智能制造中的传感器技术综述

在智能制造系统中，传感器作为感知层的核心组件，负责采集各类物理量并将其转化为电信号供后续处理。代理国内传感器供应商-中芯巨能将为您详细介绍几种关键类型的传感器及其在工业自动化、机器人技术和过程控制中的应用。

图像（视觉）传感器

图像传感器通过摄像头捕捉产品图像和视频，实现质量检测与控制。它们能够在一个设备中完成多个点位的检测任务，为机器视觉提供强大支持。安森美（onsemi）提供的图像传感器及短波红外摄像头具备低功耗和高动态范围的特点，即使在低光环境下也能保证出色的成像质量，适用于多种智能工厂场景。

应用场景：质量控制、缺陷检测、尺寸测量。

关键技术参数：分辨率、帧率、动态范围、噪声水平。

优势：单个装置可覆盖多点检测，降低系统复杂性。

位置和扭矩传感器

传统的位置传感器如霍尔效应传感器、力传感器和光学编码器由于依赖磁体、精密电阻等元件或复杂的制造工艺，成本较高且存在局限性。近年来，电感式位置传感器逐渐兴起，采用带绕组的PCB作为感应元件，并搭配模拟前端（AFE）和控制器。

代表产品：

NCS32100 和 NCV77320：具备耐高温、简化机械结构、抗污染能力强等特点。

应用场景：电机控制、机器人关节、自动化生产线。

关键技术参数：精度、响应速度、温度稳定性。

优势：减少对昂贵材料的依赖，提高系统可靠性。

超声波传感器

超声波传感器利用超声波测量距离，特别适合检测透明物体，且不受灰尘和污垢影响。安森美的 NCV75215 是一款优秀的接近传感器，检测范围从25厘米到4.5米，广泛应用于移动机器人导航、流体流量与液位检测等领域。

应用场景：自主移动机器人导航、避障、液位监测。

关键技术参数：工作频率、探测距离、环境适应性。

优势：非接触式测量，适合恶劣环境。

光电传感器

光电传感器通过光线进行物体检测，分为对射式、反射式和漫反射式三种类型，适用于不同场景。安森美的 QR1113 是一款性能优异的反射式传感器，采用940纳米红外发射器与硅光电晶体管组合，提供表面贴装和通孔两种封装形式。

应用场景：物料输送系统、包装线、自动门控。

关键技术参数：光源类型、检测距离、响应时间。

优势：长距离视距检测，几乎适用于所有材料。

接近传感器

接近传感器基于电磁感应原理，在无物理接触的情况下检测金属物体，具有较强的环境耐受能力。对于非金属物体检测，则常用超声波或光电技术。

应用场景：金属零件检测、安全防护、自动化流水线。

关键技术参数：检测距离、灵敏度、防护等级。

优势：无需物理接触，适合恶劣环境。

压力传感器

压力传感器用于气动、液压或洁净室环境中，维持理想运行状态并对偏差发出警报。通常采用应变片或力敏电阻为核心，通过惠斯通电桥结构抵消误差，实现精确的压力测量。

应用场景：气动系统、液压系统、洁净室监控。

关键技术参数：量程、精度、长期稳定性。

优势：高精度测量，适用于严苛环境。

温度传感器

温度传感器用于监控和调节温度，广泛应用于食品加工、机械运行等行业。常见的类型包括热电偶、电阻温度检测器（RTD）及半导体温度传感器。安森美的 ADM1023 是一款典型产品。

应用场景：温控系统、过程监控、设备保护。

关键技术参数：测量范围、精度、响应时间。

优势：快速响应，适用于多种行业。

环境传感器

气体传感器、化学传感器等环境传感器用于监控特定的有毒或易燃气体，集成于安全系统中。例如，安森美的 NCV76124 雨量和光线传感器最初为汽车设计，可通过光电二极管发射并测量反射光，识别环境颗粒物。而用于连续血糖监测（CGM）的 CEM102 电化学传感器与 RSL15 蓝牙微控制器配合使用时，能在极低功耗下实现对化学电流变化的精确测量。

应用场景：空气质量监测、安全报警、医疗监护。

关键技术参数：灵敏度、选择性、响应时间。

优势：实时监测，保障安全。

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