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料仓传感器

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料仓传感器相关的资讯

  • 智能医疗器械性能分析系统入选山东省智能传感器领域应用示范项目
    喜 报近日,山东省工业和信息化厅发布的《山东省工业和信息化厅关于发布2022年电子信息行业重点领域解决方案和应用示范项目的通知》获悉,德瑞克仪器股份智能医疗器械性能分析系统被确定为山东省智能传感器领域应用示范项目。山东德瑞克仪器股份有限公司获国家认定高新技术企业、山东省和济南市“专精特新"企业、济南市瞪羚企业等多项荣誉称号,技术创新方面一直引导检测仪器行业的发展,“不断创新"贯穿着德瑞克公司发展历程。面对疫情影响,公司全力确保各项防疫措施落实到位,密切关注市场动态,准确把握市场需求变化和发展趋势,以科技助力疫情防控,推出移动移动方舱系列产品,便民核酸检测采样亭、采样车,全自动核酸检测仪、文件消毒柜等系列产品,为疫情防控提供强有力的技术保障。为加快推动我省电子信息产业发展,根据《山东省“十四五"制造强省建设规划》《山东省推动智能传感器产业发展行动计划(2021-2023年)》《山东省推动虚拟现实产业高质量发展三年行动计划(2022-2024年)》等文件精神,山东省工业和信息化厅开展了此次全省电子信息产业高质量发展重点项目评选工作,经自愿申报、各市推荐、专家评审和网上公示,全省共计选出28项虚拟现实领域的解决方案、24项智能传感器领域应用示范项目并对外公布。
  • 为什么越来越多人选择工业温湿度传感器?
    温湿度产品在现代的应用非常广泛,机房、工业、农业、仓储等都离不开温湿度管理,特别是在实时记录温湿度变化的工作中较为广泛,温湿度传感器可以根据所记录的数据,对各个不同的领域进行科学有效的分析、管理。随着传感器技术的日渐成熟及社会的发展,信息技术、工业、农业等行业对智能化水平的需求也不断提高,为了提升这些行业使用过程中的智能化,工业级温湿度传感器也越来越被广泛用于各个行业,各行各业对于工业温湿度传感器的使用也越来越规模化。工业温湿度传感器通常使用在对温湿度有高要求的场合,这也就奠定了工业温湿度传感器使用行业的广泛性。工业级温湿度传感器到底好在哪里呢?1 、工业级温湿度传感器能够实现对温湿度更准确的测量及控制,从而起到保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全等作用。2 、工业温湿度传感器可自动报警,当被测量值超过上限报警值时温湿度监控设备会自动报警。除此之外,还可以用手机远程实时查询温湿度值,轻松实现无人值守。3、工业传感器外壳防水、防凝露性能好,能在恶劣环境中正常工作,不受影响。4 、普通温湿度计只能用于测量温湿度,而温湿度监控系统可安装多个工业温湿度传感器并可与各种环境监控系统集成,实现越限短信 /报警等远程控制功能。5 、温湿度监控系统可以实时的知道温湿度的变化,可以让管理人员采取有效的措施,来保证企业的利益。温湿度传感器,产品可广泛应用在各个环境下进行温湿度测量。为了搭配不同环境的温湿度监测,温湿度传感器在配置上提供了不同壳体、功能,让用户有更多的选择。具有长期稳定性好,低漂移性;测量准确度高,互换性强;多种探头组合,方便实用;适应领域广阔,抗腐蚀度高等特点。下面介绍几款工业温湿度传感器:RS-WS-*-2-*壁挂王字壳温湿度传感器为壁挂高防护等级外壳,防护等级 IP65,防雨雪且透气性好。电路采用美国进口工业级微处理器芯片、进口高精度温度传感器,确保产品优异的可靠性、高精度和互换性。本产品采用颗粒烧结探头护套,探头与壳体直接相连外观美观大方。输出信号类型分为RS485和模拟量型,标准的 modbus 协议,支持二次开发。多种类型探头可选,安全可靠, 外观美观, 安装方便;广泛运用在农业大棚、机房仓库、工厂车间、地下管廊等等。RS-WS-N01-9TH管道式温湿度传感器专业应用于管道温湿度测量。采用专门的EMC抗干扰的器件,可经受住强电磁干扰,工业级处理芯片,使用范围宽,采用进口温湿度测量单元,漂移小、准确度高。管道式安装方式,现场安装方便,采用抗干扰电路设计;采用 RS485 信号输出,标准 ModBus-RTU 协议,通信地址、波特率可设置,通信线最长可达 2000 米;设备采用防水外壳设计,探头过滤网采用 25um 高强度不锈钢材料,既能保证气体分子进入又防止粉尘颗粒及水滴进入,可应用于潮湿、高粉尘场合,经久耐用。RS-WS-N01-6 系列温湿度变送记录仪采用大屏液晶显示,具有自动温湿度记录,温湿度上下限双控,限值自由设置,温度湿度凭密码校准,RS485 数据传输等功能。产品采用瑞士进口原装高品质温湿度测量单元,传感器具有测量精度高,抗干扰能力强等特点,保证了产品的优异测量性能。实时显示温湿度数值;监控设备内部实时记录存储,方便随时调取监控数据,也可与我司的监控平台软件进行数据同步;内部集成报警功能模块(蜂鸣器或继电器),可实现高、低温报警和高、低湿报警。广泛应用于冷链物流、食品药品、生物制品、特殊仓储、电子化工、卫生医疗系统、服务器机房和科研实验室等行业的生产车间、实验室、机房、仓库、洁净室等环境,24 小时监测温湿度的数据。如果用在室外那就要考虑设备的防水性,需要防水的话可以考虑壁挂王字壳温湿度传感器。未来的温湿度传感器市场尤其是在消费电子及物联网等领域拥有广阔前景。体积小、功耗小、成本低、集成度高的温湿度传感器的产品,会是温湿度传感器行业中一直追求的。
  • 上海仪电实现超大力值传感器国产化!突破材料、工艺及传感器结构等瓶颈
    在工业自动化生产过程中,力传感器发挥着重要作用,它可以帮助设备实现高精度、高效率的自动化控制。力标准机是力值量传的标准设备,能够确保各行业力值计量器具的准确性。开展超大力值的力传感器研究,构建超大力值试验能力,有助于提升我国大力值传感器领域的技术水平,不断提高行业整体基础技术和共性技术能力。上海仪电旗下上海工业自动化仪表研究院有限公司面向工业领域超大力值测量及应用需求,于2019年承担起上海市工业强基专项“超大力值传感器和100MN力标准测力机研制及应用”项目。验算建模,力标准机主体设备一次吊装成功!100MN力标准机装置的总重量约500吨,其中最重的结构件约80吨,四根方立柱的长度近12米,约30吨/根,需从20米高的安装孔中垂直吊装进入场地,并直接安装就位。不仅安装难度极高,而且由于结构件重量重、长度长,吊装存在较大安全风险。项目研发团队通过反复验算、建模,并结合实地测量,最终确定了安装施工方案和安全防护方案。2021年1月25日,随着四辆巨型运输车抵达自仪院松江分院,项目迎来了最为重要的建设环节——力标准机主体设备吊装。在项目研发团队、安装技术人员、安全管理人员的全力配合保障下,主体设备仅用2天就一次吊装就位,确保了安装过程的安全可控。驻守现场,保障国际首台套设备研制进度!2021年初,在100MN标准测力机建设调试阶段,项目调试进程遇到了挑战。为保障设备研制进度,自仪院项目研发团队、安装技术人员迎难而上,连续两个月驻守现场展开了持续调试。在一次调试中,在回程卸压到3000吨时,突发液压无法正常卸载,问题非常棘手。调试人员尝试通过松动管路密封卡套螺帽,实现液压缸的卸荷。刚松开3圈时油液四射,调试人员在保障安全的前提下,浑然不顾全身淋满了液压油,当即先控制住了液压油管。最终查明原因是由于狭小的阀芯被堵塞进而导致回油不畅,问题得到了及时解决。最终,项目团队克服重重困难,顺利完成100MN标准测力机一次性满负荷加载试压试验,为项目后续落地应用争取了宝贵时间。突破瓶颈,关键核心技术获多项国外发明专利!自仪院充分发挥转制科研院所的经验优势,项目研发团队着力攻克关键核心技术难题,陆续突破了材料研制难关、传统热处理工艺、传感器结构优化等多个瓶颈。其中,“精度检测方法技术”获得美国、欧盟、日本和韩国多项国际发明专利。2020年6月,新研制的金属材料试制的测力传感器性能测试结果不理想。项目团队开始通宵达旦分析讨论,终于找出问题在于采取的热处理制度不能满足传感器的要求。分析结果指明了努力方向,经过艰苦攻关,最终制成的测力传感器性能得到了大幅改善,这意味着在传感器材料和热处理工艺方面向前迈出了一大步。自2019年开始,项目历时4年时间,成功研制70MN超大力值传感器,以及国际首台套100MN力标准测力机装置,综合技术达到国内领先、国际先进水平。从2023年起,项目研制的超大力值传感器、张力传感器“及测量系统装置已经在国内钢厂几十条热轧或冷轧生产线现场进行了国产化替代应用,并走向海外市场。通过持续完善改进,产品已达到与国外同类产品的同等技术水平。
  • 传感器的科普知识来啦!
