國內傳感器技術(shù)行業(yè)發(fā)展應用淺析
國內的傳感器市場(chǎng)還有待發(fā)展，尤其是大電流傳感器技術(shù)，遠遠落后于國際水平。但是隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，無(wú)論是軌道交通或者風(fēng)電等新能源行業(yè)的發(fā)展需求都將帶動(dòng)國內傳感器技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越多的傳感器廠(chǎng)家把目光投向軌道交通、新能源等行業(yè)，比較成熟的如萊姆電子，其電量傳感器產(chǎn)品在風(fēng)力渦輪機中的應用已經(jīng)相當成熟，而庫伯勒、施克等廠(chǎng)商紛紛表示正在密切觀(guān)望著(zhù)軌道交通、風(fēng)電行業(yè)對傳感器的需求趨勢電阻測試儀| 電阻計| 電表| 鉗表| 高斯計| 電磁場(chǎng)測試儀| 電源供應器| 電能質(zhì)量分析儀| 多功能測試儀| 電容表| 電力分析儀| 諧波分析儀| 。 
　　風(fēng)電行業(yè)推進(jìn)傳統傳感器技術(shù)的發(fā)展 
　　從人類(lèi)發(fā)展的早期開(kāi)始，便將風(fēng)能作為一種能源使用，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)始更加精準地運用風(fēng)能。
 
　　德國的石勒蘇益格－荷爾斯泰因州位于北海和波羅的海之間，即使在風(fēng)力不大的情況下，力士樂(lè )公司生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機組仍可運行。如果風(fēng)向從西北向北變化8度，測風(fēng)儀就會(huì )把感測到的信號傳輸到控制系統，控制偏航驅動(dòng)裝置將機艙定位到合適的位置。測風(fēng)儀包括風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器，是隨著(zhù)風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。一般來(lái)說(shuō)，風(fēng)速傳感器應滿(mǎn)足測量范圍為0～60米／秒，誤差范圍在0.5米/秒以?xún)�，工作環(huán)境溫度應滿(mǎn)足當地氣溫條件。而風(fēng)向傳感器應滿(mǎn)足測量范圍為0～360度，精確度在2.5度以?xún)�，工作環(huán)境溫度應滿(mǎn)足當地氣溫條件。 
　　中國科學(xué)院電工研究所新能源組的副研究員李建林表示，“風(fēng)電行業(yè)對測量高電壓、大電流傳感器，振動(dòng)傳感器，溫度、濕度、測風(fēng)、以及壓力傳感器等產(chǎn)品應用均會(huì )有所推進(jìn)�！逼渲�，由于電流傳感器是風(fēng)能渦輪機中轉換器必不可少的元件，在風(fēng)電行業(yè)中的應用尤為重要。在某些逆變器內，小型和PCB安裝電流傳感器的應用非常廣泛。這些傳感器是轉換器閉環(huán)控制的一部分，可以確保逆變器快速反應。  
 
　當逆變器與發(fā)電機的智能功率控制同時(shí)使用時(shí)，可以確保在風(fēng)能渦輪機啟動(dòng)之后在一個(gè)很寬的風(fēng)速范圍內為電網(wǎng)提供持續功率，直到渦輪機在上限風(fēng)速時(shí)停機為止。為了對驅動(dòng)器進(jìn)行最佳定位，各個(gè)轉換器內的傳感器會(huì )對電流進(jìn)行連續測量，電路控制器的質(zhì)量和反應時(shí)間最終由電流傳感器的設計和性能而確定。這就是具有小電流額定值的閉環(huán)電流傳感器廣泛應用在風(fēng)電行業(yè)的原因。除了具有極好的線(xiàn)性度和精確度之外，閉環(huán)電流傳感器本身還具有高帶寬以及快速的反應時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。
 
