物联网的基本要求是物物相连,每一个需要识别和管理的物体上,都需要安装与之对应的变送器。因此,变送器的升级换代成为物联网能否快速发展的关键。随着物联网技术的进步,不仅仅要求变送器具备基础的信息收集处理功能,高度智能化也成为衡量其性能高低的基本依据。
所谓智能变送器,就是指变送器在基本的功能之外,具有自动调零、自校准、自标定功能,同时具备逻辑判断和信息处理能力,能对被测量信号进行信号调理或信号处理。
与国外相比,我国智能变送器的研究主要集中在以下几方面:
一是采用先进的微电子技术、计算机技术,研究开发出将变送器和微处理器结合、具有各种功能的单片集成化智能变送器,这是当前智能变送器的主要发展方向之一;
二是针对变送器的材料,利用生物工艺和纳米技术,开发分子和原子生物变送器,这将为以后智能变送器的发展奠定基础;
三是整合国内外芯片技术,结合敏感电子元件,研发出混合型集成智能变送器,这种变送器精度更高、成本更低、稳定性更好。我国在集成智能变送器领域已经取得了重大突破,国产变送器逐步打开了智能变送器的市场份额。
智能变送器发展主要分为三个阶段,即数字化阶段、智能化补偿和校准阶段、智能化应用和网络阶段。达到第三阶段的变送器,拥有信号的检测和处理、逻辑判断、双向通信、闭环控制、自检和自诊断、智能校正和补偿、功能计算、网络通信等多种功能。但目前国内仅有少部分制造商达到这一阶段,未能大规模普及。
变送器的另一个发展方向是微型化。在汽车电子化、智能化工程中,传统变送器的体积和重量大、成本高,应用受到限制,在此情况下,微型变送器应运而生。
微型变送器不仅仅指变送器的体积小、质量轻。就单一的变送器而言,微变送器是指尺寸微小的变送器,如敏感元件的尺寸从微米级到毫米级、甚至达到纳米级,主要采用精密加工、微电子以及微机电系统技术,实现变送器尺寸的缩小;就集成的变送器而言,微变送器是指将微小的敏感元件、信号处理器、数据处理装置封装在一块芯片上而形成的集成变送器;就变送器系统而言,微变送器是指传感系统中不但包括微变送器,还包括微执行器,可以独立工作,甚至由多个微变送器组成变送器网络,或者可实现异地联网。
就市场占有率来讲,微型变送器是目前最为成功并最具实用性的微型机电器件,目前,微型变送器已在汽车应用和提高员工效率等方面积累了良好的应用经验。其次,由于微型变送器具有体积小、功能新、便于大批量生产、单件成本低等优势,其未来市场前景也非常光明。