    传感器(Sensor)是一种常见的却又很重要的器件,它是感受规定的被测量的各种量并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置。对于传感器来说,按照输入的状态,输入可以分成静态量和动态量。我们可以根据在各个值的稳定状态下,输出量和输入量的关系得到传感器的静态特性。传感器的静态特性的主要指标有线性度、迟滞、重复性、灵敏度和准确度等。传感器的动态特性则指的是对于输入量随着时间变化的响应特性。动态特性通常采用传递函数等自动控制的模型来描述。通常,传感器接收到的信号都有微弱的低频信号,外界的干扰有的时候的幅度能够超过被测量的信号,因此消除串入的噪声就成为了一项关键的传感器技术。  物理传感器  物理传感器是检测物理量的传感器。它是利用某些物理效应,把被测量的物理量转化成为便于处理的能量形式的信号的装置。其输出的信号和输入的信号有确定的关系。主要的物理传感器有光电式传感器、压电传感器、压阻式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等。作为例子,让我们看看比较常用的光电式传感器。这种传感器把光信号转换成为电信号,它直接检测来自物体的辐射信息,也可以转换其他物理量成为光信号。其主要的原理是光电效应:当光照射到物质上的时候,物质上的电效应发生改变,这里的电效应包括电子发射、电导率和电位电流等。显然,能够容易产生这样效应的器件成为光电式传感器的主要部件,比如说光敏电阻。这样,我们知道了光电传感器的主要工作流程就是接受相应的光的照射,通过类似光敏电阻这样的器件把光能转化成为电能,然后通过放大和去噪声的处理,就得到了所需要的输出的电信号。这里的输出电信号和原始的光信号有一定的关系,通常是接近线性的关系,这样计算原始的光信号就不是很复杂了。其它的物理传感器的原理都可以类比于光电式传感器。  物理传感器的应用范围是非常广泛的,我们仅仅就生物医学的角度来看看物理传感器的应用情况,之后不难推测物理传感器在其他的方面也有重要的应用。  比如血压测量是医学测量中的最为常规的一种。我们通常的血压测量都是间接测量,通过体表检测出来的血流和压力之间的关系,从而测出脉管里的血压值。测量血压所需要的传感器通常都包括一个弹性膜片,它将压力信号转变成为膜片的变形,然后再根据膜片的应变或位移转换成为相应的电信号。在电信号的峰值处我们可以检测出来收缩压,在通过反相器和峰值检测器后,种传感器外形我们可以得到舒张压,通过积分器就可以得到平均压。  让我们再看看呼吸测量技术。呼吸测量是临床诊断肺功能的重要依据,在外科手术和病人监护中都是必不可少的。比如在使用用于测量呼吸频率的热敏电阻式传感器时,把传感器的电阻安装在一个夹子前端的外侧,把夹子夹在鼻翼上,当呼吸气流从热敏电阻表面流过时,就可以通过热敏电阻来测量呼吸的频率以及热气的状态。  再比如最常见的体表温度测量过程,虽然看起来很容易,但是却有着复杂的测量机理。体表温度是由局部的血流量、下层组织的导热情况和表皮的散热情况等多种因素决定的,因此测量皮肤温度要考虑到多方面的影响。热电偶式传感器被较多的应用到温度的测量中,通常有杆状热电偶传感器和薄膜热电偶传感器。由于热电偶的尺寸非常小,精度比较高的可做到微米的级别,所以能够比较精确地测量出某一点处的温度,加上后期的分析统计,能够得出比较全面的分析结果。这是传统的水银温度计所不能比拟的,也展示了应用新的技术给科学发展带来的广阔前景。  从以上的介绍可以看出,仅仅在生物医学方面,物理传感器就有着多种多样的应用。传感器的发展方向是多功能、有图像的、有智能的传感器。传感器测量作为数据获得的重要手段,是工业生产乃至家庭生活所必不可少的器件,而物理传感器又是最普通的传感器家族,灵活运用物理传感器必然能够创造出更多的产品,更好的效益。  光纤传感器  近年来,传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能,例如:抗电磁干扰和原子辐射的性能,径细、质软、重量轻的机械性能,绝缘、无感应的电气性能,耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等,它能够在人达不到的地方(如高温区),或者对人有害的地区(如核辐射区),起到人的耳目的作用,而且还能超越人的生理界限,接收人的感官所感受不到的外界信息。  光纤传感器是最近几年出现的新技术,可以用来测量多种物理量,比如声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等,还可以完成现有测量技术难以完成的测量任务。在狭小的空间里,在强电磁干扰和高电压的环境里,光纤传感器都显示出了独特的能力。目前光纤传感器已经有70多种,大致上分成光纤自身传感器和利用光纤的传感器。  所谓光纤自身的传感器,就是光纤自身直接接收外界的被测量。外接的被测量物理量能够引起测量臂的长度、折射率、直径的变化,从而使得光纤内传输的光在振幅、相位、频率、偏振等方面发生变化。测量臂传输的光与参考臂的参考光互相干涉(比较),使输出的光的相位(或振幅)发生变化,根据这个变化就可检测出被测量的变化。光纤中传输的相位受外界影响的灵敏度很高,利用干涉技术能够检测出10的负4次方弧度的微小相位变化所对应的物理量。利用光纤的绕性和低损耗,能够将很长的光纤盘成直径很小的光纤圈,以增加利用长度,获得更高的灵敏度。  光纤声传感器就是一种利用光纤自身的传感器。当光纤受到一点很微小的外力作用时,就会产生微弯曲,而其传光能力发生很大的变化。声音是一种机械波,它对光纤的作用就是使光纤受力并产生弯曲,通过弯曲就能够得到声音的强弱。光纤陀螺也是光纤自身传感器的一种,与激光陀螺相比,光纤陀螺灵敏度高,体积小,成本低,可以用于飞机、舰船、导弹等的高性能惯性导航系统。如图就是光纤传感器涡轮流量计的原理。  另外一个大类的光纤传感器是利用光纤的传感器。其结构大致如下:传感器位于光纤端部,光纤只是光的传输线,将被测量的物理量变换成为光的振幅,相位或者振幅的变化。在这种传感器系统中,传统的传感器和光纤相结合。光纤的导入使得实现探针化的遥测提供了可能性。这种光纤传输的传感器适用范围广,使用简便,但是精度比第一类传感器稍低。  光纤在传感器家族中是后期之秀,它凭借着光纤的优异性能而得到广泛的应用,是在生产实践中值得注意的一种传感器。  仿生传感器  仿生传感器,是一种采用新的检测原理的新型传感器,它采用固定化的细胞、酶或者其他生物活性物质与换能器相配合组成传感器。这种传感器是近年来生物医学和电子学、工程学相互渗透而发展起来的一种新型的信息技术。这种传感器的特点是机能高、寿命长。在仿生传感器中,比较常用的是生体模拟的传感器。  仿生传感器按照使用的介质可以分为:酶传感器、微生物传感器、细胞器传感器、组织传感器等。在图中我们可以看到,仿生传感器和生物学理论的方方面面都有密切的联系,是生物学理论发展的直接成果。在生体模拟的传感器中,尿素传感器是最近开发出来的一种传感器。下面就以尿素传感器为例子介绍仿生传感器的应用。  尿素传感器,主要是由生体膜及其离子通道两部分构成。生体膜能够感受外部刺激影响,离子通道能够接收生体膜的信息,并进行放大和传送。当膜内的感受部位受到外部刺激物质的影响时,膜的透过性将产生变化,使大量的离子流入细胞内,形成信息的传送。其中起重要作用的是生体膜的组成成分膜蛋白质,它能产生保形网络变化,使膜的透过性发生变化,进行信息的传送及放大。生体膜的离子通道,由氨基酸的聚合体构成,可以用有机化学中容易合成的聚氨酸的聚合物(L一谷氨酸,PLG)为替代物质,它比酶的化学稳定性好。PLG是水溶性的,本不适合电机的修饰,但PLG和聚合物可以合成嵌段共聚物,形成传感器使用的感应膜。  生体膜的离子通道的原理基本上与生体膜一样,在电极上将嵌段共聚膜固定后,如果加感应PLG保性网络变化的物质,就会使膜的透过性发生变化,从而产生电流的变化,由电流的变化,便可以进行对刺激性物质的检测。  尿素传感器经试验证明是稳定性好的一种生体模拟传感器,检测下限为10的负3次方的数量级,还可以检测刺激性物质,但是暂时还不适合生体的计测。  目前,虽然已经发展成功了许多仿生传感器,但仿生传感器的稳定性、再现性和可批量生产性明显不足,所以仿生传感技术尚处于幼年期,因此,以后除继续开发出新系列的仿生传感器和完善现有的系列之外,生物活性膜的固定化技术和仿生传感器的固态化值得进一步研究。  在不久的将来,模拟生体功能的嗅觉、味觉、听觉、触觉仿生传感器将出现,有可能超过人类五官的敏感能力,完善目前机器人的视觉、味觉、触觉和对目的物进行操作的能力。我们能够看到仿生传感器应用的广泛前景,但这些都需要生物技术的进一步发展,我们拭目以待这一天的到来。  红外技术发展到现在,已经为大家所熟知,这种技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统,按照功能能够分成五类:(1)辐射计,用于辐射和光谱测量 (2)搜索和跟踪系统,用于搜索和跟踪红外目标,确定其空间位置并对它的运动进行跟踪 (3)热成像系统,可产生整个目标红外辐射的分布图象 (4)红外测距和通信系统 (5)混合系统,是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。  红外系统的核心是红外探测器,按照探测的机理的不同,可以分为热探测器和光子探测器两大类。下面以热探测器为例子来分析探测器的原理。  热探测器是利用辐射热效应,使探测元件接收到辐射能后引起温度升高,进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化,便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。当元件接收辐射,引起非电量的物理变化时,可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。  电磁传感器  磁传感器是最古老的传感器,指南针是磁传感器的最早的一种应用。但是作为现代的传感器,为了便于信号处理,需要磁传感器能将磁信号转化成为电信号输出。应用最早的是根据电磁感应原理制造的磁电式的传感器。这种磁电式传感器曾在工业控制领域作出了杰出的贡献,但是到今天已经被以高性能磁敏感材料为主的新型磁传感器所替代。  在今天所用的电磁效应的传感器中,磁旋转传感器是重要的一种。磁旋转传感器主要由半导体磁阻元件、永久磁铁、固定器、外壳等几个部分组成。典型结构是将一对磁阻元件安装在一个永磁体的刺激上,元件的输入输出端子接到固定器上,然后安装在金属盒中,再用工程塑料密封,形成密闭结构,这个结构就具有良好的可靠性。磁旋转传感器有许多半导体磁阻元件无法比拟一款电磁传感器的外形的优点。除了具备很高的灵敏度和很大的输出信号外,而且有很强的转速检测范围,这是由于电子技术发展的结果。另外,这种传感器还能够应用在很大的温度范围中,有很长的工作寿命、抗灰尘、水和油污的能力强,因此耐受各种环境条件及外部噪声。所以,这种传感器在工业应用中受到广泛的重视。  磁旋转传感器在工厂自动化系统中有广泛的应用,因为这种传感器有着令人满意的特性,同时不需要维护。其主要应用在机床伺服电机的转动检测、工厂自动化的机器人臂的定位、液压冲程的检测、工厂自动化相关设备的位置检测、旋转编码器的检测单元和各种旋转的检测单元等。  现代的磁旋转传感器主要包括有四相传感器和单相传感器。在工作过程中,四相差动旋转传感器用一对检测单元实现差动检测,另一对实现倒差动检测。这样,四相传感器的检测能力是单元件的四倍。而二元件的单相旋转传感器也有自己的优点,也就是小巧可靠的特点,并且输出信号大,能检测低速运动,抗环境影响和抗噪声能力强,成本低。因此单相传感器也将有很好的市场。  磁旋转传感器在家用电器中也有大的应用潜力。在盒式录音机的换向机构中,可用磁阻元件来检测磁带的终点。家用录像机中大多数有变速与高速重放功能,这也可用磁旋转传感器检测主轴速度并进行控制,获得高画面的质量。洗衣机中的电机的正反转和高低速旋转功能都可以通过伺服旋转传感器来实现检测和控制。  这种开关可以感应到进入自己检验区域的金属物体,控制自己内部电路的开或关。