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【分享】长寿命传感器

  • 职业游民
    2010/12/18
  • 私聊

物理知识



  • 2010年2月IEEE Spectrum上介绍了两种长寿命传感器。这两种方法都基于压电发电,一个微机电系统(MEMS)悬臂把机械运动转换成电能,而这个悬臂的运动可以用不同的方式来驱动。一种是用放射性同位素,另一种则用环境收集到的振动。所有自供电通信节点必须保持它们的记忆状态,周期性地发送其状态。这需要0.1微瓦到1毫瓦的能量。
    康内尔大学的研究人员用少量镍-63(Ni-63)放射性同位素加入其原子核中的中子做成压电发电器。它可以放射无害的beta粒子,以维持每3分钟5mW的RF脉冲。其寿命可达100年。
    荷兰的一个纳电子研究中心Imac创造了一个无线、自治的温度传感器,如下图所示。用铝氮化合物振动收集器。振动能量收集一般要求在特定频率下1微米的振动。该传感器每15秒可以测量温度,并把数据传到15米以外的基站。但是,这个传感器不能在大气压下封装,必须真空封装才能达到85微瓦。
    这两个方案都被认为是原始创新,工业界尤其看好后一个方案,认为是有前途的。
    这使我想起学科交叉的重要性。在我国,也有人研究过低功耗的传感器,自供电传感器,传感器节点。但是,搞计算机的人提出电源局部供电加控制,搞电子的人提出降低电压、修改电路,搞战略研究的人提出需求,搞材料的人提出CMOS工艺中某些材料的修改。所有这些想法也都不错,就是形不成像上面说的那样的长寿传感器方案,并用实验证明其可行性。我们的研究老给我一个感觉,浮在上面,或者隔靴搔痒,类比的东西比较多,纸面上说说的东西比较多。最近,我在审一篇国内文章,谈软件容错。他不谈真正的软件容错技术,而是研究各种软件容错方法之间的调度算法。你软件容错方法一个都没研究,你怎么选择、调度呢?只能是纸面上的空谈。

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  • 职业游民

    第1楼2010/12/18


    英国研究人员8月16日说,他们制造出了世界上最小的超声波传感器。它是如此微小,以至于可以在一根头发丝上排成队列。这一成果可广泛用于探索细胞内部等微观环境。

    英国诺丁汉大学当天发布公报说,该校应用光学研究小组制造出了这种微型超声波传感器。它比现有的超声波传感器要小许多,500个这种传感器排在一起才会达到一根头发丝的宽度。它同时具有超声波特性和光学特性,在感知到超声波时会微微变形,这种变形可以被照射它们的激光所探测到,从而获得超声波的信息;反过来,如果对它发出一个激光脉冲,它也可以受激向外发出超声波,探测目标对象。

    研究人员马特·克拉克说,纳米技术的兴起带来了对微型超声波探测器的需求,他们开发的新设备将超声波探测技术推广到了纳米尺度上。目前人们比较熟悉的超声波应用是医疗检查,这种新型设备就可以用来对一个细胞的内部进行超声波检查,提供过去难以获得的生理信息。

    此外,这种超声波传感器的分辨率也很高,它所用的声波频率超出了可见光的频率,因此在理论上它可以获得比最好的光学显微镜还要清晰的图像。

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  • 职业游民

    第2楼2010/12/18



    可乐丽开发出根据形变产生电压的传感器





    图1:新开发的聚合物传感器
    图2:将传感器变弯的情景
    图3:弯曲度与产生电压的关系
    图4:变形状态下产生的电压
      日本可乐丽开发出了弯曲时会产生电压的薄膜状聚合物传感器(Polymer Sensor)。其电压相对于传感器本身的变形量而增减,在变形期间除可保持几乎一定的电压输出外,还无需使用电源。设想用于医疗设备以及各种输入装置等,推测市场规模为全球年销售额约1000亿日元。

      新开发传感器所用的高分子材料,来自于可乐丽此前开发的高分子设计与合成技术。具有非常高的柔软性和加工自由度,可相应于用途和所需电压值,改变传感器的形状和大小。由于可以检测出弯曲时的角度,因此可乐丽认为其可用作检测对象物的动作及凹凸变化的传感器。

      作为具体用途,可乐丽列举了以下两个领域:(1)健康监测(Health Monitoring)领域以及(2)输入设备领域。(1)是设想在预防医疗、看护、康复训练以及运动等方面,直接将其贴在人体上或者使其与衣服成一体使用。(2)是计划用于游戏、玩具、电子产品以及汽车电装品等上可弯曲、扭转等感觉操作的输入设备以及作柔软性高的开关等用途。此外,通过将多个传感器排列为矩阵状,还可检测并描画出目标物体的凹凸形状。据称,在这方面的具体用途有动作捕捉(Motion Capture)用传感器以及机器人用皮肤型变形传感器等。

      可乐丽将在“Sensor Expo Japan 2010”(会期:2010年11月24~26日,地点:东京有明国际会展中心)上展出此款新型传感器。(记者:高野 敦)
    聚合物传感器压电聚合物(PolyVinylidene DiFluoride,PVDF)压电陶瓷(Lead Zirconate Titanate,PZT)变形测量传感器
    输出信号电压电压电压电阻变化
    弯曲变形量的检测×××
    变形状态下的信号稳定性××
    压力的检测×
    柔软性×
    工作时的电源不需要不需要不需要需要



    标签:传感器 根据 开发

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  • 职业游民

    第3楼2010/12/18

    呵呵,自己沙发一个

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  • 天涯就是天地

    第4楼2010/12/18

    这个对长寿真有用?

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  • qianghua_ustc1

    第5楼2010/12/18

    是个好产品,应该有很大的应用前景!

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  • 熊猫宝宝

    第6楼2010/12/19

    有实际应用过/

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  • 清水寒烟

    第7楼2010/12/20

    没看出来怎么个长寿法啊?

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  • 戈壁明珠

    第8楼2010/12/20

    应助达人

    镍-63(Ni-63)放射性同位素加入其原子核中的中子做成压电发电器。它可以放射无害的beta粒子,以维持每3分钟5mW的RF脉冲。其寿命可达100年,寿命是足够长了,
    镍-63(Ni-63)在气相中有,没想到还能做这个。

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  • 青林

    第9楼2010/12/22

    有可能是忽悠人!

    天涯就是天地(tianyamzn) 发表:这个对长寿真有用?

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  • 平凡人

    第10楼2010/12/23

    现在还应该是在研发阶段,有没有实用性还要靠实验来证明。

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