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第四次工业革命给计量测试带来的思考——对传感器的量值传递和溯源问题

物价真高

2022/10/07
检测人马大哈

实验室管理/LIMS

第四次工业革命以“智能制造、智能生产”为核心,以互联为手段,以计量测试为重要的核心技术。第四次工作革命也是大数据时代,是信息技术时代,是把一切测试信息进行综合采集、综合分析并加以综合运用,在运用的过程中再进行新的采集、新的分析、新的应用的过程。在这个过程中,及时、准确、可靠的测试无处不在,无时不在。这对计量测试技术的挑战是全面的、综合的、全方位的。

智能生产、智能工厂离不开传感器，一条生产线上就可能安装成千上万多个测量传感器(而不是仪器仪表),保证着整个系统的完整与正常运行。那么如何保证这些传感器的准确、可靠?即如何对他们实现量值的传递和溯源?

大家知道京东立体仓库无人化智能传送案例，其中传感器作用功不可没。

通过规程规范查询平台可见，跟传感器相关的计量校准检定规范少之又少，随着工业发展，MEMS技术发展速猛,又是一种集成式传感器：

微机电系统(MEMS, Micro-Electro-Mechanical System)，也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。

微机电系统其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。

微机电系统是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。

常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器等等以及它们的集成产品。

传感器溯源问题是关键，整体系统的计量测试是关键。我们常说传感器出厂进行了检验检测，但是当每个传感器都安装到集成设备工厂中，通过智能化电脑控制，是否可以精准执行指令，就需要计量。

这里再举个例子，目前一些非标设备检测机构图便宜买了仪器进行检测，我们作为计量机构，现场实施计量校准发现，非标往复循环设备传感器计数或者试验工作并不会归位归零，导致计数计次误差累计，出现测试不准确的问题。如果计量规范，标准没有要求，对企业产品生产可能就是隐患。

统一传感器检测标准或校准规范，对现行的行业标准进行修订或者对传感器制定专门的行业标准，统一标准是解决传感器计量问题的关键，生产制造标准统一了，接下来连接件、在线计量等问题都会有所缓解。

对传感器相关工装和现场检测计量辅助设备研发，对机械制造行业来说，标准件有千百万种，都有对应的标准和要求。对于传感器的连接件来说，首先应尽量使用现有的标准件，不满足使用要求的可以制定相应的尺度。

研发在线计量的相关标准，使装置可以调节采样频率、采样周期等参数；装置可以具有多个量程；有固定的方式与被检设备相连接，以减少人为因素的影响；有在线反馈补偿系统，保证在线计量装置的串接不会带来新的影响量或者影响很小；以无线WiFi 方式或蓝牙方式植入系统，保证无扰动态检测等，实现生产检测两不误。

研发专有在线仪器设备测量系统，如在力值领域，由于传感器的制造原理都相同，某型二次仪表就能很好地适应各类型力传感器的要求，从而组成通用型的测力系统，在生产生活中的力值测量应用就非常广泛，几乎到处可见。因此，研发相应类型的测量仪表，尽可能有通用型仪表做匹配，减少客户选型的复杂工作，提高测量计量的效率和准确度。

所以传感器在系统中的计量溯源格外重要，在溯源方面考虑：

测量参量由单一参数测量向多参数测量发展

测量对象由单点测量向多点测量发展

测量方式由静态测量向动态测量发展

测量方案由单测量系统独立完成向多测量系统协同解决方向发展

在传递和溯源上，各个机构研究院所应该考虑现场可操作性和实施计量测试准确度，共同付出努力，齐心协力解决当代工业计量测试问题。

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