开关自己产生磁场,当有金属物体进入到磁场会引起磁场的变化。这种变化通过开关内部电路可以变成电信号。  更加突出电磁传感器是一门应用很广的高新技术,国内、国外都投入了一定的科研力量在进行研究,这种传感器的应用正在渗透入国民经济、国防建设和人们日常生活的各个领域,随着信息社会的到来,其地位和作用必将。  磁光效应传感器  现代电测技术日趋成熟,由于具有精度高、便于微机相连实现自动实时处理等优点,已经广泛应用在电气量和非电气量的测量中。然而电测法容易受到干扰,在交流测量时,频响不够宽及对耐压、绝缘方面有一定要求,在激光技术迅速发展的今天,已经能够解决上述的问题。  磁光效应传感器就是利用激光技术发展而成的高性能传感器。激光,是本世纪六十年代初迅速发展起来的又一新技术,它的出现标志着人们掌握和利用光波进入了一个新的阶段。由于以往普通光源单色度低,故很多重要的应用受到限制,而激光的出现,使无线电技术和光学技术突飞猛进、相互渗透、相互补充。现在,利用激光已经制成了许多传感器,解决了许多以前不能解决的技术难题,使它适用于煤矿、石油、天然气贮存等危险、易燃的场所。  比如说用激光制成的光导纤维传感器,能测量原油喷射、石油大罐龟裂的情况参数。在实测地点,不必电源供电,这对于安全防爆措施要求很严格的石油化工设备群尤为适用,也可用来在大型钢铁厂的某些环节实现光学方法的遥测化学技术。  磁光效应传感器的原理主要是利用光的偏振状态来实现传感器的功能。当一束偏振光通过介质时,若在光束传播方向存在着一个外磁场,那么光通过偏振面将旋转一个角度,这就是磁光效应。也就是可以通过旋转的角度来测量外加的磁场。在特定的试验装置下,偏转的角度和输出的光强成正比,通过输出光照射激光二极管LD,就可以获得数字化的光强,用来测量特定的物理量。  自六十年代末开始,RC Lecraw提出有关磁光效应的研究报告后,引起大家的重视。日本,苏联等国家均开展了研究,国内也有学者进行探索。磁光效应的传感器具有优良的电绝缘性能和抗干扰、频响宽、响应快、安全防爆等特性,因此对一些特殊场合电磁参数的测量,有独特的功效,尤其在电力系统中高压大电流的测量方面、更显示它潜在的优势。同时通过开发处理系统的软件和硬件,也可以实现电焊机和机器人控制系统的自动实时测量。在磁光效应传感器的使用中,最重要的是选择磁光介质和激光器,不同的器件在灵敏度、工作范围方面都有不同的能力。随着近几十年来的高性能激光器和新型的磁光介质的出现,磁光效应传感器的性能越来越强,应用也越来越广泛。  磁光效应传感器做为一种特定用途的传感器,能够在特定的环境中发挥自己的功能,也是一种非常重要的工业传感器。  压力传感器  压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。  我们知道,晶体是各向异性的,非晶体是各向同性的。某些晶体介质,当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时,就产生了极化效应 当机械力撤掉之后,又会重新回到不带电的状态,也就是受到压力的时候,某些晶体可能产生出电的效应,这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。  压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英(二氧化硅)是一种天然晶体,压电效应就是在这种晶体中发现的,在一定的温度范围之内,压电性质一直存在,但温度超过这个范围之后,压电性质完全消失(这个高温就是所谓的“居里点”)。由于随着应力的变化电场变化微小(也就说压电系数比较低),所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数,但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体,能够承受高温和相当高的湿度,所以已经得到了广泛的应用。  在现在压电效应也应用在多晶体上,比如现在的压电陶瓷,包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。  压电效应是压电传感器的主要工作原理,压电传感器不能用于静态测量,因为经过外力作用后的电荷,只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的,所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。  压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用,特别压电传感器的外形是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器心乂  也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业,例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力,也可以用来测量微小的压力。  压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中,比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的,因为测量动态压力是如此普遍,所以压电传感器的应用就非常广泛。  除了压电传感器之外,还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器,利用应变效应的应变式传感器等,这些不同的压力传感器利用不同的效应和不同的材料,在不同的场合能够发挥它们独特的用途。  相关控制系统  继电器控制  继电器是我们生活中常用的一种控制设备,通俗的意义上来说就是开关,在条件满足的情况下关闭或者开启。继电器的开关特性在很多的控制系统尤其是离散的控制系统中得到广泛的应用。从另一个角度来说,由于为某一个用途设计使用的电子电路,最终或多或少都需要和某一些机械设备相交互,所以继电器也起到电子设备和机械设备的接口作用。  最常见的继电器要数热继电器,通常使用的热继电器适用于交流50Hz、60Hz、额定电压至660V、额定电流至80A的电路中,供交流电动机的过载保护用。它具有差动机构和温度补偿环节,可与特定的交流接触器插接安装。  时间继电器也是很常用的一种继电器,它的作用是作延时元件,通常它可在交流50Hz、60Hz、电压至380V、直流至220V的控制电路中作延时元件,按预定的时间接通或分断电路。可广泛应用于电力拖动系统,自动程序控制系统及在各种生产工艺过程的自动控制系统中起时间控制作用。  在控制中常用的中间继电器通常用作继电控制,信号传输和隔离放大等用途。此外还有电流继电器用来限制电流、电压继电器用来控制电压、静态电压继电器、相序电压继电器、相序电压差继电器、频率继电器、功率方向继电器、差动继电器、接地继电器、电动机保护继电器等等。正是有了这些不同类型的继电器,我们才有可能对不同的物理量作出控制,完成一个完整的控制系统。  除了传统的继电器之外,继电器的技术还应用在其他的方面,比如说电机智能保护器是根据三相交流电动机的工作原理,分析导致电动机损坏的主要原因研制的,它是一种设计独特,工作可靠的多功能保护器,在故障出现时,能及时切断电源,便于实现电机的检修与维护,该产品具有缺相保护,短路、过载保护功能,适用于各类交流电动机,开关柜,配电箱等电器设备的安全保护和限电控制,是各类电器设备设计安装的优选配套产品。该技术安装尺寸、接线方式、电流调整与同型号的双金属片式热继电器相同。是直接代替双金属片式热继电器的更新换代的先进电子产品。继电器技术发展到现在,已经和计算机技术结合起来,产生了可编程控制器的技术。可编程控制器简称作PLC。它是将微电脑技术直接用于自动控制的先进装置。它具有可靠性高,抗干扰性强,功能齐全,体积小,灵活可扩,软件直接、简单,维护方便,外形美观等优点 以往继电器控制的电梯有几百个触点控制电梯的运行。  而PLC控制器内部有几百个固态继电器,几十个定时器/计数器,具备停电记忆功能,输入输出采用光电隔离,控制系统故障仅为继电器控制方式的10%。正因为如此,国家有关部门已明文规定从97年起新产电梯不得使用继电器控制电梯,改用PLC微电脑控制电梯。  可以看出,继电器技术在日常生活中无所不在,而且和电脑的紧密结合更加增强了它的活力,使得继电器为我们的生活更好地服务。  液压传动控制系统  液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式,它采用液压完成传递能量的过程。因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性,液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传动是研究以有压流体为能源介质,来实现各种机械和自动控制的学科。液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路,再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。  从原理上来说,液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理,就是说,液体各处的压强是一致的,这样,在平衡的系统中,比较小的活塞上面施加的压力比较小,而大的活塞上施加的压力也比较大,这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递,可以得到不同端上的不同的压力,这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。  液压传动中所需要的元件主要有动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。其中液压动力元件是为液压系统产生动力的部件,主要包括各种液压泵。液压泵依靠容积变化原理来工作,所以一般也称为容积液压泵。齿轮泵是最常见的一种液压泵,它通过两个啮合的齿轮的转动使得液体进行运动。其他的液压泵还有叶片泵、柱塞泵,在选择液压泵的时候主要需要注意的问题包括消耗的能量、效率、降低噪音。  液压执行元件是用来执行将液压泵提供的液压能转变成机械能的装置,主要包括液压缸和液压马达。液压马达是与液压泵做相反的工作的装置,也就是把液压的能量转换称为机械能,从而对外做功。  液压控制元件用来控制液体流动的方向、压力的高低以及对流量的大小进行预期的控制,以满足特定的工作要求。正是因为液压控制元器件的灵活性,使得液压控制系统能够完成不同的活动。液压控制元件按照用途可以分成压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。按照操作方式可以分成人力操纵阀、机械操纵法、电动操纵阀等。  除了上述的元件以外,液压控制系统还需要液压辅助元件。这些元件包括管路和管接头、油箱、过滤器、蓄能器和密封装置。通过以上的各个器件,我们就能够建设出一个液压回路。所谓液压回路就是通过各种液压器件构成的相应的控制回路。根据不同的控制目标,我们能够设计不同的回路,比如压力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。  根据液压传动的结构及其特点,在液压系统的设计中,首先要进行系统分析,然后拟定系统的原理图,其中这个原理图是用液压机械符号来表示的。之后通过计算选择液压器件,进而再完成系统的设计和调试。这个过程中,原理图的绘制是最关键的。它决定了一个设计系统的优劣。  液压传动的应用性是很强的,比如装卸堆码机液压系统,它作为一种仓储机械,在现代化的仓库里利用它实现纺织品包、油桶、木桶等货物的装卸机械化工作。也可以应用在万能外圆磨床液压系统等生产实践中。这些系统的特点是功率比较大,生产的效率比较高,平稳性比较好。  液压作为一个广泛应用的技术,在未来更是有广阔的前景。随着计算机的深入发展,液压控制系统可以和智能控制的技术、计算机控制的技术等技术结合起来,这样就能够在更多的场合中发挥作用,也可以更加精巧的、更加灵活地完成预期的控制任务。