　　李建林指出，國內的電流傳感器市場(chǎng)還有待發(fā)展，尤其是大電流傳感器技術(shù)，遠遠落后于國際水平。由于國內的大電流傳感器技術(shù)相對不夠成熟，國內風(fēng)電整機廠(chǎng)商在采購大電流傳感器時(shí)，大多數會(huì )選擇進(jìn)口產(chǎn)品，由于進(jìn)口產(chǎn)品的價(jià)格往往高于國內產(chǎn)品的價(jià)格，這在一定程度上增加了生產(chǎn)成本壓力。而在小電流傳感器技術(shù)方面，國內的技術(shù)水平與國際水平已沒(méi)有多少差距。
 
　　由于國內風(fēng)力發(fā)電站多設在“三北地區”（華北、東北、西北）及沿海地區，氣候相對惡劣，因此風(fēng)電機組對傳感器性能的要求較高，尤其是對加熱功能、抗震性、抗高頻電磁干擾、防極性接反（連接）及風(fēng)向指針抗沖擊和振動(dòng)等能力的要求要遠高于通用傳感器的性能指標，而潮汐發(fā)電站的機組還要求傳感器具有良好的防海水腐蝕性能。
 
　　李建林告訴記者，傳感器在風(fēng)電行業(yè)的應用并非僅僅局限于風(fēng)力發(fā)電行業(yè)，就我國電力行業(yè)來(lái)說(shuō)，使用傳感器的場(chǎng)合非常多。在電廠(chǎng)、電站主要使用壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器，在輸變電領(lǐng)域主要使用電壓傳感器、電流傳感器。它們大都屬于技術(shù)水平不高但對可靠性和穩定性要求較高的通用傳感器，而技術(shù)水平要求較高的光傳感器現在在電力行業(yè)應用還較少。 
由于電廠(chǎng)、電站的傳感器一般都是由機組設備廠(chǎng)商進(jìn)行選擇，所以國內傳感器應用的相對較多。輸變電領(lǐng)域則不同，相對發(fā)電領(lǐng)域，由于傳感器的一次性投入比較小，各個(gè)電網(wǎng)區域選擇品牌時(shí)對價(jià)格不是很敏感，而且使用一些比較新的技術(shù)可以提高輸變電水平，所以國外品牌的傳感器應用比較多�！�  
　　軌道交通帶動(dòng)新型傳感器技術(shù)的發(fā)展 
　　隨著(zhù)半導體技術(shù)的飛速發(fā)展，在現代化先進(jìn)的城市地鐵、輕軌車(chē)輛的牽引控制系統及輔助供電系統中，均使用了VVVF調壓調頻方式的牽引逆變器及CVCF的輔助逆變器。和干線(xiàn)交-直-交傳動(dòng)機車(chē)一樣，電流傳感器和電壓傳感器亦大量應用在上述系統的直流和交流回路中，以實(shí)現對整個(gè)系統的閉環(huán)控制。 
　　但是，城市軌道交通對傳感器技術(shù)最大的推動(dòng)卻在于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，紅外傳感器技術(shù)受力傳感器、氣體傳感器、速度傳感器和光電傳感器技術(shù)等新型傳感器領(lǐng)域，而不僅僅是電流傳感器和電壓傳感器等傳統傳感器領(lǐng)域。中鐵電氣化勘測設計研究院有限公司副總工程師、高級工程師兼國際項目管理專(zhuān)家王術(shù)合指出，“在地鐵領(lǐng)域，與通風(fēng)空調有關(guān)的如溫濕度和CO2傳感器，和防恐有關(guān)的一些有毒氣體傳感器的需求量及技術(shù)含量都很高。 
在高速動(dòng)車(chē)組領(lǐng)域，對與封閉車(chē)廂內的氧氣量監測與補給、地震、速度監測、軸溫檢測、連接部位松動(dòng)監測、異物監測等相關(guān)傳感器的需求非常高，這些技術(shù)仍在不斷發(fā)展和完善中。而防盜搶類(lèi)傳感器，如高壓室玻璃破碎、誤進(jìn)入，以及電纜盜搶傳感器等都很重要�！蓖跣g(shù)合進(jìn)一步指出，這些傳感器與系統設備以及人身的安全息息相關(guān)。 
　　在城市軌道交通車(chē)輛的空調系統中，常采用傳感器與電子溫控器相配合進(jìn)行溫度控制。溫控器多使用電子調節器，傳感器用作溫度檢測，一般采用熱電偶或熱敏電阻作傳感器。而在客室內，由于人的呼吸，二氧化碳（CO2）的含量會(huì )增加，當增加到一定濃度后就會(huì )影響人的健康，車(chē)內乘客攜帶的物品中產(chǎn)生的有害氣體等也會(huì )使車(chē)內空氣變得污濁，這時(shí)就需要外界產(chǎn)生新鮮空氣，對車(chē)內的空氣進(jìn)行一定的更換，因此傳感器對氣體的精確檢測就顯得尤為重要。 
　　自2005年１月美國華盛頓市的兩個(gè)地鐵站啟用一種能檢測到化學(xué)毒氣的傳感器開(kāi)始，越來(lái)越多的地鐵站開(kāi)始運用傳感檢測技術(shù)保證軌道交通的安全運行。2008北京奧運會(huì )后，國內的許多城市都規定了軌道交通各個(gè)站點(diǎn)應強制安置對爆炸物和有毒有害化學(xué)危險品檢測的傳感器。而由于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )包括了可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大小、速度和方向等眾多類(lèi)型的傳感器，因此成為軌道交通安全保證系統中的主要傳感器技術(shù)。 
　　無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )是當代科學(xué)技術(shù)的熱點(diǎn)也是難點(diǎn)之一，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )由隨機布設的大量多種類(lèi)傳感器節點(diǎn)組成，能夠迅速組成自適應的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，對分布式動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行協(xié)同感知與處理，形成殘缺、受限的自治綜合信息系統，是人類(lèi)的遠程神經(jīng)末梢。上海微系統所已在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的MEMS傳感器、芯片、節點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò )、協(xié)同處理等方面攻克多項關(guān)鍵技術(shù)和樣機，在隨機布設組網(wǎng)、多種分簇組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò )體系構架、多種通信體制、虛擬MIMO等方面取得顯著(zhù)進(jìn)展。在傳感網(wǎng)的盲源分離、多目標協(xié)同識別、跟蹤定位等領(lǐng)域的部分關(guān)鍵技術(shù)居世界先進(jìn)水平，并針對國家重大需求，得到一定規模的重要應用。
 
