傳感器盤點:八大熱門新型傳感器技術剖析
發布時間:2016-12-21 責任編輯:sherry
隨著現代科學發展,傳感技術作為一種與現代科學密切相關的新興學科也得到迅速的發展,並且在工業自動化測量和檢測技術、航天技術軍事工程、醫療診斷等學科被越來越廣泛地利用,同時對各學科發展還有促進作用。隨著MEMS、激光技術、高科技材料等的技術進步,傳感器的研發呈現多樣化的趨勢,有的利用生物材料模擬人類皮膚,創新傳感器的觸覺;有的利用MEMS技術研發微型智能化傳感器,從而有利於複雜係統的集成;有的利用高精度的激光技術創造激光雷達,從而利於係統實時感知周邊障礙物與環境等等。下麵筆者就給大家盤點下2016年熱門的新型傳感器技術。
傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)能(neng)夠(gou)感(gan)受(shou)規(gui)定(ding)的(de)被(bei)測(ce)量(liang)並(bing)按(an)一(yi)定(ding)規(gui)律(lv)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)可(ke)用(yong)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)的(de)器(qi)件(jian)或(huo)裝(zhuang)置(zhi)的(de)總(zong)稱(cheng)。通(tong)常(chang)被(bei)測(ce)量(liang)是(shi)非(fei)電(dian)物(wu)理(li)量(liang),輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)一(yi)般(ban)為(wei)電(dian)量(liang)。當(dang)今(jin)世(shi)界(jie)正(zheng)麵(mian) 臨(lin)一(yi)場(chang)新(xin)的(de)技(ji)術(shu)革(ge)命(ming),這(zhe)場(chang)革(ge)命(ming)的(de)主(zhu)要(yao)基(ji)礎(chu)是(shi)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu),而(er)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)三(san)大(da)支(zhi)柱(zhu)之(zhi)一(yi)。一(yi)些(xie)發(fa)達(da)國(guo)家(jia)都(dou)把(ba)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)列(lie)為(wei)與(yu)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)和(he)計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu) 同等位置。

新型可穿戴傳感技術
英國國防部(MoD)公布一種新型可穿戴傳感技術,定位士兵位置和防止誤傷事件。這一套徒步近戰傳感(DCCS)係統可以讓指揮官在沒有 GPS 的情況下定位士兵位置,同時提供更好的周圍環境感知能力。
DCCS 係統在士兵可穿戴設備上配有的相機、激光傳感器、方向傳感器等,必要時可以摘取下來,用來給一些目標物體進行定位,如一些軍用無人機、軍用飛機以及需要救助的傷員,在其周圍放置 DCCS 係統裝備,可以讓同樣擁有該套係統裝備的部隊迅速收到該目標位置。
新型人造毛發傳感器
中國哈爾濱工業大學材料科學教授何曉東(音譯)以(yi)及(ji)其(qi)同(tong)事(shi)在(zai)這(zhe)方(fang)麵(mian)進(jin)行(xing)了(le)創(chuang)新(xin),他(ta)們(men)研(yan)發(fa)的(de)新(xin)技(ji)術(shu)能(neng)夠(gou)模(mo)仿(fang)人(ren)體(ti)表(biao)麵(mian)的(de)細(xi)微(wei)毛(mao)發(fa),人(ren)類(lei)正(zheng)是(shi)通(tong)過(guo)這(zhe)些(xie)毛(mao)發(fa)將(jiang)感(gan)覺(jiao)信(xin)息(xi)傳(chuan)遞(di)到(dao)皮(pi)膚(fu)神(shen)經(jing)。研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)采(cai)用(yong)30微米的細線代替毛發,他們在矽脂橡膠中嵌入一排細微電線,這排電線的作用就是給人造皮膚帶來外界信息。
當(dang)然(ran),這(zhe)種(zhong)電(dian)線(xian)並(bing)不(bu)會(hui)像(xiang)真(zhen)實(shi)的(de)毛(mao)發(fa)那(na)樣(yang)感(gan)覺(jiao)壓(ya)力(li)或(huo)運(yun)動(dong)變(bian)化(hua)。其(qi)通(tong)過(guo)位(wei)移(yi)來(lai)對(dui)外(wai)界(jie)環(huan)境(jing)變(bian)化(hua)做(zuo)出(chu)判(pan)斷(duan)。電(dian)線(xian)本(ben)身(shen)帶(dai)有(you)少(shao)量(liang)電(dian)荷(he),會(hui)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)小(xiao)型(xing)磁(ci)場(chang)。當(dang)一(yi)個(ge)或(huo)者(zhe)多(duo)個(ge)電(dian)線(xian)被(bei)移(yi)動(dong)時(shi),其(qi)周(zhou)圍(wei)磁(ci)場(chang)就(jiu)會(hui)發(fa)生(sheng)相(xiang)應(ying)變(bian)化(hua)。