  • 灵动佳芯发布非接触式红外体温传感器
    随着全球气候变暖,带动各行各业对温度的讨论和关注;人们对健康越来越重视;医疗领域中先进仪器设备的持续引入,温度传感器技术不断升级,不仅在精度、响应速度等方面得到了提高,还出现了更多的类型和功能。近期,苏州灵动佳芯推出一款非接触式红外体温传感器芯片ZT9799,采用量子阱红外光电探测技术,快速探测红外波段的光信号,完成红外波段光信号探测,转换为电信号并通过芯片内部的温度计算单元实现实时温度值计算,精度可以达到±0.1℃以内。产品特点1) 尺寸小,LGA封装 6PIN,仅为1.9mm x 2.3mm x 0.68mm;2) 功耗低:休眠模式在0.76μA,低功耗模式2.56μA@2HZ,高信噪比模式19.71μA;3) 响应速度快:最快可以20ms计算温度值@50HZ;4) 测量精度高:实验室测试校准后测试精度在0.1℃内(高精黑体精度达0.007℃);5) 接口简单:通过I2C接口读取计算后的温度值(±0.1℃),对于功耗要求高的场景,可以通过预设温度值,INT方式唤醒MCU读取温度值。应用场景高精度非接触式人体温度测量(医疗级别)家电产品温度检测应用可穿戴产品温度监控IOT、工业、仓储领域温度监控应用案例| 基于ZT9799温度传感器的耳温枪设计灵动佳芯用ZT9799组装了一个耳温枪DEMO,并进行了包括精度测试,热冲击测试以及真人测试等在内的各种场景测试。耳温枪精度测试灵动佳芯基于上述结构设计考虑,组装成耳温枪DEMO实际测试看测温效果,从实际测试情况来看,在35℃~42℃范围内测量精度在±0.1℃内,在这个温度之外测量精度控制在±0.3℃以内。耳温枪热冲击测试在抗热冲测试具有比较好的表现,能够满足医学红外耳温计标准要求。行业标准要求在60s内达到精度0.2℃,但灵动ZT9799可以在40s内达到精度0.1℃,测试速度及精度远高业内标准。耳温枪真人实际测试数据对比国外知名耳温枪做了对比测试,从测试结果上看,灵动佳芯温感测试温度与国外耳温枪测试结果数据一致,在国内自研自产以及性价比上更具优势!| TWS耳机温度传感器灵动佳芯针对TWS耳机增加温度传感器并进行测试。用高精度黑体作为被测物体,测试温度从35℃到42℃,测试数据显示,灵动ZT9799能保证测量精度在0.1℃范围内,达到医疗级别。| 智能手表温度传感器智能手表越来越普及,在可穿戴产品中,智能手表的佩戴时间相对比较长时间,增加温度传感器来检测人体温度是比较不错的产品类别。灵动佳芯推出的非接触式光学温度传感器,完美的解决了传统接触式温度传感器对测温时长及测温环境的限制,在智能手表上设计相对简单(温感芯片ZT9799 FPC软板固定在手表内壳上,在手表后壳上用硅平片作为光窗),对佩戴要求没那么严格,只要能保证红外温度传感器能对准手腕皮肤就可以实现精准体温测温。灵动佳芯简介苏州灵动佳芯有限公司总部位于江苏省苏州市高新区。以压电陶瓷/化合物有机压电材料开发,芯片设计,算法开发为核心,集材料研发、芯片设计、技术服务、生产于一体,与中科院达成长期技术合作。公司产品包括各类压电传感器,光学传感器整体解决方案。服务于机器人,智能穿戴,消费电子,车载,医疗等相关领域,致力于成为智能传感器解决方案领导者。
  • 小小传感器 助力城市环境监测
    生态环境治理精细化是新时代生态文明建设的新要求、新考验,道路作为城市的血管,密集处往往是人口聚居地、各类污染排放聚集区。近年来我国科技工作者开展大气传感器的相关研发,为城市大气污染监测与溯源提供更精细的技术工具和数据支撑,助力提升大气污染防治精细化水平。在济南,技术人员将传感器“藏”在出租车中,实现对道路PM2.5、PM10等空气污染物浓度的实时移动监测,传感器定位精度小于20米,每3秒上传一组数据。300辆装有传感器的出租车每天合计行程超过 6.9万公里,数据超过360万组,平均每天可覆盖95%以上的主城区机动车道路,依托传感器的有力支撑,完美弥补了定点大气网格化监测的不足,能以最快速度掌握城市环境的具体情况。环境污染较为严重的区域还包括施工场地。土石方填挖、建筑材料装卸、建筑拆除及建筑垃圾消纳等施工工序中均会产生扬尘,想要实现城市治理精准化、精细化,借助物联网、传感器等数字化技术进行实时监测尤为关键。传感器接入扬尘监测云平台,则能够对施工场地的黄土覆盖、监控设施与扬尘监测设备PM2.5和PM10数值等方面进行监控,有利于及时落实防控措施情况,并对施工项目的扬尘治理工作进行有序推进,足以可见小小传感器可以针对施工场地起到日常监督管理的作用。资料图片:工作人员操作的智能无人监测船在对河道进行水质快速监测分析在水质监测方面,想要及时发现水生态环境问题,从而实现视觉感知、数据采集、图像分析、信息处理等数字化服务,监测平台可采取给摄像头增加滤光镜和布设水下传感器的方式,这项技术利用水质监测、视频监控等不同类型来源的水质数据进行算法模型分析,从而快速锁定污染源,将可能出现的水质污染情况、位置等数据及时传送到监管部门。相信在未来,数据准确、参数齐全的新型传感器会陆续登上舞台,通过多参数、全方位和更加精确的数据支撑进行环境监测,提升我们对城市污染的科学认识,助力城市生态环境一路向好。
  • 【HORIBA学术简讯】传感器、材料领域 | 2021年第24期
    “学术简讯”栏目旨在帮助光谱技术使用者时时掌握新发表的科学研究前沿资讯。我们将每周给您推送新增学术论文:包括但不限于主流期刊Nature index、ACS、RSC、Wiley、Elsevier等。帮助您了解全球范围用户使用 HORIBA 光谱技术的新动态,为您的科学研究提供新思路,激发学术灵感。如您对本栏目有任何建议,欢迎留言。本周我们推荐5篇前沿学术成果,针对传感器、材料领域,涉及荧光、拉曼、粒度技术。传感器材料更多光学光谱文献,欢迎访问Wikispectra 文献库。
  • 一文解读气体传感器原理、分类、用途
    所谓气体传感器,是指用于探测在一定区域范围内是否存在特定气体和/或能连续测量气体成分浓度的传感器。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面,气体传感器常用于探测可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否,或氧气的消耗量等。气体传感器主要用于针对某种特定气体进行检测,测量该气体在传感器附近是否存在,或在传感器附近空气中的含量。因此,在安全系统中,气体传感器通常都是不可或缺的。从工作原理、特性分析到测量技术,从所用材料到制造工艺,从检测对象到应用领域,都可以构成独立的分类标准,衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系,尤其在分类标准的问题上目前还没有统一,要对其进行严格的系统分类难度颇大。气体传感器的分类从检测气体种类上,通常分为可燃气体传感器(常采用催化燃烧式、红外、热导、半导体式)、有毒气体传感器(一般采用电化学、金属半导 体、光离子化、火焰离子化式)、有害气体传感器(常采用红外、紫外等)、氧气(常采用顺磁式、氧化锆式)等其它类传感器。从使用方法上,通常分为便携式气体传感器和固定式气体传感器。从获得气体样品的方式上,通常分为扩散式气体传感器(即传感器直接安装在被测对象环境中,实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触)、吸入式气体传感器(是指通过使 用吸气泵等手段,将待测气体引入传感器检测元件中进行检测。根据对被测气体是否稀释,又可细分为完全吸入式和稀释式等)。从分析气体组成上,通常分为单一式气体传感器(仅对特定气体进行检测)和复合式气体传感器(对多种气体成分进行同时检测)。按传感器检测原理,通常分为热学式气体传感器、电化学式气体传感器、磁学式气体传感器、光学式气体传感器、半导体式气体传感器、气相色谱式气体传感器等。先来了解一下气体传感器的特性:1、稳定性稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性,取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时,整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化,表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下,一个传感器在连续工作条件下,每年零点漂移小于10%。2、灵敏度灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比,主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术,它对目标气体的阀限制或爆炸限的百分比的检测要有足够的灵敏性。3、选择性选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的,因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性,理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。4、抗腐蚀性抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时,探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下,传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的基本特征,即灵敏度、选择性以及稳定性等,主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料,使气体传感器的敏感特性达到优。接下来是关于不同气体传感器的检测原理、特点和用途:一、半导体式气体传感器根据由金属氧化物或金属半导体氧化物材料制成的检测元件,与气体相互作用时产生表面吸附或反应,引起载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化而进行气体浓度测量的。从作用机理上可分为表面控制型(采用气体吸附于半导体表面而产生电导率变化的敏感元件)、表面电位型(采用 半导体吸附气体后产生表面电位或界面电位变化的气体敏感元件)、体积控制型(基于半导体与气体发生反应时体积发生变化,从而产生电导率变化的工作原理) 等。可以检测百分比浓度的可燃气体,也可检测ppm级的有毒有害气体。优点:结构简单、价格低廉、检测灵敏度高、反应速度快等。不足:测量线性 范围较小,受背景气体干扰较大,易受环境温度影响等。二、固体电解质气体传感器固体电解质是一种具有与电解质水溶液相同的离子导电特性的固态物质,当用作气体传感器时,它是一种电池。它无需使气体经过透气膜溶于电解液中,可以避免溶液蒸发和电极消耗等问题。由于这种传感器电导率高,灵敏度和选择性好,几乎在石化、环保、矿业、食品等各个领域都得到了广泛的应用,其重要性仅次于金属—氧化物一半导体气体传感器。这种传感器介于半导体气体传感器和电化学气体传感器之间,选择性、灵敏度高于半导体气体传感器,寿命长于电化学气体传感器,因此得到广泛应用。这种传感器的不足之处是响应时间过长。三、催化燃烧式气体传感器这种传感器实际上是基于铂电阻温度传感器的一种气体传感器,即在铂电阻表面制备耐高温催化剂层,在一定温度下,可燃气体在表面催化燃烧,因此铂电阻温度升高,导致电阻的阻值变化。由于催化燃烧式气体传感器铂电阻外通常由多孔陶瓷构成陶瓷珠包裹,因此这种传感器通常也被称为催化珠气体传感器。理论上这种传感器可以检测所有可以燃烧的气体,但实际应用中有很多例外。这种传感器通常可以用于检测空气中的甲烷、LPG、丙酮等可燃气体。四、电化学气体传感器电化学气体传感器是把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流,得出对象气体浓度的探测器。