別,需合理布置,電池間還要配有氫氣濃度傳(chuan) 感器等。
水質傳(chuan) 感器
由於(yu) 環境檢測和流程工業(ye) 現場的需要,水質傳(chuan) 感器和儀(yi) 表也屬熱點。由於(yu) 測量原理多樣化及現場多年運行維護的經驗積累,PH酸度計等已經有很大改進,即使是玻璃電極也做得很精巧、皮實、易換、易校正,具體(ti) 如E+H公司的產(chan) 品,已取得專(zhuan) 利。
下麵介紹的是梅特勒-托利多公司的智能TOC傳(chuan) 感器,可以在線、連續、快速監測總有機碳指標,5000 TOCe型傳(chuan) 感器采用紫外線氧化結合電導率微分的方法,可精確測定總有機碳的含量。Thornton高性能電導率傳(chuan) 感器能連續可靠地測量樣品氧化前後的電導率,內(nei) 置的螺旋石英管設計,使樣品連續不斷地流過傳(chuan) 感器,樣品最大限度地暴露在185納米的紫外光下,這樣樣品能充分氧化且測量時間很短,不需要試劑或化學藥品,且沒有活動的機械部件。它在製藥行業(ye) 用水的生產(chan) 中應用得很成功,具體(ti) 可滿足純化水、注射用水、高純水中TOC周期性檢測的需求,而且可在100℃溫度下正常運行,從(cong) 而滿足了蒸汽和熱水消費的檢測要求。
物性分析傳(chuan) 感器
在實際工業(ye) 自動化行業(ye) 中,常把物性和分析兩(liang) 方麵劃分為(wei) 濕度、水分、黏度、密度、濃度、濁度、酸度、力度以物性為(wei) 主的傳(chuan) 感器或儀(yi) 表為(wei) 一類,及以電化學、熱學、色譜、質譜、射線等分析儀(yi) 表等以分析為(wei) 主的傳(chuan) 感器或儀(yi) 表為(wei) 另一類。第一類中也含有光學、電化學原理的傳(chuan) 感器,第二類中特別是色譜、質譜儀(yi) 分四部分(取樣和預處理、檢測器/傳(chuan) 感器、測量及信號處理、顯示),由於(yu) 檢測器/傳(chuan) 感器的特殊性,又不常為(wei) 傳(chuan) 感器產(chan) 業(ye) 所包容,所以分析儀(yi) 表好像成了傳(chuan) 感器產(chan) 業(ye) 的禁區。特別是現代半導體(ti) 工藝、MEMS微電子機械工藝及納米技術及過程分析技術發展的今天,這些觀念都顯得有些陳舊了。下麵回到濃度傳(chuan) 感器在流程工業(ye) 中的應用上來。
用以表征由於(yu) 不溶性物質的存在而引起液體(ti) 透明度降低程度的物理量稱為(wei) 濁度,透明度的測量方法當然以光學為(wei) 基礎,目前有透射式、散射式、透射光和散射光比率、表麵散射式、雙光束調製式、光纖式等濁度計,例如,梅特勒-托利多公司InPro 8200/Trb 8300濁度測量係統解決(jue) 了抗生素生產(chan) 中人工操作判斷結晶點所帶來的困擾。
據統計,85%以上的醫藥製品都呈晶體(ti) 形態,醫藥製品通過改進工業(ye) 結晶過程,可以提高產(chan) 品收率,改善產(chan) 品純度、外觀以及粒度分布等質量相關(guan) 性狀。擴大來說,采用結晶罐或反應罐這種工藝裝備的產(chan) 業(ye) 很多,如製糖工業(ye) 、石化行業(ye) 等,比比皆是,它屬於(yu) 間歇控製,常規控製能解決(jue) 一般控製中的問題,如結晶工藝從(cong) 結晶溫度、PH值、攪拌轉速等方麵改善藥物晶型,收到較好效果,而結晶結束控製以人工目測為(wei) 主,所以出晶點判斷失準時常發生。梅特勒-托利多公司濁度測量係統可自動響應,根據實時檢測數據,找出結晶析出點,從(cong) 而實時調整結晶罐的真空度、攪拌速度,並適時結束結晶過程。魯抗醫藥等企業(ye) 也有成功的實踐經驗。經驗證明,結晶率為(wei) 83%以上,產(chan) 品純度在98.5%以上,而且生產(chan) 穩定。
最後要說明一點,成功的應用必須是:和不可缺少傳(chuan) 感器一樣,傳(chuan) 感器和係統結合也是不可缺少的。#p#分頁標題#e#
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