关键传感器应用：诊断或冗余？

智能系统和设备在今天的“智能时代”中是增强的。大多数智能系统的核心基于传感器和传感器工程。传感器是创建能够从发散源收集复杂数据阵列的智能设备的核心，并将其转换为可测量的输出，为其运作提供重要见解。这些见解构成了需要采取的决定和行动的基础。

传感器测量、工程

传感器基本上是换能器，可以从光，热，运动，水分，压力，振动，化学品和许多其他人的振动，振动，诸如许多其他环境中收集输入的换能器。传感器工程：

1. 是整合集合的科学，使传感器能够采取行动和转换为有效的解决方案。
2. 提供能够在应用它的更好和更准确的决定。
3. 触及许多关键的生活领域，包括扩展的医疗电子产品，可穿戴物，车辆安全，工业设备和玩具。

创新在几十年来与该领域的发展保持步伐，今天可以观察到这一领域的一些关键趋势。了解这些趋势和塑造领域的因素将有助于了解当传感器发生故障或间歇性故障时应该采取的内容。关键应用的传感器设计采用两种方法：传感器冗余或传感器诊断。各行业都被广泛模仿。

三种传感器设计趋势

随着我们的世界变得越来越紧密，传感器在许多应用中成倍增长，创新也在继续。据业内专家称，主要趋势包括:

1. 小型化：许多应用需要在不影响传感器性能的情况下托管多个传感器。它们通常还具有低功耗的操作要求。这可以通过与纳米技术小型化的过程来实现，等等。
2. 智能传感器:机载处理能力解释数据并发送处理后的数据或信息，而不是原始数据。这些传感器捕获的大量数据的进步使得向数字化的转变成为其性能最大化的关键要求。智能传感器不仅可以捕获传感数据，而且可以为各种应用有意义地解释数据。
3. 传感器融合：类似于智能传感器趋势，发展工业互联网（物联网）和越来越多的连通性期望是多传感器集成的催化剂。在极小的包装中捕获多个测量类型的需要推动多感测元件的开发。

这三种趋势通常与以更低成本获得更高性能的需求重叠。

传感器智能应用

随着传感器工程的越来越多的相关性，重要的是要重视不同的传感器工程应用。示例遵循传感器使用模式，影响和结果，以及基于在不同行业和应用中收集和分析的传感器数据的决策和行动。

在某些情况下，使用冗余传感器可以提高精度和可靠性。

机器压力机对一个物体施加和保持力需要非常高的精度。测量这种力的一种方法是通过测压元件。可以使用多个测压元件，并可以计算出结果的平均值。这样做有助于消除单元之间负载读数的任何微小差异，这些差异可能在不同的时间和不同的环境条件下发生。平均过程的另一个好处是单个测压元件输出的噪声信号也会减少。使用多个传感器测量一个工艺参数的另一个好处是，即使一个传感器失效了，系统仍然可以工作，尽管它可能不能给出同样准确的读数。

如何管理来自多个冗余传感器的收集输入并处理它们以实现提到的益处？在这种情况下，必须编程运动控制器以进行检查和平均负载小区数据前反馈提供给控制回路。

在航空公司，传感器在确保空中飞机的安全方面发挥着关键作用。在一个众所周知的实例中，一家领先的全球制造商选择了从自动化安全系统中的一个攻击角度（AOA）传感器的诊断，而不是使用两个甚至三个这样的传感器来构建冗余和故障安全措施。在多个实例中，AOA传感器记录/解释错误的数据，这反过来导致自动安全系统在飞行模式中的自动化安全系统采取的错误决策。

在使用两三个或三个AOA传感器的飞机中，当来自每个传感器的数据显着不同意时，已经存在，指向至少一种读数的异常。然而，在这种情况下，内置的警告系统提供关于导频此类分歧的早期信号，然后可以决定关闭自动输入。在此类应用中，冗余似乎是一个关键的必要性。

医疗和医疗保健应用程序以许多不同的方式使用传感器。举一个例子，医生使用葡萄糖传感器收集患者的葡萄糖浓度(GC)信息。这些传感器常常受到传感器错误、通信中断和噪声的限制。因此，完全依赖传感器数据可能不是正确的做法。诊所通过应用已建立的数学模型或计算能力进行补偿。数据科学家使用高级计算模型，可以执行不同级别的数据分析，使用基于模型的估计(MBE)做出准确的预测。一些医疗设备的工作方式与其他行业略有不同，因为MBE的使用范围非常大，在某些应用中降低了对传感器诊断的依赖。该领域正在不断发展，传感器在医疗保健领域的应用前景也在不断扩大。

汽车测量应用自20世纪80年代以来已经成功解决了霍尔传感器集成电路（ICS）。常见的，相对简单的用例示例是具有开关输出的霍尔传感器，以检测车门是否完全关闭。

随着汽车技术的大规模进步，在过去几年中，位置可靠性要求增加。如果传感器错误地检测到加速踏板位置，则可能导致潜在的危险驾驶情况。为了提高安全性，可以使用两个传感器而不是相同测量的选项。然后可以比较两个传感器的输出信号，并且可以检测误差偏差。汽车中的板载电子系统能够相应地响应。

多传感器应用可能会增加重量，需要更多的安装空间，但这些问题可以通过增加传感器的集成密度来解决。半导体工业中常用的一种方法是将几个互补的金属氧化物半导体(CMOS)芯片集成在一个封装中。然而，这是霍尔效应传感器的一种新方法。

考虑应用程序

传感器工程是一种不断增长的，不断发展的领域，持续高潜力和进步。丢弃诊断或冗余可能不明智，因为都有它们的用途。根据每种情况所需的应用和结果应用判断。

Shashidhara Dongre.智能产品和服务全球主管是否在L＆T技术服务，CFE媒体内容合作伙伴。由Mark T. Hoske，Content Manager编辑，控制工程，CFE媒体，mhoske@cfemedia.com.．

关键词：传感器设计，传感器冗余，传感器诊断

传感器设计趋势包括小型化，智能传感器，传感器融合。

不同的应用程序传感器冗余、诊断

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