包含原电池型气体传感器、恒定电位电解池型气体传感器、浓差电池型气体传感器和极限电流型气体传感器。1、原电池型气体传感器(也称:加伏尼电池型气体传感器,也有称燃料电池型气体传感器,也有称自发电池型气体传感器),他们的原理行同我们用的干电池,只是,电池的碳锰电极被气体电极替代了。以氧气传感器为例,氧在阴极被还原,电子通过电流表流到阳极,在那里铅金属被氧化。电流的大小与氧气的浓度直接相关。这种传感器可以有效地检测氧气、二氧化硫等。2、恒定电位电解池型气体传感器,这种传感器用于检测还原性气体非常有效,它的原理与原电池型传感器不一样,它的电化学反应是在电流强制下发生的,是一种真正的库仑分析(根据电解过程中消耗的电量,由法拉第定律来确定被测物质含量)传感器。这种传感器用于:一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测之中,是目前有毒有害气体检测的主流传感器。3、浓差电池型气体传感器,具有电化学活性的气体在电化学电池的两侧,会自发形成浓差电动势,电动势的大小与气体的浓度有关,这种传感器实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。4、极限电流型气体传感器,有一种测量氧气浓度的传感器利用电化池中的极限电流与载流子浓度相关的原理制备氧(气)浓度传感器,用于汽车的氧气检测,和钢水中氧浓度检测。主要优点:体积小,功耗小,线性和重复性较好,分辨率一般可以达到0.1ppm,寿命较长。主要不足:易受干扰,灵敏度受温度变化影响较大。五、PID——光离子化气体传感器PID由紫外光源和气室构成。紫外发光原理与日光灯管相同,只是频率高,能量大。被测气体到达气室后,被紫外灯发射的紫外光电离产生电荷流,气体浓度和电荷流的大小正相关,测量电荷流即可测得气体浓度。可以检测从10ppb到较高浓度的10000ppm的挥发性有机物和其他有毒气体。许多有害物质都含有挥发性有机化合物,PID对挥发性有机化合物灵敏度很高。六、热学式气体传感器热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率,通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的。其在工业界的应用已有几十年的历史,其仪表类型较多,能分析的气体也较广泛。热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应,其中广泛应用的是气体的氧化反应(即燃烧),其典型为催化燃烧式气体传感器,其主要工作原理是在一定温度下,一些金属氧化物半导体材料的电导率会跟随环境气体的成份变化而变化。其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥,主要用于检测可燃气体,如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的CO、H2 、C2H2等可燃气体,采煤矿井用于分析坑道中的CH4含量,石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量,燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸 气、酒精乙醚蒸气等。七、红外气体传感器一个完整的红外气体传感器由红外光源、光学腔体、红外探测器和信号调理电路构成。这种传感器利用气体对特定频率的红外光谱的吸收作用制成。红外光从发射端射向接收端,当有气体时,对红外光产生吸收,接收到的红外光就会减少,从而检测出气体含量。目前较先进的红外式采用双波长、双接收器,使检测更准确、可靠。优点:选择性好,只检测特定波长的气体,可以根据气体定制;采用光学检测方式,不易受有害气体的影响而中毒、老化;响应速度快、稳定性好;利用物理特性,没有化学反应,防爆性好;信噪比高,抗干扰能力强;使用寿命长;测量精度高。缺点:测量范围窄;怕灰尘、潮湿,现场环境要好,需要定期对反射镜面上的灰尘进行清洁维护;现场有气流时无法检测;价格较高。八、磁学式气体分析传感器在磁学式气体分析传感器中,常见的是利用氧气的高磁化特性来测量氧气浓度的磁性氧量分析传感器,利用的是空气中的氧气可以被强磁场吸引的原理。其氧量的测量范围宽,是一种十分有效的氧量测量传感器。常用的有热磁对流式氧量分析传感器(按构成方式不同,又可细分为测速热磁式、压力平衡热磁式)和磁力机械式氧量分析传感器。主要用途:用于氧气的检测,选择性极好,是磁性氧气分析仪的核心。其典型应用场合有化肥生 产、深冷空气分离、火电站燃烧系统、天然气制乙炔等工业生产中氧的控制和连锁,废气、尾气、烟气等排放的环保监测等。九、气相色谱式分析仪基于色谱分离技术和检测技术,分离并测定气样中各组分浓度,因此是全分析传感器。在发电厂锅炉试验中,已有应用。工作时,从进样装置定期采取一定容积的气样,在流量一定的纯净载气(即流动相)携带下,流经色谱柱,色谱柱中装有称为固定相的固体或液体,利用固定相对气样各组分的吸收或溶解能力的不同,使各组分在两相中反复进行分配,从而使各组分分离,并按时间先后流出色谱柱进入检测器进行定量测定。根据检测原理,气相色谱式分析仪又细分为浓度型检测器和质量型检测器两种。浓度型检测器测量的是气体中某组分浓度瞬间的变化,即检测器的响应值和组分的浓度成正比。质量型检测器测量的是气体中某组分进入检测器的速度变化,即检测器的响应值和单位时间进入检测器某组分的量成正比。常用的检测器有TCD热导检测器、FLD氢火焰离子化检测器、HCD电子捕获检测器、FPD火焰光度检测器等。优点:灵敏度高,适合于微量和痕量分析,能分析复杂的多相分气体。不足:定期取样不能实现连续进样分析,系统较为复杂,多用于 试验室分析用,不太适合工业现场气体监测。十、其他气体传感器1.超声波气体探测器这种气体探测器比较特殊,其原理是当气体通过很小的泄漏孔从高压端向低压端泄漏时,就会形成湍流,产生振动。典型的湍流气流会在差压高于0.2MPa时变成因素,超过0.2MPa就会产生超声波。湍流分子互相碰撞产生热能和振动。热能快速分散,但振动会被传送到相当远的距离。超声波探测器就是通过接收超声波判断是否有空气泄漏。这类探测器通常用于石油和天然气平台、发电厂燃气轮机、压缩机以及其它户外管道。2.磁氧分析仪这种气体分析仪是基于氧气的磁化率远大于其他气体磁化率这一物理现象,测量混合气体中氧气的一种物理气体分析设备。这种设备适合自动检测各种工业气体中的氧气含量,只能用于氧气检测,选择性极好。
  • 地铁隧道气象传感器-一款闪闪发光的五要素气象传感器@2023已更新《风途/仪器》
    地铁隧道气象传感器Czujnik pogody tunelu metra风途【FT-WQX5】是一款闪闪发光的五要素气象传感器。随着公路隧道向长大化方向发展,行车速度和密度加大,公路隧道火灾事故的发生率也随之增加,隧道通风排烟问题也逐渐引起高度重视。  一、产品简介  山东风途物联网科技有限公司作为专业研发生产销售微型气象仪的企业,一直致力于微型气象仪和气象环境解决方案推广应用。具有完整的生产链、实力雄厚的技术团队和全面的营销团队,我们研发生产的超声波风速风向仪、五要素微气象仪、六要素微气象仪和小型自动气象站等气象产品,已广泛应用到气象监测、城市环境监测、风力发电、航海船舶、航空机场、桥梁隧道等领域,客户遍布全国各地,并取得了良好的社会效益和经济效益。  与传统的微型气象仪相比,我司产品克服了对高精度计时器的需求,避免了因传感器启动延时、解调电路延时、温度变化而造成的测量不准问题。  FT-WQX5型五要素微气象仪创新性地将风速、风向、温度、湿度、大气压力通过一个高集成度结构来实现,可实现户外气象参数24小时连续在线监测,通过数字量通讯接口将五项参数一次性输出给用户。  二、产品特点  1、顶盖隐藏式超声波探头,避免雨雪堆积的干扰,避免自然风遮挡(实用新型专利,专利号ZL 2020 2 3215713.X)☆  2、原理为发射连续变频超声波信号,通过测量相对相位来检测风速风向(发明专利,专利号ZL 2021 1 0237536.5)☆  3、风速、风向、温度、湿度、大气压力五要素一体式(实用新型专利,专利号ZL 2020 2 3215649.5)☆  4、采用先进的传感技术,实时测量,无启动风速☆  5、抗干扰能力强,具有看门狗电路,自动复位功能,保证系统稳定运行  6、高集成度,无移动部件,零磨损  7、免维护,无需现场校准  8、采用ASA工程塑料室外应用常年不变色  9、产品设计输出信号标配为RS485通讯接口(MODBUS协议) 可选配232、USB、以太网接口,支持数据实时读取☆  10、可选配无线传输模块,最小传输间隔1分钟  11、探头为卡扣式设计,解决了运输、安装过程松动不准的问题☆
  • 【HORIBA学术简讯】电池、材料、传感器、食品、上下转化材料领域 | 2021年第31期
    “学术简讯”栏目旨在帮助光谱技术使用者时时掌握新发表的科学研究前沿资讯。我们将每周给您推送新增学术论文:包括但不限于主流期刊Nature index、ACS、RSC、Wiley、Elsevier等。帮助您了解全球范围用户使用 HORIBA 光谱技术的新动态,为您的科学研究提供新思路,激发学术灵感。如您对本栏目有任何建议,欢迎留言。本周我们推荐5篇前沿学术成果,针对电池、材料、传感器、食品、上下转化材料领域,涉及拉曼、荧光技术。电池材料传感器食品上下转换材料更多光学光谱文献,欢迎访问Wikispectra 文献库。
  • 南科大杨灿辉和葛锜团队:多材料3D打印具有多模式传感功能的离子电容传感器
    在过去十年中,离电器件(Ionotronics or Iontronics,离子-电子混合器件,即基于离子与电子协同作用的器件)因其固有的柔韧性,可拉伸性,光学透明性和生物相容性等优势引起了越来越多的关注。然而,现有的离电传感器由于器件结构简单、成分易泄漏,导致器件稳定性差,传感功能单一,极大地限制了实际应用。因此,设计制造性能稳定且具有多模式传感能力的离电传感器具有重要的工程应用价值。南方科技大学力学与航空航天工程系杨灿辉团队与机械与能源工程系葛锜团队,报道了通过多材料光固化3D打印技术一体化设计制造基于聚电解质弹性体的多模式传感离子电容传感器,解决了传统离电传感器稳定性差和功能性单一的问题,为可拉伸离电传感器的设计、智造与应用提供了新的解决方案。相关研究成果以“Polyelectrolyte elastomer-based ionotronic sensors with multi-mode sensing capabilities via multi-material 3D printing”为题发表在《Nature Communication》期刊。南方科技大学科研助理李财聪、博士生程健翔和何耘丰为论文共同第一作者,杨灿辉助理教授与葛锜教授为论文共同通讯作者。本研究得到了深圳市软材料力学与智造重点实验室和广东省自然科学基金等项目支持。如图1所示,受人体皮肤对于拉、压、扭及其组合等外力的多模态感知能力的启发,研究人员利用多材料光固化3D打印技术制备了具有多模式传感能力的离电传感器。传感器采用了聚电解质弹性体(PEE),其高分子网络中含有固定的阴离子或阳离子,以及可移动的反离子,具备抗离子泄漏的特性。在打印过程中,PEE材料与传感器上的介电弹性体(DE)材料之间通过共价和拓扑互连形成了牢固的界面粘接。图1. 皮肤启发的多模式传感离电传感器。(a) 人体皮肤内多种力感受器示意图。(b) 人体皮肤可以感知单一的力学信号如压拉、压、压+剪、压+扭。(c) 基于多材料数字光固化3D打印技术制备具有多模式传感能力的离电传感器。研究人员首先合成了一种名为1-丁基-3-甲基咪唑134-3-磺丙基丙烯酸酯(BS)的单体,作为聚电解质材料的组成成分之一,并与另一种名为MEA的疏水单体一起进行共聚。然后通过优化BS和MEA的比例,平衡聚电解质材料的力学性能和电学性能,从而优化传感器的性能,如图2所示。图2. 聚电解质弹性体的设计、制备与光学、力学、电学性能以及热、溶剂稳定性。如图3所示,研究人员进行光流变测试验证了所开发的PEE材料的可打印性。