三、智能傳感器技術典型應用場景
對于制造業來說，智能傳感器是實現智能制造的基礎。大量傳統制造業在實現智能制造的轉型過程中，廣泛地在生產、檢測及物流領域采用傳感器。本文選取機械制造、汽車、高端裝備、電子、及石化、冶金等典型行業，對其中涉及到的智能傳感器應用進行介紹。
圖4 自動化生產線上的機器視覺系統
智能傳感在制造過程中的典型應用之一，體現在機械制造行業廣泛采用的數控機床中。現代數控機床在檢測位移、位置、速度、壓力等方面均部署了高性能傳感器，能夠對加工狀態、刀具狀態、磨損情況以及能耗等過程進行實時監控，以實現靈活的誤差補償與自校正，實現數控機床智能化的發展趨勢。此外，基于視覺傳感器的可視化監控技術的采用，使得數控機床的智能監控變得更加便捷。
汽車制造行業應用智能傳感也較多。以基于光學傳感的機器視覺為例，在工業領域的三大主要應用有視覺測量、視覺引導和視覺檢測。在汽車制造行業，視覺測量技術通過測量產品關鍵尺寸、表面質量、裝配效果等，可以確保出廠產品合格；視覺引導技術通過引導機器完成自動化搬運、最佳匹配裝配、精確制孔等，可以顯著提升制造效率和車身裝配質量；視覺檢測技術可以監控車身制造工藝的穩定性，同時也可以用于保證產品的完整性和可追溯性，有利于降低制造成本。
高端裝備行業的傳感器多應用在設備運維與健康管理環節。如航空發動機裝備的智能傳感器，使控制系統具備故障自診斷、故障處理能力，提高了系統應對復雜環境和精確控制的能力。基于智能傳感技術，綜合多領域建模技術和新型信息技術，構建出可精確模擬物理實體的數字孿生體，該模型能反應系統的物理特性和應對環境的多變特性，實現發動機的性能評估、故障診斷、壽命預測等，同時基于全生命周期多維反饋數據源，在行為狀態空間迅速學習和自主模擬，預測對安全事件的響應，并通過物理實體與數字實體的交互數據對比，及時發現問題，激活自修復機制，減輕損傷和退化，有效避免具有致命損傷的系統行為。
工業電子領域，在生產、搬運、檢測、維護等方面均涉及智能傳感器，如機械臂、AGV導航車、AOI檢測等裝備。在消費電子和醫療電子產品領域，智能傳感器的應用更具多樣化。如智能手機中比較常見的智能傳感器有距離傳感器、光線傳感器、重力傳感器、圖像傳感器、三軸陀螺儀和電子羅盤等。可穿戴設備最基本的功能就是通過傳感器實現運動傳感，通常內置MEMS加速度計、心率傳感器、脈搏傳感器、陀螺儀、MEMS麥克風等多種傳感器。智能家居（如掃地機器人、洗衣機等）涉及位置傳感器、接近傳感器、液位傳感器、流量和速度控制、環境監測、安防感應等傳感器等技術。
圖5 氣體傳感器在石化行業的應用
相比離散行業，流程行業應用傳感器的環節和數量更多，特別是石化、冶金等行業，整個生產、加工、運輸、使用環節會排放較多危險性、污染性氣體，需要對一氧化碳、二氧化硫、硫化氫、氨氣、環氧乙烷、丙烯、氯乙烯、乙炔等毒性氣體和苯、醛、酮等有機蒸氣進行檢測，需要大量氣體傳感器應用于安全防護，防止中毒與爆炸事故。此外，在原料配比管理、工藝參數控制、設備運維與健康管理方面均需部署大量傳感器。
四、傳感器技術展望
隨著新材料，新技術的廣泛應用，基于各種功能材料的新型傳感器件得到快速發展，其對制造的影響愈加顯著。未來，智能化、微型化、多功能化、低功耗、低成本、高靈敏度、高可靠性將是新型傳感器件的發展趨勢，新型傳感材料與器件將是未來智能傳感技術發展的重要方向。