傳感器是一種感應和轉換設備,它可以檢測到溫度、聲音、光和其他信息,然后將其轉換為機器上的電流、電壓(等電信號)等。有了它,人類生產的機器就可以實現智能化。讓我們來看看微型傳感器技術的發展趨勢。
(1)系統化。
系統化是指根據信息理論和系統理論的要求,應用工程研究方法,強調傳感器和傳感技術發展的系統性和協調性,而不考慮傳感器或傳感技術作為單獨的設備或技術。
傳感器是信息識別和處理技術的重要組成部分,傳感技術與計算機技術和通信技術相協調發展。必須系統地考慮傳感技術、計算技術和通信技術之間的獨立性、融合性和依賴性。智能網絡傳感器是這一發展趨勢的主要標志之一。
(2)創新。
創新主要包括利用新原理、新效應、新技術。
例如,使用納米技術來制造納米傳感器。與傳統傳感器相比,尺寸減小、精度提高、性能大大提高,為傳感器的生產提供了許多新的方法。
利用量子效應開發一種測量敏感的量子傳感器,如共振隧道二極管、量子陷阱激光器、量子干涉部件等,具有高速(比電子敏感器件快1000倍)、低能耗(能耗比電子敏感器件低1000倍)、盜竊、高集成、高效率等優點。
利用新材料開發新的傳感器。如鈀納米112傳感器、金納米聚合物傳感器、碳納米聚合物傳感器、電阻應變納米壓力傳感器等。
利用納米材料的巨大磁阻效應,科學家們開發了各種納米磁敏感傳感器。開發特殊用途、特殊環境、特殊工藝的傳感器。如高溫、高壓、耐腐蝕、強輻射等環境F傳感器。
傳感器采用3D打印技術。柔性傳感器、量子傳感器等。
(3)微型化。
在自動化和工業應用領域,傳感器本身的體積越小越好。
傳感器的微型性是指敏感元件的特征尺寸為毫米(mm)-微米(um)-納米(nm)傳感器。該傳感器具有尺寸微型性和性能優越性、元素集成和用途多樣性、功能系統和結構復合性。
傳感器的微型化不僅是一種具有新機制、新結構、新功能和新功能的高科技微型系統。其制備工藝包括MEMS技術、1C技術、激光技術、精密超細加工技術等。
(4)智能化。
智能傳感器是指具有記憶、存儲、思維、判斷、自我診斷等人工智能的傳感器。其輸出不再是單一的模擬信號,而是微處理器后的數字信號,甚至具有執行控制功能。
技術發展表明,數字信號處理器(DSP)將促進許多新一代傳感器產品的發展。隨著5G通信、大數據、AR、VR、云計算的發展,以及機器人內部驅動、人工智能等新技術的應用,世界從原來的電力時代進入了智能時代,傳感器也迎來了一個新的智能時代。
哲學傳感器廣泛應用于消費電子、新型高端汽車、工業檢測與控制、智能醫療、智能農業、智能交通等領域。
圣何塞的Accenture實驗室開發了一種叫做智能塵埃的傳感器。該傳感器非常小,可以測量溫度、濕度、光和其他參數。該傳感器嵌入微處理器、軟件代碼和無線通信系統,可噴灑在樹上或其他物體上。當檢測到異常時,它可以發出信號并監測該區域。
(5)無源化。
大多數傳感器都是從非功率轉換為功率的,這與電源是不可分割的。在野外或遠離電網的地方,電池或太陽能經常被用來供電。開發微功耗無源傳感器是不可避免的發展方向,節約能源,提高系統壽命。
(6)網絡化。
網絡化是指傳感器在現場實現TCP/IP協議,使現場測控數據接近網絡,在網絡范圍內實時發布和共享信息。使網絡傳感器成為一個獨立的節點,關鍵是標準化網絡接口。目前有有線網絡傳感器和無線網絡傳感器。
無線傳感器網絡是一種智能自治測控網絡系統,由布置在無人值守監控區的微小傳感器節點組成,具有通信和計算能力,根據環境獨立完成指定任務。無線傳感器網絡是一種測控網絡。
(7)產業化。
加快傳感器從研發到工業生產的發展模式的形成,揭示傳感器工業化規律、成本和價格之間的辯證關系。工業化是中國傳感器真正走出象牙塔的關鍵一步。