然后通过180°剥离测试,分别测量了3D打印和手动组装的PEE/DE双层结构的界面粘接强度。结果表明,3D打印的双层结构由于PEE和DE之间形成的共价键和拓扑缠结而具有强韧的界面,剥离过程发生了PEE材料的本体断裂, 粘接能达339.3 J/m2;相比之下,手动组装的PEE/DE双层结构界面弱,剥离过程发生了界面断裂,粘接能只有4.1 J/m2。在耐久度测试中,基于PEE的电容式传感器由于无离子泄漏可以长时间保持稳定的信号,而基于传统的LiTFSI掺杂离子的弹性体的传感器由于离子泄漏,信号持续发生漂移,直至发生短路。图3. 离电传感器的可打印性与性能。(a) PEE存储模量和损耗模量随光固化时间的变化曲线。(b) 固化时间与能量密度随层厚的变化关系。(c) 打印的PEE阵列展示。(d) 3D打印和手动组装的PEE/DE双层结构的180°剥离曲线。(e) 3D打印的PEE/DE双层结构本体断裂示意图。(f) 手动组装的PEE/DE双层结构界面断裂示意图。(g) 基于PEE和基于LiTFSI掺杂离子的弹性体的电容式传感器的ΔC/C0随时间变化曲线。(h) 基于PEE的电容式传感器无离子泄漏。(i) 基于LiTFSI掺杂离子的弹性体的电容式传感器离子泄漏示意图。3D打印技术为器件的结构设计提供了极高的灵活性。如图4所示,研究人员分别设计并一体化打印了拉伸、压缩、剪切、扭转四种不同的离电传感器,器件均具有良好的性能和稳定性。特别地,通过器件的结构设计,即可以实现传感器灵敏度的大幅度优化,例如通过在压缩传感器的介电弹性体层引入微结构可以将灵敏度提高两个数量级,又可以实现传感器灵敏度的按需调控,例如通过设计剪切传感器前端的轮廓线或扭转传感器的扇形区域数量可以分别实现不同相应的剪切传感器和扭转传感器。图4. 拉伸、压缩、剪切、扭转离电传感器。(a) 拉伸传感器原理示意图。(b) 电容-拉伸应变曲线。(c) 压缩传感器原理示意图。(d) 有/无微结构的压力传感器的电容-压力曲线。(e) 剪切传感器原理示意图。(f) 一种剪切传感器实物图。(g) 不同灵敏度的剪切传感器的电容-剪切应变曲线。(h) 剪切传感器的疲劳测试曲线。(i) 扭转传感器原理示意图。(j) 一种扭转传感器实物图。(k) 不同灵敏度的扭转传感器的电容-扭转角曲线。(l) 扭转传感器的疲劳测试曲线。如图5所示,研究人员进一步设计并一体化打印了拉压、压剪、压扭三种组合式离电传感器。组合式传感器最大的挑战之一在于不同传感通路之间相互的信号串扰,例如,当器件拉伸时,由于材料的泊松效应会导致垂直方向上的器件几何尺寸缩小,等效于压缩变形,导致拉伸激励引起压缩通道的信号变化。研究人员结合有限元模拟分析,通过合理的器件结构设计,有效地避免了不同通道之间的信号串扰。图5. 组合式离电传感器。(a) 拉压组合传感器示意图。(b) 器件实物图。(c) 拉压组合传感器等效电路图。(d) 单一传感模式下的器件信号。(e) 压缩激励下的电容-圈数变化曲线。(f) 拉伸激励下的电容-圈数变化曲线。(g) 拉压组合变形下的信号谱。(h) 压剪组合传感器示意图。(i) 器件实物图。(j) 压剪组合传感器等效电路图。(k) 单一传感模式下的器件信号。(l) 压扭组合传感器示意图。(m) 器件实物图。(n) 压扭组合传感器等效电路图。(o) 单一传感模式下的器件信号。最后,研究人员展示了一个由四个剪切传感器和一个压缩传感器组成的可穿戴遥控单元,并将其连接到一个远程控制系统,用于远程无线控制无人机的飞行,如图6所示。这个可穿戴遥控单元中的四个剪切传感器负责感知手部的手指运动,用于控制无人机的方向。而压缩传感器则用于感知手指的压力,控制无人机的翻滚。这种可穿戴遥控单元的设计可以实现人机交互,提供更加灵活的控制方式。图6. 组合式离电传感器用于无人机的远程无线操控。(a) 无人机控制系统示意图。(b) 组合式离电传感器中剪切传感模块工作模式示意图。(c) 剪切传感模块工作原理。(d) 传感器五个通道电容信号测试。(e) 指令编译逻辑。(f) 组合式离电传感器实时电容信号。(g) 不同时刻的无人机飞行状态。文章来源:高分子科技023-40583-5MultiMatter C1基于高精度数字光处理3D打印技术和独家离心式多材料切换技术,MultiMatter C1多材料3D打印装备可实现任意复杂异质结构快速成型,在力学超材料、生物医学、柔性电子、软体机器人等领域具有重要应用潜力。离心式多材料切换技术:独家开发的离心式多材料切换技术可实现高效材料切换和残液去除。离心转速可调,最高达8000转/分钟,60秒内即可完成多材料切换,单次打印多材料切换最大次数高达2000次,处于业内领先水平。可打印材料范围广:该设备支持粘度在50-5000 cps范围内的硬性树脂、弹性体、水凝胶、形状记忆高分子和导电弹性体等材料及这些材料组合结构的多材料3D打印,为不同行业和应用领域,提供了材料选择的灵活性。多功能多材料耦合结构实现:该设备可打印高复杂度、高精度、多功能、多材料耦合结构,支持同时打印2种材料,可打印层内多材料和层间多材料,且多材料层内过渡区尺寸在200μm以内,为复杂多材料结构制造提供高精度解决方案。
  • 宁波材料所在柔性应变-温度双模态传感器研究方面取得进展
    人体活动所产生的包括应变和温度等生理信号是医疗健康、运动监测的重要数据来源,利用柔性可穿戴设备实现应变和温度的感知意义重大。柔性传感器是柔性可穿戴设备的核心部件,其发展趋势是集成化和多功能化。发展柔性应变-温度双模态传感器,实现应变和温度等信号的监测以及区分,同时兼具高的分辨率仍是一个难点。   Co基磁性非晶丝具有优异的软磁性能和巨磁阻抗效应(GMI),可以实现对磁场的高灵敏探测,是发展柔性多功能传感器的理想材料之一。前期,中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员李润伟、刘宜伟基于磁性非晶丝设计与发展了仿生触觉传感器与自供电弹性应变传感器,并在机器人假肢的触觉感知、运动捕捉的智能服装方面实现应用(Science Robotics. 2018, 3, eaat0429;Nano Energy, 2022, 92, 106754)。在此基础上,研究人员以磁性非晶丝为敏感材料,通过设计具有管状异质结构的双模态传感器实现了单一传感器对应变和温度的灵敏监测和实时区分。   该传感器具有独立的应变和温度感知机制。一方面,结合磁弹性体的磁弹效性和Co基非晶丝的巨磁阻抗效应可以实现应变灵敏探测;另一方面,用于阻抗输出的热电偶线圈具有显著的塞贝克效应,可以同时实现温度的检测。基于独立的感应机制,温度和应变信号之间不存在相互耦合,后续通过信号读取电路可实现温度和应变信号的实时区分和输出。   该研究中双模态传感器的应变-磁转换单元中具有磁弹效应的磁弹性体提供随应变而变化的磁场,通过内置的Co基磁性非晶丝,能够灵敏感知微小变化的磁场,从而输出变化的阻抗,实现应变的感知。此外,该工作设计了具有双功能的Cu-CuNi热电偶线圈,不仅可以实现阻抗的输出,而且本身具有的塞贝克效应可以实现对温度的感知。   进一步地,通过调控应变-磁转换单元的不同区域的相对模量,即磁弹性管和非磁性弹性管的相对模量,可以控制磁场变化快慢,从而能够实现应变灵敏度的可调。该传感器可实现0.05%的应变和0.1℃的低探测极限,5.29和54.9μV/℃的较高应变和温度感知灵敏度。   此外,该研究也从模拟和实验上对该双模传感器的应变-温度信号输出的耦合和相互干扰进行了验证。研究人员分别测试了双模传感器在不同应变下的温度输出信号和不同温度下的应变输出信号,发现该传感器具有的管状异质结构能够有效避免应变对温度的干扰,且磁性非晶丝和磁粉的磁性能在低于居里温度下具有良好的温度稳定性,可以确保温度对应变感知几乎没有影响。   该研究将所设计的管状线型双模传感器与织物集成,可以同时用于人体微小应变的探测,比如呼吸和吞咽等检测,也可用于膝盖弯曲等较大应变的探测,同时能实现体温或环境温度的实时监测,在健康监测、智慧医疗以及人机交互领域具有良好的应用前景。   相关成果近期以Dual mode strain-temperature sensor with high stimuli discriminability and resolution for smart wearables为题在线发表在Advanced Functional Materials上。研究工作得到国家自然科学基金重大仪器研制项目、国家自然科学基金项目、国家自然科学基金委中德交流项目、中科院国际合作重点项目、浙江省自然科学基金等项目的支持。图1(a)双模传感器的感应机制,(b)具有管状异质结构的双模传感器传感器制备流程,(c)应变-磁转换单元中磁弹性管的微观形貌,(d-i)具有磁弹效应的磁弹性管不同磁化方向磁化具有不同的磁性能,(j-m)双模传感器外观和柔性展示图2 双模传感器的应变感知性能
  • 科学家研发石墨烯材料传感器可检测分子级气体浓度变化
    英国南安普顿大学和日本先进科学技术研究所的科学家研发了一种以石墨烯为原材料的传感器,能检测出室内空气污染且精度极高。这一研究近日发表在《科学进展》期刊上。新研发的传感器可以感应到来自建筑、家具用品的二氧化碳分子以及挥发性有机化合物(VOC)气体分子。近年来,由个人居住环境中的空气污染引起的健康问题与日俱增。  这些有害化学气体的浓度水平一般在几十亿分之一(ppb),用现有的环境传感技术难以检测到,因为这些传感器只能检测到浓度为百万分之一(ppb)的此类气体。  该研究团队研发出的石墨烯传感器在通电后,可使单个的二氧化碳分子一个一个吸附到石墨烯材料上,并在分子水平上检测其浓度。其原理是:装置中的石墨烯材料采用单原子悬浮束式层状结构,石墨烯材料周边有弱电场分布。当单个二氧化碳分子或挥发性有机气体分子接触或离开石墨烯材料时,石墨烯的电阻率受影响发生改变,传感器能够检测到这种变化,由于能够检测到分子级的浓度变化,因此这种传感器拥有相当惊人的精度。在试验中,原型传感器可检测到一分钟内30ppb的二氧化碳浓度变化。而且传感器非常紧凑小巧,科学家相信其有望应用于制成便携廉价的空气污染监测装置。
  • 简化水中微塑料检测流程,南华大学团队研发出这个光电化学传感器
    近日,南华大学化学化工学院 " 低维纳米材料光电技术实验室 " 团队成功研制了一种基于蛋白质冠诱导聚集效应的便携式光电化学传感器,用于水生环境中聚苯乙烯微塑料的检测。相关研究成果以 " 基于蛋白质冠诱导聚集效应的水生环境微塑料检测平台 " 为题,在高水平 SCI 期刊《生物传感器和生物电子学》上发表研究论文。微塑料是指直径小于 5 mm 的塑料颗粒。它们广泛分布于河流、湖泊、海水和沉积物中,常被称为水中的 "PM 2.5"。微塑料具有较大的表面积,可携带致病菌,使人出现感染、头晕、呼吸困难等症状,甚至引起死亡。为了解决微塑料带来的不可预测的威胁," 低维纳米材料光电技术实验室 " 团队创新性地运用蛋白质冠诱导聚集效应,设计了一种检测微塑料的便携式光电化学传感器。在不破坏微塑料结构的前提下,该传感器可选择性快速捕捉水生环境中的微塑料,实现对微塑料灵敏地原位检测。该传感器具有灵敏度高、重现性好、检测能力强等优点。在 0.5 ~ 500 μ g/mL 的线性范围内,其方法检出限为 0.06 μ g/mL,定量限为 0.14 μ g/mL。该传感器在真实水样中的表现也十分出色,其日内精度和日间精度的相对标准偏差分别为 0.56% ~ 4.63% 和 0.84% ~ 3.36%,平均相对回收率为 100.39% ~ 104.48%。此外,该团队对光电化学传感系统进行集成,可以通过蓝牙或无线传输的手段将检测数据实时传输到智能手机上,大大提升了检测效率。这种创新方法解决了传统检测方法对大型仪器设备过度依赖的问题,简化了检测流程。相关研究成果为微塑料的现场实时检测提供了新的方法,并在水生环境的微塑料污染分析中具有广阔的应用前景。南华大学在读硕士生肖子祯为第一作者,南华大学张也教授为该研究论文的通讯作者,南华大学化学化工学院为第一单位。该研究得到了南华大学科研启动经费、国家自然科学基金等项目的支持。
  • 红外探测传感器能否正确区别人与动物?
