隨著設備設計朝著空間約束更嚴苛、能效要求更高、連接性更強的方向發(fā)展（工業(yè) 4.0 趨勢），科學選型傳感器的重要性達到了前所未有的高度。

霍尼韋爾戰(zhàn)略與產(chǎn)品組合管理高級總監(jiān)普拉文?薩姆表示：“傳感器選型的格局已發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，從單純采購測量設備，轉(zhuǎn)變?yōu)闉橹悄芟到y(tǒng)選擇適配的數(shù)據(jù)源和邊緣計算環(huán)境。這要求工程師必須考量未來的數(shù)據(jù)分析需求、數(shù)字孿生的集成需求以及邊緣計算的兼容性。”

薩姆補充道，可持續(xù)發(fā)展如今已成為傳感器選型的核心考量因素 —— 不僅包括能耗，還涵蓋產(chǎn)品生命周期末期的可回收性。“這些正逐漸成為強制性選型標準，企業(yè)可通過降低總擁有成本、契合企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標形成競爭優(yōu)勢。在能量收集技術和超低功耗設計的推動下，電池續(xù)航達 5 年及以上的無線傳感器已成為默認選擇，而非特例，行業(yè)發(fā)展已迎來這一關鍵轉(zhuǎn)折點。”

緊跟產(chǎn)品迭代節(jié)奏

利好的一面是，傳感器制造商持續(xù)推出性能更優(yōu)的新產(chǎn)品，這些產(chǎn)品能效更高、體積更緊湊、連接性更強（可對接人工智能平臺、收集更多資產(chǎn)運行狀態(tài)反饋等）。

但挑戰(zhàn)在于，面對層出不窮的新品發(fā)布，工程師難以實時跟進所有產(chǎn)品信息。以往，設備設計師可通過訪問傳感器廠商官網(wǎng)，或在貿(mào)澤、得捷等分銷商平臺進行搜索選型，而意法半導體美洲區(qū)產(chǎn)品營銷經(jīng)理歐內(nèi)斯托?曼努埃爾?坎托內(nèi)指出，如今已有更便捷的新型工具可供使用。

其中一款工具是意法半導體的硬件開發(fā)套件 ——SensorTile.box PRO 多傳感器智能物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點，該套件可與 STBLE 傳感器智能手機應用程序配對使用。坎托內(nèi)表示：“這是幫助工程師快速熟悉新產(chǎn)品的絕佳工具。借助這款即插即用的套件，工程師可直接通過手機監(jiān)測壓力、振動等各項數(shù)據(jù)，無需編寫代碼即可配置各類傳感器，快速驗證其是否能精準測量所需監(jiān)測的工況。”

而力特公司的現(xiàn)場應用工程師巴里?布倫特提醒，針對特殊應用場景，定制化方案始終是可行選擇。他說：“產(chǎn)品架構的小型化設計，有時會要求傳感器采用市面無現(xiàn)貨的外形、引線框架或磁路結(jié)構。此外，高振動、極端溫度、腐蝕性化學環(huán)境或滅菌循環(huán)等工況，往往需要為應用場景量身定制傳感器的材料和架構。”

他補充道，定制化方案可將傳感功能與內(nèi)置診斷、數(shù)字通信功能融合，減少印刷電路板的占用面積、降低布線復雜度并削減整體系統(tǒng)成本。此外，在工業(yè)、國防、醫(yī)療、汽車等長生命周期項目中，定制化傳感器能保障性能的可預測性，降低產(chǎn)品停產(chǎn)退市的風險。

通用選型要點

布倫特建議，在今年的傳感器選型工作中，需平衡傳感器的能效與信號穩(wěn)定性。他解釋道：“低功耗對于電池供電設備、可穿戴設備和自主系統(tǒng)而言至關重要，但不能以閾值噪聲增大或信號漂移為代價。如今的新型傳感技術已能實現(xiàn)納安級功耗與優(yōu)異的信號穩(wěn)定性兼具，既保障了長續(xù)航，又能實現(xiàn)穩(wěn)定的性能表現(xiàn)。”

布倫特還強調(diào)，傳感器選型需盡早針對實際工作環(huán)境開展評估。“隨著產(chǎn)品體積不斷縮小，傳感器往往會更靠近電機、磁鐵、熱源和射頻輻射源，” 他指出，“提前了解設備運行中的振動、溫度波動、外殼影響和電磁干擾等因素，有助于確保最終設計的性能與原型機保持一致。”

