當下工業的發展，離不開眾多感知技術的加持，其中最為關鍵的技術之一便是感測器。

在工業製造場景中，感測器憑藉感測技術和智慧互連裝置建立起資訊傳遞網路，為生產製造提供了必不可少的資訊傳遞，讓各種裝備有了“眼睛”，有了“感知”，有了“互動”，支撐起裝備更加高效、精確、安全、穩定、靈活地執行和作業。

換句話說，工業感測器讓自動化智慧裝置有了感知能力，可以最佳化工業生產管理、提高工業生產效率、提升智慧化生產水平。

那麼，工業感測器究竟有何應用？不同的感測器又有何特點？我們一起來看~

一、工業感測器的應用

感測器基本定義是探測器，是一種電子裝置，用於檢測各種類別的訊號，並將訊號傳遞給其他電氣控制裝置。

換一種說法，感測器是一種能將能量從一種形式轉換到另一種形式的電子裝置，它主要是透過距離、溫度、溼度等來識別氣體的物理量、熱量等，然後以電訊號的形式向連線的控制系統提供輸出。

例如，在自動化系統中，感測器是向可程式設計邏輯控制器（plc）傳遞訊號，從而參與控制。

在日常生活應用、商業和工業裝置、教育工程中，不同型別的感測器都有著特定的作用。

其中，工業感測器泛指在工業製造過程能將感受的力、熱、光、磁、聲、溼、電、環境等被測量轉換成電訊號輸出的器件與裝置，適用於各種工業場景，如能源、石油、化工、冶金、電力、機械製造、汽車等工業製造過程。

工業感測器是一類涉及多學科基礎技術融合的工業產品，具有技術密集、多品種、小批次、使用靈活及應用分佈廣泛的典型特徵。

二、感測器的種類與特點

同時，工業感測器由於不同的特性也被分為多種不同的類別，主要如下：

溫溼度感測器

溫溼度感測器是一種裝有溼敏和熱敏元件，能夠用來測量溫度和溼度的感測器。

溫溼度感測器將溫度和溼度訊號採集出來，經過穩壓濾波、運算放大、非線性校正、V/I轉換、恆流及反向保護等電路處理後，轉換成與溫度和溼度成線性關係的電流訊號或電壓訊號輸出。

光電感測器

光電感測器是將光訊號轉換為電訊號的一種裝置。其工作原理基於光電效應，光電效應是指光照射在某些物質上時，物質的電子吸收光子的能量而發生了相應的電效應現象。

可用於檢測直接引起光量變化的非電物理量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態的識別等。

壓力感測器

壓力感測器是工業實踐中常用的一種感測器，是能感受壓力訊號，並能按照一定的規律將壓力訊號轉換成可用的輸出的電訊號的器件或裝置。

廣泛應用於水利水電、鐵路交通、智慧建築、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等行業中。

霍爾感測器

霍爾感測器是根據霍爾效應制作的一種磁場感測器，廣泛應用於工業自動化技術、檢測技術及資訊處理等方面。

霍爾效應是研究半導體材料效能的基本方法。透過霍爾效應實驗測定的霍爾係數，能夠判斷半導體材料的導電型別、載流子濃度及載流子遷移率等重要引數。

接近感測器

接近感測器，是代替限位開關等接觸式檢測方式，以無需接觸檢測物件就能進行檢測的感測器總稱，能將檢測物件的移動資訊和存在資訊轉換為電氣訊號。

接近感測器是一種具有感知物體接近能力的器件，它利用位移感測器對接近的物體具有敏感特性來識別物體的接近，並輸出相應開關訊號，因此，接近感測器又稱為接近開關。

MEMS感測器

MEMS感測器即微機電系統，是在微電子技術基礎上發展起來的多學科交叉的前沿研究領域，涉及電子、機械、材料、物理學、化學、生物學、醫學等多種學科與技術。

目前在太空衛星、運載火箭、航空航天裝置、飛機、汽車、生物醫學及消費電子產品等領域中得到了廣泛的應用。

扭矩感測器

扭矩感測器，又稱力矩感測器、扭力感測器、轉矩感測器、扭矩儀。採用應變片電測技術 ，在彈性軸上組成應變橋，嚮應變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電訊號。

透過對各種旋轉或非旋轉機械部件上對扭轉力矩感知的檢測。該感測器可以準確測量各種扭力、轉速及機械功率。

光纖感測器

光纖感測器是一種將被測物件的狀態轉變為可測的光訊號的感測器。

光纖感測器的工作原理是將光源入射的光束經由光纖送入調製器，在調製器內與外界被測引數的相互作用，使光的光學性質如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等發生變化，成為被調製的光訊號，再經過光纖送入光電器件、經解調器後獲得被測引數。

位移感測器

位移感測器又稱為線性感測器，是一種屬於金屬感應的線性器件，位移感測器的作用是把各種被測物理量轉換為電量。該感器的應用範圍相當廣泛，常用在工業自動化或者建築橋樑等方面。

磁性感測器

磁性材料在感受到外界的熱、光、壓力、放射線等之後，其磁特性會改變。利用這種物質可以做成各種可靠性好，靈敏度高的感測器，這類感測器是利用磁性材料作為其敏感元件，故稱磁性感測器。

整合的感測器

整合的感測器可直接提供作用在驅動軸上的實時、高精度扭矩測量資料。

透過這些資料可以得出關於驅動軸及其周圍部件狀況的可靠結論，為使用者提供精確的測量結果。

IO-Link感測器

無論過去還是現在，許多情況下，工業感測器都採用模擬形態，其中包含檢測元件和將檢測資料傳輸至控制器的某種方式。資料採用單向模擬方式進行傳輸。之後出現了可提供數字開/關訊號的二進位制感測器，包含電感、電容、超聲波、光電等檢測元件，以及半導體開關元件。其輸出可能是：高階（HS）開關（PNP）或低端（LS）開關（NPN），或者是推輓式（PP）。但資料仍然受到限制，只能從感測器單向傳輸至主機，不提供糾錯控制，仍然需要現場技術人員來執行手動校準等任務。因此，業界亟需一種更好的解決方案來滿足“工業4。0”、智慧感測器和可重新配置的廠區部署等需求。

傳統資料傳輸過程

IO-Link數字化傳輸過程

時下獲得公認的解決方案是IO-Link協議，一種相對較新的工業感測器標準，目前已呈現出迅速增長態勢。

IO-Link是一種標準化技術（IEC 61131-9），規定工業系統中的感測器和執行器如何與控制器互動。

作為一種點對點通訊連結，IO-Link採用標準聯結器、電纜和協議。IO-Link系統設計用於工業標準3線感測器和執行器基礎設施，由IO-Link主機和IO-Link器件產品組成。

IO-Link通訊在一個主機和一個器件（感測器或執行器）之間進行。通訊採用二進位制（半雙工）形式，使用非遮蔽電纜時，通訊距離限制在20米內。進行通訊需要使用三線式介面（L+、C/Q和L-）。在IO-Link系統中，主機的供電範圍為20V至30V，器件（感測器或執行器）的供電範圍為18至30V。

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