    还记得盗贼电影里出现的红外线吗?这简直是所有盗贼片的经典片段。仿佛电影中没有穿过红外线的盗贼,就不是好电影, 那么一直有个疑问,红外线传感器能否区分检测环境下的人和动物?红外传感器原理:所有温度高于0k的物体都无时无刻不在向周围发射红外能量。由于各种物体吸收与含有的热能量不同,向外辐射的热红外能量自然不同。利用红外探测器,能将被测目标的红外辐射能转换成电信号,经过放大、转换等一系列处理,最终准确测定出物体的温度。人体有恒定的体温,会发出特定波长在10μm左右的红外线,红外探测器正是利用红外线反射的原理。探测器收集外界的红外辐射进而聚集到红外传感器上。红外传感器通常采用热释电元件,这种元件在接收了红外辐射温度发出变化时就会向外释放电荷,检测处理后产生报警。这种探测器是以探测人体辐射为目标的。这样的称之为被动红外探测器, 动物也有热量会发射红外线,所以常规的吸顶式人体红外探测器是没办法区分人和动物的。技术的不断突破,也推动着红外传感器的市场应用进一步扩大。现在市面上也有一些防小宠物的红外报警器,被动红外探测器发展到今天,在技术上已经比较成熟,防小宠物是被动红外探测器的复一种重要的功能,每个生产厂家对抗小宠物干扰的处理方式是不一样的,但不外乎有两种方式:一种是物理方式,即通过菲涅尔透镜的分割方式的改变来降低由于小宠物引起误报的概率,这种方式是表面的,效果也是有限的。第二种方式是采用对探测信号处理分析方式主要是对探测的信号进行数据采集,然后分析其中的信号周期,幅度,极性 .这些因素具体反应出移动物体的速制度、热释红外能量的大小,以及单位时间内的位移。探测器中的微处理器将采集的数据进行分析比较,由此判断移动物体可能是人还是小动物 。由此看来,我们要注意的是被动红外探测器的防小宠物百的功能是相对的。这种相对性包括两个方面,一个是防宠物是相对的,相对于没有防宠物功能的探测器其误报率是大大降低了,它对小宠物的数量和大小有一定限度的。第二方面是安装位置是要有一定要求度的,并不是随意的安装就可以达到防小宠物功能。随着技术的不断研发,目前,红外探测传感器正朝着探测率更高,响应波长更大,响应时间更短,抗干扰性能更高,生产成本更低的方向发展。建大仁科RS-HW-N01型吸顶式人体红外传感器小巧玲珑,内部配置人体双元热释红外传感器和少量外接元器件,采用吸顶式安装,安装高度在2.5~6m之间,安装高度在3.6m时,能都形成直径6m的探测范围,将其用在机房环境监测系统中能够对机房环境实现360度的全方位探测,是一款稳定性较高的被动红外传感器。吸顶式人体红外传感器设备内部使用8-bit 低功耗CMOS处理器,采用先进的信号分析处理技术,配备较高性能的传感信号处理集成电路,具有超高的探测和防误报性能;具有抗RFI干扰(20~1000MHZ,如移动通信)的功能;设备具有自动温度补偿功能,在温度-10℃~50℃之间,相对湿度≤95%的环境内工作,不会出现凝露现象。使用者将人体红外探测器安装在机房出入口处,当有人非法闯入红外探测区域时,探测器会自动对他进行探测,若发现他在区域内活动,会立刻启动安全报警功能:设备上的LED指示灯变亮,并把告警信息通过环境监控主机上传至机房环境监测系统,系统也会在给管理人员发送有人非法入侵告警信息。吸顶式人体红外传感器的测量范围如下图:人体红外传感器起到智能安防的作用。为方便用户使用,还具有报警延时和延时报警的功能,在具体使用中用户可根据情况,将报警持续时间调整为30s、10s或5s;延时报警则通过管理软件进行设置修改。安装人体红外传感器不仅仅是为了防贼,更重要的是保障人身安全。侵入者的非法反侦测技术手段的提高,普通的门禁不能完全阻止他们,而吸顶式红外探测器性能稳定,具有超高的探测和防误报性能,安装后也不易被人发现,被广泛应用于楼盘别墅、厂房、仓库、商场、写字楼等场所,进行安全防范。
  • 一维无机纳米材料构建爆炸物传感器的理想纳米单元
    p   2月17日,Wiley集团出版社所属的材料类期刊Advanced Functional Materials 在线发表了由中国科学院新疆理化技术研究所微传感实验室研究员窦新存团队独立撰写的题为Emerging and Future Possible Strategies for Enhancing 1D Inorganic Nanomaterials-Based Electrical Sensors towards Explosives Vapors Detection 的综述文章。 /p p   爆炸物检测作为反恐防爆的重要措施正日益彰显出广阔的应用前景。爆炸物蒸气检测技术具有非接触、采样简单、可靠性高、性能优异、多功能集成、可以批量生产等优点,使爆炸物探测器实现小型化、低成本和高精度成为可能。一维无机纳米材料具有大的比表面积、量子限域效应、高的反应活性、突出的电学、光学与化学性质及各向异性等优点,并且其结构、性质调整可控。因此,一维无机纳米材料是构建爆炸物传感器的理想纳米单元。然而爆炸物检测领域面临着诸多挑战,例如生产工艺成本高、能耗大,材料组装和排布形成器件难度大,器件稳定性、重复性差等,灵敏度不够高,难以识别种类繁多的爆炸物等。 /p p   新疆理化所科研人员首先全面系统地总结和评述了2010年以来发表的基于一维无机纳米材料的爆炸物蒸气检测工作,并根据在增强电学传感器性能过程中使用的不同策略,将这些工作分为有序排布的阵列、表面修饰、光电增强、柔性设计、肖特基结以及传感器阵列构建几个方面。科研人员还提出了可应用在增强爆炸物检测的电学传感器性能上的策略和方法,包括垂直的阵列结构、一步构建的有序结构、“锁钥”设计、自驱动传感以及可转移和穿戴的传感器设计等。该综述文章通过总结典型的基于电学传感器的爆炸物蒸气检测工作,提炼出了先进可行的实验方法,并且在面对实验室工作与实际检测之间的差距时,提出了一些解决现有问题的可行性方案,同时提出了非制式爆炸物检测被忽视的问题,为未来基于电学传感器的爆炸物检测工作提供了新的研究思路和理论依据。 /p p   该实验室自2012年以来,长期从事微传感方面的研究,尤其致力于开拓爆炸物检测的新理论、新方法、新材料方面,取得了一系列重要成果,截至目前,已在Advanced Functional Materials, Advanced Optical Materials, Small, Nanoscale,Journal of Materials Chemistry,Journal of Physical Chemistry C 等国际期刊上发表10余篇学术论文,提出了肖特基结构建、过渡金属掺杂、缺陷态控制、晶面调控、光电催化检测等用于爆炸物检测的新思路。此次发表的专题综述文章同时对微传感实验室在该方面的科研成果进行了总结,例如利用插层调控肖特基结的势垒高度和吸附能来增强硅纳米线阵列/石墨烯的检测性能(Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 4039),引入光照增强气敏检测的性能(Nanoscale 2013, 5, 10693)。 /p p   该工作得到国家自然科学基金、中科院“百人计划”、创新基金等项目的资助。 /p p br/ /p
  • 共进微电子和西电共建“传感器与汽车电子封测关键技术联合实验室”
    2024年1月19日,共进微电子和西安电子科技大学共建的"传感器与汽车电子封测关键技术联合实验室"正式揭牌,该实验室旨在促进封测领域的科研合作,推动封测技术的创新和产业的发展。同时,西安电子科技大学博士生导师、封装系首任主任田文超教授也将担任共进微电子首席科学家。封装测试在传感器和汽车电子芯片性能和可靠性方面扮演着至关重要的角色。联合实验室将在传感器与汽车电子芯片的相关结构设计、材料研究、应力、热、电磁仿真和可靠性验证等方面展开合作。此外,联合实验室还将成为为学生提供实习和培训机会的平台,促进人才培养和技术交流。共进微电子总经理张文燕表示:“共进微电子一直致力于封测技术的研发与创新,而西安电子科技大学在封装领域具有丰富的研究经验和优秀的学术背景。通过合作,我们期待能够取得更多突破性的研究成果,并将其应用于实际生产中。”西安电子科技大学田文超教授也表示:“西安电子科技大学的封装专业是2009年国家首批电子封装技术本科专业,同时也是全国唯一的电子封装类国家级特色专业。通过与共进微电子建立联合实验室,我们将充分发挥双方的优势,推动封装技术的创新,促进企业技术进步和生产力提升。”未来,共进微电子将充分利用联合实验室的优势,夯实并增强共进微电子在传感器与汽车电子芯片的封装能力,为客户提供高质量的封测一体化服务!| 关于共进微电子上海共进微电子技术有限公司,简称“共进微电子”,成立于2021年12月。共进微电子由上交所主板上市公司共进股份(603118)、探针智能感知基金(国家新兴产业创业投资引导基金参股)以及一流的技术和管理团队创立,专注于智能传感器领域的先进封装测试业务。专注于智能传感器及汽车电子芯片领域的先进封装测试业务。共进微电子拥有上海研发销售中心和苏州太仓生产基地。已建设1.8万平米先进的研发中心和生产基地,生产基地包含百级、千级和万级无尘室,建设传感器及汽车电子芯片的封装测试量产生产线。共进微电子拥有完整的封装产线,涵盖从晶圆研磨、切割到前段工艺的固晶、引线键合、点胶、贴盖、回流焊,以及后段工艺的注塑成型、打标、切单。提供多种产品封装类型,包括LGA、QFN、Fan-out、SIP和2.5D/3D等。测试能力包括晶圆测试、CSP测试和成品级测试能力。共进微电子封装测试产品包括惯性、压力、电磁、环境、声学、光学、射频和微流控等传感器和汽车电子芯片。公司以满足客户需求为宗旨,制定完整的封装测试方案、流程及品质管控,为客户提供一站式解决方案,打造集研发、工程、批量生产于一体的专业综合封装测试服务平台。共进微电子致力于建设全球知名的规模大、种类齐全、技术先进的传感器及汽车电子芯片封装测试产业基地和领军企业,填补国内相关领域在批量封装、校准和测试领域的空白,突破产业链瓶颈。