研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)發(fa)現(xian),這(zhe)種(zhong)設(she)備(bei)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)非(fei)常(chang)高(gao),甚(shen)至(zhi)能(neng)夠(gou)檢(jian)測(ce)到(dao)一(yi)隻(zhi)蒼(cang)蠅(ying)。其(qi)也(ye)能(neng)夠(gou)檢(jian)測(ce)到(dao)物(wu)體(ti)從(cong)表(biao)麵(mian)劃(hua)過(guo),甚(shen)至(zhi)可(ke)以(yi)感(gan)覺(jiao)到(dao)輕(qing)微(wei)的(de)風(feng)。
yanjiurenyuanzhichu,chuangxindeguanjianzaiyusuoxuanzededianxiancaizhi。yanjiurenyuanciqianshiyongtannamiguanlaizhizaorenzaomaofa,danxiaoguobingbulixiang。erciciyanjiutuanduishiyongyoudaodianguhejinzhichengdebolibaoxian。zhezhongcaizhidedianxianrenxingjiaogao,nenggousuiyidajieqiebuhuiduanlie。gaiyanjiutuanduirenwei,zhezhongcailiaodenaiyongxinghejingjixingzuyishiqinenggouzaixianshishijiezhongpuji。
“襪子”溫度傳感器
致力於糖尿病患者健康監測的創企Siren Care研(yan)發(fa)了(le)一(yi)款(kuan)智(zhi)能(neng)襪(wa)子(zi),該(gai)襪(wa)子(zi)通(tong)過(guo)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)來(lai)檢(jian)測(ce)患(huan)者(zhe)是(shi)否(fou)出(chu)現(xian)炎(yan)症(zheng),進(jin)而(er)實(shi)時(shi)檢(jian)測(ce)糖(tang)尿(niao)病(bing)患(huan)者(zhe)健(jian)康(kang)狀(zhuang)況(kuang)。與(yu)之(zhi)前(qian)其(qi)它(ta)公(gong)司(si)開(kai)發(fa)的(de)靴(xue)子(zi)、鞋墊相比,Siren的襪子又更接近皮膚。傳感器被編織到襪子中,可以隨時檢測足部炎症,而探測出的所有信息都會上傳到智能手機上的App上,方便患者隨時了解自身足部情況。
所有的數據都存儲於襪子的傳感器、手機App以及雲盤中。當足部出現損傷時,襪子可以檢測到高溫差,然後App會hui發fa出chu警jing報bao,提ti醒xing患huan者zhe足zu部bu出chu現xian了le問wen題ti。智zhi能neng襪wa子zi雖sui然ran是shi一yi款kuan傳chuan感gan器qi可ke穿chuan戴dai設she備bei,但dan不bu需xu要yao經jing常chang充chong電dian。每mei個ge襪wa子zi的de內nei置zhi電dian池chi都dou充chong滿man電dian量liang,可ke以yi使shi用yong六liu個ge月yue。
貼紙傳感器
據報道,美國研究人員開發出一種類似皮膚貼紙的柔性傳感器,可監測心率和識別語音。該器件的潛在應用包括診斷病情、操縱機器人,以及在沒有手柄的情況下玩電腦遊戲等。例如,用戶隻需說出“上、下、左、右”就可控製吃豆人遊戲,語音識別率可達90%。
據悉,這種新型傳感器類似於一個小的創可貼,隻有20毫米厚,213.6毫hao克ke重zhong,具ju有you足zu夠gou的de靈ling活huo性xing和he可ke伸shen展zhan性xing,可ke穿chuan戴dai在zai頸jing部bu這zhe樣yang的de人ren體ti彎wan曲qu部bu位wei。與yu常chang見jian的de聽ting診zhen器qi傳chuan感gan器qi相xiang比bi,貼tie紙zhi傳chuan感gan器qi所suo使shi用yong的de低di功gong率lv商shang用yong微wei型xing機ji電dian係xi統tong(MEMS)加速度計,被包裹在具有黏性的彈性矽膠中,穿戴性很強。
生物發光傳感器
shengwufaguangchuanganqiqishishiyizhongxinxingdeyanjiushouduan,youmeiguofandebaodaxuedeyizukexuejiatongguoduiyingguangsumeizhezhongshengwumeijinxingjiyingaizaoerfamingchulai。juyanjiurenyuanjieshao,zheyixinxingchuanganqikeyonglaizhuizongdanaozhongdaxingshenjingwangluodeneibuhudongqingkuang。
