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传感器竟这么重要?现代科学技术没了它可不行

导读: 国内智能传感器市场中,本土企业竞争力较弱,跨国公司占据了87%的市场份额。不过,中国智能传感器产业生态也趋于完备,设计制造,封测等重点环节均有骨干企业布局。

1、新品相继推出

如今,“没有传感器就没有现代科学技术”已然成为全世界公认的观点,各国将传感器提到了较高的位置,在发展传感器产业方面任谁也不想落后于人。

中国科学院深圳先进技术研究院与英国班戈大学等合作,成功研制出首个基于黑磷的光纤化学传感器,实现对重金属离子的超灵敏检测。据悉,这是该研究团队首次将黑鳞和倾斜光纤光栅相结合,新型的超灵敏化学传感器由此诞生。黑磷新型光纤传感器的成功研发,将为化学和生物传感提供一个优越的光学检测平台,从而推动黑磷化学生物传感器的应用研究进程。

在中科院研究成果公之于众的同时,韩国科学技术研究院也有了新收获。韩国科学技术研究院联合延世大学利用二维二硒化钨纳米单芯片和一维氧化锌氧化物半导体纳米线的混合维空间双层结构,开发了可以感知从紫外线到近红外线光的光电二极管器件。

该研究结果发表在国际学术杂志《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)上。研究组使用的二维元件具有光回应性能强、洞迁移率高的特性,是P型半导体元件。一维氧化锌纳米线是目前最好的一维纳米半导体之一,具有电子迁移率高的特性,有望应用于高性能电子元件N型半导体元件。将一维二维混合后形成了混合维空间双层结构(PN型),研制出光电二极管元件。

研究组表示,该研究成功实现了二维图像,今后有望广泛应用于新一代图像传感器元件。

曼彻斯特大学的研究人员近日已经设计出嵌入射频识别系统(RFIDs)的石墨烯传感器,它将有可能彻底改变物联网。这种新的开发可以提供各种应用,如对于对湿度、食品安全、保健和核废料十分敏感的制造工艺实现无电池智能无线监控。

此外,像牛津大学也研发出新型智能MOF光子传感器;德国则研制出一种量子传感器,可以用于微磁场中。

2、主要应用

智能传感器已广泛应用于航天、航空、国防、科技和工农业生产等各个领域中。例如,它在机器人领域中有着广阔应用前景,智能传感器使机器人具有类人的五官和大脑功能,可感知各种现象,完成各种动作。

在工业生产中,利用传统的传感器无法对某些产品质量指标(例如,黏度、硬度、表面光洁度、成分、颜色及味道等)进行快速直接测量并在线控制。而利用智能传感器可直接测量与产品质量指标有函数关系的生产过程中的某些量(如温度、压力、流量等),利用神经网络或专家系统技术建立的数学模型进行计算,可推断出产品的质量。

随着传感器产品与技术的深入发展与不断突破,传感器应用市场持续深化。其中,指纹识别与自动驾驶领域一直被业界看好,而机器人以及医疗行业或许将成为未来传感器发展的新兴沃土。

具体来看,在自动驾驶领域,由于汽车车体本身空间有限,普通的传感器显然难以满足时代提出的新需求,这时候智能传感器的优势便凸显出来。相较于传统传感器,智能传感器不仅可实现精准的数据采集,而且能将成本控制在一定范围内。另外,其自动化能力以及多样化功能也为智能传感器加分不少。

例如谷歌汽车,除了激光扫描仪用到传感器之外,摄像头、雷达、惯性等部件/系统也都使用了传感器技术。目前,比较常见的用于自动驾驶汽车上的传感器有激光雷达、图像传感器、毫米波雷达等。

自动驾驶只是传感器应用场景之一,另一大被看好的应用市场便是指纹识别。近两年,智能手机的发展速度十分迅猛,而搭载指纹识别已经成为众品牌智能手机的必备功能。有关数据显示,2016年指纹传感器直逼7亿个,复合年均增长率超133%。

随着智能手机、可穿戴设备、智能门锁等搭载指纹识别的智能化产品的持续发展,指纹传感器市场将迎来更光明的发展前景。

3、多项行业标准

规范市场秩序是产业健康发展的重要保障,传感器市场也不例外。在现有人才、市场、技术等基础资源之上,要想加快传感器发展进程,利好政策的出台以及行业标准的制定必不可少。

在过去几年中,有关传感器产业发展的相关政策不胜枚举。比如2011年中国电子元件协会发布的《中国电子元件“十二五”规划》;在2012年工信部颁布的《物联网“十二五”规划》中也重点提到了发展微型和智能传感器、无线传感器网络的相关工作。

2015年,“中国制造2025”战略也再次提及,为传感器产业发展指明了方向;后在2016年7月,《“十三五”国家科技创新规划》出台,强调新型传感器的研发创新。

进入2018年,系列行业标准的实施将继续为传感器行业“保驾护航”。于2017年,国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会批准了203项国家标准和10项国家标准外文版。据悉,这些新标准将于2018年实施,其中涉及多项仪器仪表标准,包括智能传感器、智能记录仪表、智能流量仪表等。

随着多项新国家标准的落地,传感器产业将迎来一个新的成长时代,除了智能化、数字化等发展趋势外,标准化或许将成为传感器发展的标签之一。

产品/技术的突破性进展,应用场景的持续深入,行业标准的陆续出台,上下游市场需求的不断提升,都推动着传感器产业日益走向成熟,这或许就是智能传感器被称为21世界极具影响力的高新技术的原因。

4、产业链

智能传感器是具有信息处理功能的传感器,其最大的价值就是将传感器的信号检测功能与微处理器的信号处理功能有机地融合在一起。

国内智能传感器市场中,本土企业竞争力较弱,跨国公司占据了87%的市场份额。不过,中国智能传感器产业生态也趋于完备,设计制造,封测等重点环节均有骨干企业布局。

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