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盘点近期传感器在社会领域的创新应用

导读: 研制新型传感器,对于社会生产、经济交往、科学技术和日常生活中自动测量和自动控制的发展,以及人类观测研究自然界的深度和广度都具有重要的实际意义。新型传感器将会更多应用在人们有待突破的行业,传感器技术创新永远是传感器研究员孜孜不倦的追求。

研制新型传感器,对于社会生产、经济交往、科学技术和日常生活中自动测量和自动控制的发展,以及人类观测研究自然界的深度和广度都具有重要的实际意义。新型传感器将会更多应用在人们有待突破的行业,传感器技术创新永远是传感器研究员孜孜不倦的追求。

近期,伴随着传感器技术的频繁突破,传感器进一步满足社会大领域的最新需求。在光学生物传感器、光纤传感器、细菌传感器多个方面体现的尤为突出。

新型生物传感器:监测感染性病毒

近期,俄罗斯科学家开发出了一种新的激光技术,用于制造新颖的光学生物传感器,这种传感器能够在几秒钟内识别感染性疾病。该装置通过红外光来显示有害的细菌和病毒,可以在大型的交通枢纽,如机场等需要不断监测大量的客流的环境下得到广泛应用。

这种新的生物传感器的另一个优点是它的灵敏度。“光学生物传感器,使用我们的技术可以检测单个细菌,”Sergey Kudryashov说,他是机械与光学大学激光技术与仪器学院和列别捷夫物理研究所气体激光器实验室的领导研究员。“在一些公共机构,如幼儿园、学校内传染病的早期诊断,特别对于高校的季节性流行病有很好的帮助。对于在传染病医院的医生来说,这种技术可以是一个宝贵的资产,可用于早期和更快的诊断。”

科学家们希望在未来,由于较低的生产成本和快速的制造工艺,以及更常见的基板材料的使用,新的光学生物传感器平台将得到广泛的实际应用。此外,根据研究人员的说明,一旦光谱库被校准,传感器将能够识别不仅是致病微生物的类型,且会包括它们的近似类型。

光纤激光传感器:结构健康监测

近日,来自美国海军研究实验室(NRL)光学科学部与材料科学部的研究人员合作,成功地使用分布式反馈光纤激光声发射传感器检测出了铆接搭接接头中裂纹产生的声发射信号。这种嵌入式的传感器可以用于解决铆接件周期性“微动磨损”的声事件以及检测来自裂纹的声发射信息。对搭接处的延时成像,将可以使观测到的断裂与测量的信号之间建立起关联。

除了裂纹检测,这种光纤激光传感器还能够有效检测冲击损害影响,此外,该传感器还具有能够与现有光纤应变和温度传感系统进行集成的潜力。这为满足现场结构健康监测体系的操作安全要求提供了一种多参数传感能力,值得一提的是,这还将显着降低整体的成本费用。

研究员强调这项技术将有可能应用在除军事领域以外的许多方面。“我们的研究及应用重点是海军等国防方面,例如飞机、舰船和潜艇等。如果一些桥梁或者建筑物结构中含有易受疲劳和失效影响的关键部件,那么该技术同样可以用于对这些结构进行连续监测”。目前,还没有其它的本征型光纤传感器能够与光纤激光声发射传感器在实验室中测试所达到的性能相匹敌。

细菌传感器:检测内分泌干扰物

接触内分泌干扰物(endocrine-disrupting chemicals, EDCs)与肥胖和癌症等疾病相关联。EDCs是干扰天然的激素受体的化合物。它们存在于多种消费品中,比如双酚A(bisphenol A, BPA)能够在一些塑料容器中发现。在一项新的研究中,来自美国加州大学伯克利分校的研究人员利用大肠杆菌开发出一种新的方法来检测EDCs。

这些研究人员报道,这种传感器能够检测具有不同结构的EDCs,包括BPA和己烯雌酚。他们也测试了这种传感器是否能够检测消费品中的EDCs。他们比较了塑料婴儿奶瓶(尽管它的标签上标注不存在BPA,但是当经微波炉加热时,它确实会释放EDCs)和玻璃瓶。在对这两种瓶子进行微波炉加热10次每次加热两分钟后,他们能够检测到这种塑料婴儿奶瓶存在显着的雌激素活性,但是这种玻璃瓶不存在。

如今,这些研究人员希望对这种传感器进行改造,以便也能够检测其他的环境化学物。

纵观分析,随着技术研发的持续深入,成本的下降,性能和可靠性的提升,在物联网、移动互联网和高端装备制造快速发展的推动下,传感器的典型应用市场发展迅速。

我国传感器应对国外市场的压力,挑战激烈的市场竞争,未来传感器产业的发展倾向于三大领域,其一是以工业控制、汽车、通讯、环保为重点服务领域,以传感器、弹性元件、光学元件、专用电路为重点对象,发展具有自主知识产权的原创性技术和产品;其二,以增加品种、提高质量和经济效益为主要目标,加速产业化,使国产传感器的品种占有率达到70%——80%,高档产品达60%以上;其三是以MEMS工艺为基础,以集成化、智能化和网络化技术为依托,加强制造工艺和新型传感器和仪表元器件的开发,使主导产品达到和接近国外同类产品的先进水平。

随着现代科技技术的高速发展,人们生活水平的迅速提高,传感器技术越来越受到普遍的重视,它的应用已渗透到国民经济的各个领域。传感器产业化发展迎来前所未有的机遇,值得一提的是,国家对科技软实力的突出重视为传感器技术突破创造了极为俱佳的创新温床,期待传感器产业在新年伊始能开创良好的开头。

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