研究小組領頭人Carl Johnson教授說:“長(chang)期(qi)以(yi)來(lai),神(shen)經(jing)係(xi)統(tong)科(ke)學(xue)家(jia)依(yi)靠(kao)電(dian)訊(xun)號(hao)紀(ji)錄(lu)神(shen)經(jing)元(yuan)的(de)活(huo)動(dong)。該(gai)方(fang)式(shi)雖(sui)然(ran)能(neng)起(qi)到(dao)很(hen)好(hao)的(de)檢(jian)測(ce)效(xiao)果(guo),但(dan)卻(que)隻(zhi)能(neng)用(yong)於(yu)少(shao)量(liang)神(shen)經(jing)元(yuan)。而(er)我(wo)們(men)的(de)新(xin)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)光(guang)學(xue)技(ji)術(shu),同(tong)時(shi)記(ji)錄(lu)數(shu)百(bai)個(ge)神(shen)經(jing)元(yuan)的(de)活(huo)動(dong)。”
可貼式皮膚傳感器
jubaodao,ribenyanjiurenyuanzuixinfamingleyizhonglianjiadexiangchuangketieyibandejichengchuanganqi。zhezhongchuangketiejichengchuanganqishiyizhongkesuiyitiezaishentishangderouxingshebei,nengjiancerentihuodongliang、心跳次數以及紫外線強度等,可用於健康管理和物聯網等領域。
研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)介(jie)紹(shao)說(shuo),可(ke)貼(tie)式(shi)皮(pi)膚(fu)傳(chuan)感(gan)器(qi)以(yi)最(zui)新(xin)開(kai)發(fa)的(de)印(yin)刷(shua)技(ji)術(shu)印(yin)製(zhi)在(zai)薄(bo)薄(bo)的(de)塑(su)料(liao)膜(mo)上(shang),與(yu)以(yi)往(wang)半(ban)導(dao)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)相(xiang)比(bi)成(cheng)本(ben)很(hen)低(di)。從(cong)衛(wei)生(sheng)角(jiao)度(du)考(kao)慮(lv),直(zhi)接(jie)貼(tie)在(zai)皮(pi)膚(fu)上(shang)的(de)薄(bo)膜(mo)部(bu)分(fen)可(ke)一(yi)次(ci)性(xing)使(shi)用(yong),而(er)晶(jing)體(ti)管(guan)等(deng)較(jiao)昂(ang)貴(gui)的(de)電(dian)子(zi)部(bu)件(jian)則(ze)設(she)計(ji)為(wei)可(ke)重(zhong)複(fu)使(shi)用(yong),兼(jian)顧(gu)了(le)使(shi)用(yong)便(bian)利(li)和(he)低(di)成(cheng)本(ben)。
人工光傳感器
近年來,在生物能源相關物質及醫藥品的生產等領域,使用生物的“生物工藝”變得愈發重要,可利用光合作用生產多種物質的藍綠藻的能力備受關注。11月24,東京農工大學宣布,其通過對源自藍綠藻的光傳感器蛋白質實施改造,成功開發出了以紅色光誘導基因表達的“人工光傳感器”。
此次研究成果以利用DNA重組技術設計、創造具有全新功能的生物這一“合成生物學”理念為基礎。通過將此次獲得成功的、使shi利li用yong光guang的de基ji因yin表biao達da控kong製zhi功gong能neng發fa生sheng改gai變bian的de技ji術shu應ying用yong到dao藍lan綠lv藻zao等deng可ke生sheng產chan有you用yong物wu質zhi的de微wei生sheng物wu中zhong,有you望wang使shi具ju有you高gao功gong能neng的de新xin型xing生sheng物wu工gong藝yi的de開kai發fa得de到dao迅xun速su推tui進jin。
小型肌電傳感器
傳chuan感gan器qi因yin其qi處chu在zai采cai集ji數shu據ju的de最zui前qian哨shao,在zai醫yi療liao健jian康kang領ling域yu一yi直zhi是shi個ge重zhong要yao角jiao色se。上shang海hai丞cheng電dian科ke技ji有you限xian公gong司si研yan發fa的de小xiao型xing肌ji電dian傳chuan感gan器qi已yi成cheng功gong應ying用yong在zai了le康kang複fu醫yi療liao和he仿fang生sheng義yi肢zhi,未wei來lai更geng會hui拓tuo展zhan到daoVR/AR,體育健身,人體外骨骼等朝陽產業中。
shanghaichengdianzizhuyanfadejidianchuanganqishiyizhongdianhechuanganqi,juyoucaiyanglvgao,kangganraonengliqiang,lvboxiaoguohaodetedian。qihexinsuanfakeyijiangcaijidaodeyouxiaojidianshujutongguolvbozhuanhuaweiqingxiboxing,ranhoutongguochuliboxingyingyongdaokangfu、健身、VRAR等領域,目前已經通過國家二類醫療器械質量檢測。
總結
傳感器產業發展離不開科研創新,而我國傳感器產業雖然已由仿製、引進逐步走向自主設計、創新發展階段,但傳感器在我國仍有諸多挑戰:高端領域核心技術未掌握,高端人才不足,生產、封裝及測試的自動化、規模化能力低,缺少龍頭企業,對新技術、新產品、新應用的敏感度低。
我國傳感器要提高競爭力還是應該以係統為主,要將傳感器的信號處理、傳輸一起來做,係統要做牽引,從跟蹤仿製、打牢基礎到後來需求方提出係統需求牽引產業發展。
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