亞德諾半導體工業(yè)傳感市場負責人布賴恩?科菲也認同這一觀點，他建議工程師在選型時，需驗證傳感器在實際工況中的性能，而非僅參考規(guī)格書參數(shù)。“在實際工作條件下對傳感器進行測試，并與廠商溝通確認其是否適配你的應用場景。傳感器選型不再是選擇價格最低或噪聲指標最優(yōu)的產(chǎn)品，而是要考量系統(tǒng)級的韌性、性能的可預測性，以及通過與廠商協(xié)作保障產(chǎn)品的可靠性。”

科菲補充道，僅憑偏置不穩(wěn)定性這類單一指標對比傳感器也存在誤導性。“噪聲只是誤差來源之一，系統(tǒng)級的考量才是關鍵，尤其是在復雜設備中，振動信號會引入難以建模的誤差。例如，軸向不對中可能導致俯仰、橫滾、偏航漂移量隨時間的三次方遞增。”

連接性為首要考量

各位專家均強調(diào)，應選擇將數(shù)據(jù)質(zhì)量和診斷功能融入架構設計的傳感器。布倫特表示，傳感器的輸出數(shù)據(jù)正越來越多地用于人工智能模型、預測性維護系統(tǒng)和閉環(huán)控制，因此選擇線性度更高、重復性更好或集成診斷功能的傳感器，能降低固件開發(fā)的復雜度，提升系統(tǒng)的智能化水平。

薩姆對此表示認同：“工程師應選用具備物聯(lián)網(wǎng)智能功能的傳感器為設計賦能，實現(xiàn)未來兼容性，而非采用傳統(tǒng)的獨立式傳感器。這類智能傳感器可在本地處理數(shù)據(jù)，降低云端傳輸成本與延遲，同時為能源優(yōu)化等需求提供實時決策支持。其次，設計時應面向前瞻性的連接需求，而非僅滿足當前的測量需求。”

科菲也有類似觀點，他建議工程師在設計初期就考量傳感器的連接性和數(shù)據(jù)集成能力。“隨著人工智能驅(qū)動的系統(tǒng)和預測性維護成為標配，應選擇支持 IO-Link、以太網(wǎng)等數(shù)字接口并具備邊緣處理能力的傳感器。這能降低數(shù)據(jù)延遲，簡化與自動化平臺的集成流程。”

常見選型誤區(qū)

除上述建議外，坎托內(nèi)提醒工程師，應避免選用消費級傳感器，他在工作中發(fā)現(xiàn)，很多場景實際需要專用型傳感器產(chǎn)品。

在薩姆看來，一大選型失誤是對邊緣計算和云端連接的安裝要求考量不足，尤其是信號完整性方面的要求。他解釋道，在緊湊型設計中，安裝方向、布線方式和電磁干擾等因素常被忽視，這類問題會尤為突出。

薩姆說：“另一項失誤是未對傳感器的漂移、監(jiān)測和校準需求做規(guī)劃，導致傳感器雖能滿足初始精度指標，但數(shù)月內(nèi)性能就劣化至可接受范圍之外，且缺乏便捷的維護方案。”

布倫特建議工程師避免過度選型，若選用的傳感器分辨率或靈敏度遠超應用場景需求，反而會降低產(chǎn)品的魯棒性、提升噪聲敏感度，同時增加不必要的成本。他還提醒，切勿想當然地認為現(xiàn)貨標準傳感器在最終產(chǎn)品中的表現(xiàn)會與測試時一致。

典型應用場景：科學選型的重要性

以下為幾類典型應用場景，若工程師不了解新型傳感器方案，極易做出非最優(yōu)的選型決策。

1. 高強度運動監(jiān)測

意法半導體的坎托內(nèi)表示，針對需要更高滿量程的應用場景，意法半導體現(xiàn)已推出雙加速度滿量程傳感器，可精準追蹤高強度的運動狀態(tài)。“我們還為同一種傳感技術提供多種引腳兼容的封裝方案，加速度傳感器標準化為 2×2 毫米封裝，慣性測量單元則為 3×2.5 毫米封裝。”

