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工业制造中有哪些传感器比较热门?

时间:2021-04-30 点击次数:

最新的传感器,包括物联网和可穿戴设备,将在2020年前快速改变电子产业。不管是检测病人蛋白质水平的静音心脏测试仪,还是为纠正错位的乘客发出警告,这两项新发明都是新近发明的。感应器在电子装置中起着重要作用。事实上,随着科学技术的进步,传感器的应用越来越广泛。


根据行业报告,相对于计算机和通信设备市场,传感器是目前规模最大,发展最快的。在日常生活中,你会发现传感器,如智能手机,汽车,安全系统,甚至是咖啡壶!除消费电子外,传感器在物联网,医疗,核能,国防,航空,机器人和人工智能,农业,环境监测和深海应用等领域都有着重要的作用。

首先是传感器的智能化。

基本上,感应器是一种输入装置,接收信号或刺激,并对之作出反应。如今,一些传感器将许多感测元件和读出电路集成到一个硅片中,实现了高精度和多功能。制造商还采用了先进的信号处理与转换技术与方法。

新型传感功能更加丰富,包括使用方便,使用方便,灵活等等。新技术的集成,提高了传感器的智能化水平,使传感器行业发生了翻天覆地的变化。

普通传感器仍在许多应用场合使用。但是微电子技术(MEMS)的创新和发展,正在将传感器技术带到一个全新的高度。通常传感器的功能可以通过多种方式进行扩展,现在提供了许多其他功能。这种新型传感器变得更加智能,提供更高的精度,灵活性和易于与分布系统集成的能力。

利用标准总线或无线网络接口,智能传感器既能与其他单片机进行通信,又能与其他单片机进行通信。该网络接口使数据的传输更加方便,同时系统还可以扩展。制造商可以通过计算机网络诊断传感器故障,并指导用户进行远程故障诊断。

一台智能传感器可以包含一系列模拟和数字模块,每个模块都有其特定的功能。通过数据处理、模数转换等功能,提高了传感器的可靠性和测量精度。图1展示了典型的智能传感器结构。

图一:结构的智能传感器。

最近常用的一种传感器。

由于所使用的技术(模拟/数字)不同,目前有各种各样的传感器。2020年有几个最新的传感器,包括物联网传感器,污染传感器,RFID,图像,生物识别,印刷,MEMS和NEMS传感器。

首先是物联网传感器。

它包括温度传感器,近距离传感器,压力,射频,红外线,热释电,水质,化学,烟,气体,液位,汽车,医疗等领域的物联网传感器。

新近的传感器通过计算机网络连接到监视系统。物联网系统由于其独特的灵活性,通过传感器和因特网提供增强的数据收集、自动化和操作,因而在整个行业中得到了广泛的应用。

物联网传感器的全球市场在2015年达到73亿美元。预计到2021年,这个数字将达到478亿美元,比2016年的将近106亿美元增加了35%,而且在2016-2011年之间每年都在增长。亚太传感器市场预计年复合增长率为36.1%,从2016年的30亿美元增长到2021年的140亿美元。

二是污染传感器。

空气污染传感器主要用于检测和监测室内和室外周围空气污染状况。尽管有各种各样的空气污染传感器,但它们主要集中在五个参数上:微粒,臭氧,一氧化碳,二氧化硫和一氧化二氮。空气污染传感器通常价格较高,但一般使用的成本较低。

现在市场上有各种传感器能够检测出直径在2.5微米到10微米(PM10)之间、直径小于2.5微米(PM2.5)的颗粒。图2显示了一个典型的PM传感器,它在爱好者和实验者中非常流行。

第二组:PM2.5/PM10传感器。

图3显示了SharpCorporation轻松安装PM2.5传感器的10秒时间。

图3:PM2.5传感器

③RF识别传感器。

米大的RFID芯片(图4)可以直接插入皮下,作为识别卡使用。射频识别芯片已广泛应用于许多产品,包括非接触式银行卡和Oyster卡。在一些案例中,这种芯片被植入宠物和牛群中进行监测。

图4:颗粒级RFID芯片。

㈣穿戴式传感器。

穿戴式传感器包括医疗传感器,GPS,惯性测量设备和光学传感器等。穿戴式传感器使用先进的技术和微型电路,现已可部署在数字健康监测系统中。

传感器还集成到了不同的配件中,比如衣服、腕带、眼镜、耳机和智能手机。据IDTechEx报道,到2022年,光学,IMU和GPS传感器将占据传感器市场的半壁江山(图5)。

图片五:可穿戴设备

皮带式应用和物联网有望在全球传感器市场上取得两位数增长。由于生产成本的降低和传感器功耗的降低,大多数传统的有线连接将被无线传感器所替代,并在将来集成到无线网络中。

成像式传感器的发展

智能机器的摄像机是图像传感器的最佳范例——图像传感器检测和传输构成图像的信息。数字图像正在迅速取代模拟图像,目前大多数数码相机使用CMOS传感器以提高速度和降低功耗。

图像传感器也可用于自动门。

第六图:图像传感器。

第七,生物传感器。

其中最常用的是生物识别指纹模块。R30x指纹模组深受爱好者和实验者的喜爱。在高通,指纹传感器包括用于显示、玻璃和金属、指向性手势检测和屏幕匹配的传感器。

第八,印刷式传感器。

在柔性衬底上使用印刷传感器的技术现在越来越流行。新一代的打印机传感器将支持从人机接口到环境感知等多种应用。根据IDTechEx报道,到2027年,印刷式传感器的市场将达到76亿美元。

印刷传感器结构简单,只需几个电极,其他传感器复杂,需要多层沉积。它们的共同点是可以在塑料基板上制作,具有机械弹性、厚度大、重量轻等优点。

③超声传感器。

超声波传感器通过发射超声波,把被反射的声音转换为电子信号,从而测量目标距离。超声波比声音传播更快,而且可以产生效应。

③无源红外线传感器。

无源红外传感器可以测量视野中物体发出的红外(红外)光。

⑧湿度传感器

可以被测量的湿度传感器(或湿度计),湿度和空气温度的测量和报告。当空气温度一定时,空气中水分含量最高的部分称为相对湿度。空气湿度是影响人们追求舒适生活的重要因素。

微电子学与电子系统。

微机电系统(MEMS)由1至100微米大小的部件组成。微传感器和微致动器是其中最引人注目的元素。

微电子学一体化控制的MEMS设备,从结构简单到带有多种运动元件的极端复杂的机电系统,一应俱全。也就是说,MEMS传感器是一种精密设备,其中机械部件、微型传感器和信号调节电路都是用一小片硅片制成的。

微机电系统一般由机械微结构,微致动器,微传感器,微电子等组成。图7显示了MEMS设备的框图。

图7:MEMS结构图

微型传感器可通过测量热、化学、电气或机械等信息对系统环境变化进行监测。微执行机构处理这些变量,微执行机构根据环境的变化而工作。

现在市场上有几种常见的MEMS传感器:

MEMS加速表。它可以测量加速时的静态和动态作用力。它的主要类型是硅容量,压阻,热加速计。

MEMS加速度计可以用于智能手机中的多种控制,包括横向和纵向模式切换,防模糊捕获和口袋模式操作。

第二,MEMS陀螺。要检测的物体角速度。利用MEMS陀螺仪和方向盘传感器对车辆稳定性侧翻状态进行检测。


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