2020年最受關(guān)注的傳感器,包括用于物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備的傳感器,它們將很快改變電子行業(yè)。不論是檢測(cè)病人蛋白質(zhì)水平的無聲心臟病檢測(cè)器,還是警告糾正乘員坐姿錯(cuò)誤的椅子,這兩種創(chuàng)新方案都是近期發(fā)明的。而傳感器在電子設(shè)備中起著至關(guān)重要的作用。事實(shí)上,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,傳感器的應(yīng)用也在不斷擴(kuò)展。
根據(jù)行業(yè)報(bào)告,與計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備市場(chǎng)相比,傳感器正在成為最大和增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)。您會(huì)在智能手機(jī),汽車,安全系統(tǒng)甚至咖啡壺等日常物品中找到傳感器!除消費(fèi)類電子產(chǎn)品外,傳感器也是物聯(lián)網(wǎng)(IoT),醫(yī)療,核能,國(guó)防,航空,機(jī)器人技術(shù)和人工智能,農(nóng)業(yè),環(huán)境監(jiān)測(cè)和深海應(yīng)用的組成部分。
一、最新的傳感器正走向智能化
基本上,傳感器是一種接收信號(hào)或刺激并對(duì)其作出響應(yīng)的輸入設(shè)備。如今,某些傳感器在單個(gè)硅芯片中集成了許多傳感元件和讀出電路,從而提供了高精度和多種功能。與此同時(shí),制造商使用先進(jìn)的技術(shù)和方法進(jìn)行信號(hào)處理和轉(zhuǎn)換。
最新的傳感器具有更多功能,包括用戶友好性,可訪問性和靈活性等。因此,通過集成新技術(shù)使傳感器更加智能化,傳感器行業(yè)發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。
普通傳感器仍在許多應(yīng)用中使用。但是微電子學(xué)(MEMS)的創(chuàng)新和進(jìn)步正在將傳感器技術(shù)提升到一個(gè)全新的水平。普通傳感器的功能已通過多種方式擴(kuò)展,現(xiàn)在提供了許多其他屬性。最新的傳感器變得越來越智能,提供更高的精度,靈活性和易于集成到分布式系統(tǒng)中的能力。
智能傳感器使用標(biāo)準(zhǔn)總線或無線網(wǎng)絡(luò)接口相互通信,或與微控制器(MCU)通信。網(wǎng)絡(luò)接口使數(shù)據(jù)傳輸更加容易,同時(shí)也擴(kuò)展了系統(tǒng)。制造商可以診斷傳感器故障,并指導(dǎo)用戶通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程故障排除。
智能傳感器可能由一系列模擬和數(shù)字模塊組成,每個(gè)模塊都提供特定的功能。數(shù)據(jù)處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)功能有助于提高傳感器的可靠性和測(cè)量精度。智能傳感器的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1:智能傳感器結(jié)構(gòu)
二、最新傳感器的常見類型
由于使用的技術(shù)(模擬/數(shù)字)和應(yīng)用的不同,如今傳感器種類繁多。下面將會(huì)介紹一些2020年最新的傳感器,包括物聯(lián)網(wǎng)傳感器,污染傳感器,RFID傳感器,圖像傳感器,生物識(shí)別傳感器,印刷傳感器以及MEMS和NEMS傳感器。
①、物聯(lián)網(wǎng)傳感器
物聯(lián)網(wǎng)傳感器包括溫度傳感器,接近傳感器,壓力傳感器,RF傳感器,熱釋電IR傳感器,水質(zhì)傳感器,化學(xué)傳感器,煙霧傳感器,氣體傳感器,液位傳感器,汽車傳感器和醫(yī)療傳感器等。
這些最新的傳感器連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以進(jìn)行監(jiān)視和控制。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)使用傳感器和互聯(lián)網(wǎng),以其獨(dú)特的靈活性提供增強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集,自動(dòng)化和操作,從而在整個(gè)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)傳感器的全球市場(chǎng)在2015年達(dá)到73億美元。預(yù)計(jì)到2021年將從2016年的近106億美元增長(zhǎng)到478億美元,在2016-21年期間每年以35%的速度增長(zhǎng)。物聯(lián)網(wǎng)傳感器的亞太市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2016年的30億美元增長(zhǎng)到2021年的140億美元,從2016年到2021年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為36.1%。
②、污染傳感器
空氣污染傳感器用于檢測(cè)和監(jiān)視周圍區(qū)域的空氣污染,包括室內(nèi)和室外環(huán)境。盡管存在各種類型的空氣污染傳感器,但這些傳感器中的大多數(shù)都集中在五個(gè)參數(shù)上:顆粒物,臭氧,一氧化碳,二氧化硫和一氧化二氮??諝馕廴緜鞲衅饕话惚容^昂貴,但普通用途的不算太貴。
市場(chǎng)上有能夠檢測(cè)直徑在2.5至10μm(PM10)之間且直徑小于2.5μm(PM2.5)的顆粒物的傳感器。圖2顯示了一個(gè)典型的PM傳感器,它在愛好者和實(shí)驗(yàn)人員中很流行。
圖2:PM2.5 / PM10傳感器
圖3則顯示了Sharp Corporation易于安裝的PM2.5傳感器,其檢測(cè)時(shí)間為10秒。
圖3:PM2.5傳感器
③、RFID傳感器
可以將稻米大小的RFID芯片(圖4)直接插入皮膚下,用作ID卡。在包括非接觸式銀行卡和Oyster卡在內(nèi)的許多產(chǎn)品中,都有使用RFID芯片的趨勢(shì)。在某些情況下,將芯片植入寵物和牛中進(jìn)行監(jiān)視。