意法半導體：雙加速度滿量程傳感器可精準捕捉高強度運動，同時提供多種引腳兼容的封裝方案，實現(xiàn)靈活集成。

2. 電池供電的醫(yī)療、可穿戴及物聯(lián)網(wǎng)設備

力特公司的布倫特指出，在位置或接近傳感場景中，設備設計師往往會選用傳統(tǒng)的霍爾效應開關，而新一代磁傳感技術能大幅降低電流消耗，同時提升全溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定性 —— 這對超高能效、持續(xù)工作的系統(tǒng)而言是一項重要優(yōu)勢。“工程師常因熟悉而默認選用干簧管開關或基礎型霍爾效應傳感器，而非因其是最優(yōu)選擇。磁傳感、熱傳感和電流傳感技術的進步，能在相同封裝尺寸內(nèi)實現(xiàn)更優(yōu)的性能、能效和使用壽命。”

力特公司近期推出了 LF21173TMR 和 LF21177TMR 兩款全極磁開關，該產(chǎn)品將隧道磁阻（TMR）技術與互補金屬氧化物半導體（CMOS）技術集成于緊湊的 LGA4 封裝中，功耗極低、磁靈敏度優(yōu)異、響應速度快，適用于緊湊型電池供電系統(tǒng)。

力特公司：全新推出 LF21173TMR 和 LF21177TMR 全極磁開關，將 TMR 與 CMOS 技術集成于緊湊的 LGA4 封裝，為電池供電系統(tǒng)提供超低功耗、高靈敏度與快速響應的性能表現(xiàn)。

3. 多維度數(shù)據(jù)采集

霍尼韋爾的薩姆表示，從獨立式傳感器升級為具備軟傳感能力的物聯(lián)網(wǎng)多參數(shù)傳感器，可將環(huán)境空氣監(jiān)測與本地數(shù)據(jù)處理功能融合，有助于精準確定設備的實際工作環(huán)境。霍尼韋爾 C7355 空氣質(zhì)量傳感器為壁掛式或風管式安裝模塊，可同時監(jiān)測溫度、濕度、二氧化碳、顆粒物和總揮發(fā)性有機化合物指標。

霍尼韋爾：C7355 空氣質(zhì)量傳感器為壁掛式或風管式安裝模塊，可同時監(jiān)測溫度、濕度、二氧化碳、顆粒物和總揮發(fā)性有機化合物，能輕松與樓宇管理系統(tǒng)集成。

4. 加速度傳感器升級替代

薩姆建議，用具備邊緣分析能力的電池供電無線傳感器替代傳統(tǒng)的有線加速度傳感器，這類無線傳感器電池續(xù)航可達 5 年以上，可在本地開展邊緣分析和異常檢測。

5. 自動導引車導航

亞德諾半導體的科菲指出，對于大多數(shù)直線行駛的自動導引車，簡易的慣性測量單元傳感器即可滿足需求，但面對急避操作、坡道行駛、冷庫環(huán)境切換、路面雜物及負載引發(fā)的振動等工況，傳感器需具備更強的性能。他表示，自動化的投資回報率取決于設備的自主運行能力，因此配備高等級慣性測量單元至關重要，該類產(chǎn)品需具備可靠的校準能力和抗振動性能。

6. 新型視覺系統(tǒng)

如今，許多移動機器人配備紅、綠、藍（RGB）相機和二維激光雷達系統(tǒng)，但科菲解釋道，隨著任務復雜度提升，這類視覺系統(tǒng)的性能已顯不足。在這類場景中，三維深度傳感器能實現(xiàn)更精準的環(huán)境感知，提供更先進的功能。

7. 旋轉(zhuǎn)運動檢測新型傳感器

科菲表示，針對旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，如今可選用亞德諾半導體 ADMT4000 這類傳感器，省去直線執(zhí)行器中的線性傳感器、齒輪減速機構或備用電池。該產(chǎn)品是業(yè)內(nèi)首款單芯片絕對多圈位置傳感器，無需供電、無接觸即可追蹤多達 46 圈的旋轉(zhuǎn)運動，全量程測量精度達 ±0.25°。這一特性可簡化機械設計、減小產(chǎn)品體積和重量、降低整體方案成本，對于機器人等空間受限的應用場景極具吸引力。