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微型傳感器刮起熱潮智能化、多功能成發(fā)展方向

作者： 2020年11月23日來源：全球化工設(shè)備網(wǎng) 瀏覽量：

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近日，俄羅斯托木斯克理工大學(xué)與托木斯克國立大學(xué)開發(fā)出了評估食品、生物活性食品添加劑和藥酒的抗氧化活性方法——一種微型家用傳感器。這類傳感器是一種透明聚合物，當(dāng)與抗氧化劑

　　近日，俄羅斯托木斯克理工大學(xué)與托木斯克國立大學(xué)開發(fā)出了評估食品、生物活性食品添加劑和藥酒的抗氧化活性方法——一種微型家用傳感器。這類傳感器是一種透明聚合物，當(dāng)與抗氧化劑液體接觸時會變色，它可以幫助任何人確定食品的抗氧化劑用途。此外，該傳感器還與現(xiàn)代分析設(shè)備相容，日用測量結(jié)果可以在實(shí)驗(yàn)室中多次復(fù)查。

　　微型傳感器知多少

　　和傳統(tǒng)的傳感器相比，微型傳感器具有許多新特性，它們能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)傳感器的不足，具有廣泛的應(yīng)用前景，越來越受到重視。下面就讓小編帶大家了解一下微型傳感器的結(jié)構(gòu)和原理，以及微型傳感器的基本性能特點(diǎn)。

　　微型傳感器不是傳統(tǒng)傳感器簡單的物理縮小的產(chǎn)物，而是以新的工作機(jī)制和物化效應(yīng)，使用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝兼容的材料，通過MEMS加工技術(shù)制備的新一代傳感器件，具有小型化、集成化的特點(diǎn)，可以極大地提高傳感器性能。在信號傳輸前就可放大信號，從而減少干擾和傳輸噪音，提高信噪比。在芯片上集成反饋線路和補(bǔ)償線路，可改善輸出的線性度和頻響特性，降低誤差，提高靈敏度。可以在一塊芯片上集成敏感元件、放大電路和補(bǔ)償線路。可以把多個相同的敏感元件集成在同一芯片上；具有良好的兼容性，便于與微電子器件集成與封裝。并且利用成熟的硅微半導(dǎo)體工藝加工制造，可以批量生產(chǎn)，成本非常低廉。

　　微型傳感器目前的進(jìn)步方向是逐漸智能化，讓傳感器具有自診斷、自校準(zhǔn)、自補(bǔ)償功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對信息的存儲和記憶，能夠完成多傳感器多參數(shù)混合測量和對信號數(shù)據(jù)的實(shí)時處理，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的輸出。

　　微型傳感器與AR 眼鏡的故事

　　AR眼鏡已經(jīng)成為一個家喻戶曉的名詞。早前，AdHawk曝光了由微機(jī)電芯片制造而成的動作追蹤傳感器，這款微型傳感器可以用于眼球追蹤，但是在功耗和體積上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于目前的紅外攝像頭解決方案。而眼球追蹤技術(shù)則是視點(diǎn)渲染技術(shù)的基礎(chǔ)，后者能夠大幅提高VR/AR內(nèi)容畫面渲染的速度和效率，降低這個過程對硬件的需求，讓VR和AR設(shè)備小型化成為可能。

　　在眼球追蹤領(lǐng)域，目前最主流的解決方案是用紅外攝像頭捕捉用戶的眼球動作。而由于紅外攝像頭的體積很難做小，所以相關(guān)眼球追蹤套件往往會做成帶有較厚邊框的鏡片，或者嵌套在筆記本前方。由于攝像頭的功耗較高，這也意味其嵌入的設(shè)備必須有較大電量供應(yīng)，往往需要設(shè)備必須有線連接。而AdHawk使用微機(jī)電技術(shù)生成的芯片非常微小，由這些芯片制成的微型傳感器，其大小能做到類似一個沙粒，體積非常小。在工作原理上，這些微型傳感器能夠用一種低能量光線掃描用戶的眼球，其掃描速度是傳統(tǒng)的紅外攝像頭的10倍以上。傳感器測量反射光線，并因此輸出科研級別的高精度眼球坐標(biāo)。拜微機(jī)電技術(shù)所賜，這款微型傳感器的功耗非常低，一塊紐扣電池的電量足夠支撐傳感器工作整整一天。

　　AdHawk的微型傳感器無疑會促進(jìn)眼球追蹤技術(shù)快速成熟，后者也是視點(diǎn)渲染技術(shù)的關(guān)鍵。而當(dāng)視點(diǎn)渲染成為可能，則VR和AR設(shè)備的顯示將更輕松，可能小型低耗的處理器就能實(shí)現(xiàn)所有功能，那么VR和AR設(shè)備的體積就能變得更小。

　　微型傳感器的未來發(fā)展趨勢

　　目前微型傳感器技術(shù)日漸成熟，可以制作各種能敏感和檢測力學(xué)量、磁學(xué)量、熱學(xué)量、化學(xué)量和生物量的微型傳感器。由于基于MEMS技術(shù)的微型傳感器在降低汽車電子系統(tǒng)成本及提高其性能方面的優(yōu)勢，它們已開始逐步取代基于傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的傳感器。

　　1.微型傳感器的智能化

　　目前，微型傳感器更趨向于具有自診斷、自校準(zhǔn)、自補(bǔ)償功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對信息的存儲和記憶，能夠完成多傳感器多參數(shù)混合測量和對信號數(shù)據(jù)的實(shí)時處理，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的輸出。智能微型傳感器可以從根本上改變傳統(tǒng)傳感器功能單一的狀況，把對物理信號的探測、分析和數(shù)字化處理集成。不僅使傳感系統(tǒng)的性能得到極大地提高，而且能夠簡化傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，大大降低成本。如今，在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)微型傳感器初步智能化的基礎(chǔ)上，人們正利用模糊理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)力圖實(shí)現(xiàn)微傳感器智能化的更高形態(tài)—分布式網(wǎng)絡(luò)化。

　　2.微型傳感器的多功能化

　　借助于敏感元件中不同的物理結(jié)構(gòu)或化學(xué)物質(zhì)及其各不相同的表征方式，用單獨(dú)一個傳感器系統(tǒng)來同時實(shí)現(xiàn)多種傳感器的功能，這是目前微型傳感器技術(shù)一個全新的發(fā)展方向。多功能微型傳感器可以對多種物理量進(jìn)行探測。比如，微型數(shù)字式三端口傳感器就是同時采用熱敏元件、光敏元件和磁敏元件進(jìn)行組配，從而達(dá)到探測多種信號目的，這種組配方式的傳感器不但能夠輸出模擬信號，而且還能夠輸出頻率信號和數(shù)字信號。

　　多功能微傳感器在許多應(yīng)用領(lǐng)域中可以全面而準(zhǔn)確的反映客觀對象。對它的研究多集中在觸覺敏感、嗅覺傳感以及視聽辨別等各類仿生傳感器上，比如由PVDF 材料、無觸點(diǎn)皮膚敏感系統(tǒng)以及橡膠觸覺傳感器等組成人造皮膚觸覺傳感器等。

　　當(dāng)前技術(shù)水平飛速發(fā)展下，傳感器系統(tǒng)正向著微小型化、智能化、多功能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向進(jìn)展。今后的傳感器系統(tǒng)必將變得更加微型化、綜合化、多功能化、智能化和系統(tǒng)化。在各種新興科學(xué)技術(shù)呈輻射狀廣泛滲透得當(dāng)今社會，進(jìn)一步得到社會各界得普遍關(guān)注。

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