　　傳感器在保證軌道交通安全上的另一個(gè)重要應用是屏蔽門(mén)，過(guò)去曾多次出現過(guò)將乘客夾在屏蔽門(mén)和列車(chē)門(mén)之間的事故，現在越來(lái)越多的軌道交通車(chē)站正在安裝或計劃安裝紅外傳感器或光傳感器，以防乘客變成“夾心餅干”。 
　　國家對軌道交通建設的大力投入將進(jìn)一步帶動(dòng)傳感器市場(chǎng)的發(fā)展，除了上述傳感器以外，還包括了機器視覺(jué)傳感器，作為軌道建設中地下施工最高設備的盾構機用傳感器等。 
　　傳感器市場(chǎng)在進(jìn)一步發(fā)展的同時(shí)，越來(lái)越多的傳感器廠(chǎng)商加入到市場(chǎng)的爭奪中來(lái)。汽車(chē)工業(yè)制造業(yè)等傳統領(lǐng)域的競爭愈加激烈，而新能源、軌道交通等藍海市場(chǎng)也在進(jìn)一步壯大，相應地，對傳感器產(chǎn)生的信號處理、顯示和使用會(huì )帶出信息處理的市場(chǎng)需求也進(jìn)一步提高。作為傳感器廠(chǎng)商能否緊跟市場(chǎng)需求的牽引，不斷拓展業(yè)務(wù)藍海，提高自身的技術(shù)實(shí)力，將成為在2009年乃至今后一段時(shí)間發(fā)展獲得突破的關(guān)鍵。