  • 【HORIBA学术简讯】材料、生物、高压、发光、传感器领域相关文献推荐 | 22年1期
    本周我们推荐5篇前沿学术成果,针对材料、生物、高压、发光、传感器领域,涉及拉曼、荧光技术。材料生物高压发光传感器“学术简讯”栏目旨在帮助光谱技术使用者时时掌握最新发表的科学研究前沿资讯。我们将每周给您推送新增学术论文:包括但不限于主流期刊Nature index、ACS、RSC、Wiley、Elsevier等,帮助您了解全球范围用户使用 HORIBA 光谱技术的新动态,为您的科学研究提供新思路,激发学术灵感。更多光学光谱文献欢迎访问Wikispectra
  • 【HORIBA学术简讯】材料、光催化、传感器领域相关文献推荐 | 22年3期
    本周我们推荐5篇前沿学术成果,针对材料、光催化、传感器领域,涉及拉曼、荧光技术。材料光催化传感器“学术简讯”栏目旨在帮助光谱技术使用者时时掌握最新发表的科学研究前沿资讯。我们将每周给您推送新增学术论文:包括但不限于主流期刊Nature index、ACS、RSC、Wiley、Elsevier等,帮助您了解全球范围用户使用 HORIBA 光谱技术的新动态,为您的科学研究提供新思路,激发学术灵感。更多光学光谱文献欢迎访问Wikispectra
  • 船舶气象仪-一款有条不紊的微型气象传感器
    船舶气象仪-一款有条不紊的微型气象传感器#2022已更新【品牌型号:天合环境TH-Y6】雷雨大风天气对船舶航行安全会带来很大影响,船舶在大风浪区域航行,将出现较剧烈的摇荡运动、降速、航向不稳定,以及由此引起的其他操纵方面的困难,甚至出现难以预料的危险,而且大雨、暴雨会引起能见度下降,影响航行安全。一、产品简介山东天合环境科技有限公司作为专业研发生产销售微型气象仪的企业,一直致力于微型气象仪和气象环境解决方案推广应用。具有完整的生产链、实力雄厚的技术团队和全面的营销团队,我们研发生产的超声波风速风向仪、五要素微气象仪、六要素微气象仪和小型自动气象站等气象产品,已广泛应用到气象监测、城市环境监测、风力发电、航海船舶、航空机场、桥梁隧道等领域,客户遍布全国各地,并取得了良好的社会效益和经济效益。TH-Y6型六要素微气象仪原理为发射连续变频超声波信号,通过测量相对相位来检测风速风向。与传统的超声波风速风向仪相比,我司产品克服了对高精度计时器的需求,避免了因传感器启动延时、解调电路延时、温度变化而造成的测量不准问题。TH-Y6型六要素微气象仪创新性地将气象标准六参数(环境温度、相对湿度、风速、风向、大气压力、压电雨量)通过一个高集成度结构来实现,可实现户外气象参数24小时连续在线监测,通过数字量通讯接口将六项参数一次性输出给用户。二、产品特点1、顶盖隐藏式超声波探头,避免雨雪堆积的干扰,避免自然风遮挡2、原理为发射连续变频超声波信号,通过测量相对相位来检测风速风向3、风速、风向、温度、湿度、大气压力、压电雨量六要素一体式4、采用先进的传感技术,实时测量,无启动风速☆5、抗干扰能力强,具有看门狗电路,自动复位功能,保证系统稳定运行6、高集成度,无移动部件,零磨损7、免维护,无需现场校准8、采用ASA工程塑料室外应用常年不变色9、产品设计输出信号标配为RS485通讯接口(MODBUS协议);可选配232、USB、以太网接口,支持数据实时读取☆10、可选配无线传输模块,最小传输间隔1分钟11、探头为卡扣式设计,解决了运输、安装过程松动不准的问题☆三、技术参数1、风速:0~60m/s(±0.1m/s);2、风向:0~360°(±2°);3、空气温度:-40-60℃(±0.3℃);4、空气湿度:0-100%RH(±3%RH);5、大气压力:300-1100hpa(±0.25%);6、压电雨量:0-4mm/min(±4%)7、功率:1.08W8、生产企业具有ISO质量管理体系、环境管理体系和职业健康管理体系认证☆9、生产企业具有知识产权管理体系认证证书和计算机软件注册证书☆四、产品尺寸图五、产品结构图六、注意事项1.传感器水平周围1米半径无遮挡,避免水滴飞溅影响2.传感器安装位置应避开强机械振动源3.传感器安装上方应为开阔区域,雨滴应直接滴落至传感器,应免二次滴落和连续水流冲击
  • 【HORIBA学术简讯 】生物、传感器、材料领域相关文献推荐 | 22年2期
    本周我们推荐5篇前沿学术成果,针对生物、传感器、材料领域,涉及拉曼、荧光技术。生物传感器材料“学术简讯”栏目旨在帮助光谱技术使用者时时掌握最新发表的科学研究前沿资讯。我们将每周给您推送新增学术论文:包括但不限于主流期刊Nature index、ACS、RSC、Wiley、Elsevier等,帮助您了解全球范围用户使用 HORIBA 光谱技术的新动态,为您的科学研究提供新思路,激发学术灵感。更多光学光谱文献欢迎访问Wikispectra
  • 【HORIBA学术简讯】二维材料、钙钛矿、环境、传感器、玻璃领域 | 2021年第37期
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  • 【HORIBA学术简讯】传感器、材料、钙钛矿、环境领域 | 2021年第39期
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  • 中国传感器之殇——褪色的智能
    p style=" text-indent: 2em " strong 智能少不了传感器 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 传感器是数据采集的源头,它无处不在。智能最前端所需要的态势感知,基本都是要从传感器开始。无论是智能制造、智慧城市、智慧医疗等,还是智能设备和大数据分析,再庞大的智能系统,都要从传感器的针尖上开始。 /p p style=" text-indent: 2em " 医疗器械界的奇兵——达芬奇手术机器人有四百多个传感器;鼎鼎有名的波士顿机器人大狗,能够自如地翻跳腾跃,则需要1300个传感器。 /p p style=" text-indent: 2em " 日本著名的马桶品牌骊住Lixil,正在推出的智能马桶,马桶盖背面安装了图像传感器,可以自动识别粪便形状,整个马桶通过70多个传感器,自动检测并与云端相连,可以实现慢病大健康管理。而博世公司推出的工厂协作机器人助手APAS,内置了上百个传感器,以便可以迅速感知人的状态。 /p p style=" text-indent: 2em " 这些令人叹为观止的智能产品,其实都是有共性的。 /p p style=" text-indent: 2em " 这个世界的数字化步伐,半步都不能离开小小的传感器。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 540px height: 277px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/bdfb750d-86ef-4930-b040-13c9f2f48f33.jpg" title=" 1000.jpg" alt=" 1000.jpg" width=" 540" height=" 277" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 图1 传感器的数量 /p p style=" text-indent: 2em " 然而在中国战略性、支撑性的产业版图上,却几乎找不到传感器的位置。当新基建如火如荼建设的时候,传感器——这一至关重要的支撑,却几乎被人忘在脑后。这个画面大概如此,当所有光鲜的客人要步入大厅的时候,脚后跟却都被夹在门外。这种尴尬的局面,迟早是要痛得大声喊出来的。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 两栖物种 传感器六大怪 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 广泛使用的传感器,它属于以小搏大的工业门类,是通向其他产业的基础。但传感器也是一个很独特的行业。很多传感器都具有两栖属性:一方面,传感器的核心是芯片,会追随摩尔定律,有着快速进化的大脑;另一方面,它同时也与敏感材料、机械器件在一起,受到机械定理的许多制约。这是种独具特色的产业,使得传感器必须经过细心呵护,才能发展得很好。然而在中国,传感器却成为一个令人惊讶的“六大怪”行业。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器的第一怪:容量不小,而国内头部玩家却很小。2019年中国传感器市场规模达到1700亿元,估计有1700多家企业。除了歌尔、瑞声靠着苹果手机强大的出货量,体量达到百亿级,在声学传感器领域已经占住地盘。而其他领域,如手机、汽车、工控、可穿戴、物联网等,基本上都是国外品牌的市场。在消费电子、安防之外的领域,产值超过1个亿的企业并不多,只有郑州汉威、宝鸡麦克、南京高华等跑在前面,其他国内传感器企业,基本都属于土豆俱乐部。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器的第二怪:种类繁多,但这个市场很隐蔽。国外成型产品及在研种类有3万多种,我国有2万多种。这些数量未必精确,但传感器无疑是一个庞大类别的产品。而这种产品,却很少为业界之外的人所知晓。其实手机、汽车、工业测量、智能装备等都是应用传感器的大户。而这几年风生水起的智能制造、工业互联网,都离不开小小的传感器。当然人工智能也不例外。可以说人工智能跑得再快,脚上穿着还是传感器的鞋。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器的第三怪:民品最怕断供,军工不怕价高。军用传感器已经高度自主化,主要是由于军品采购可以不计成本。而如果要到民用市场来竞争,那是既要拼规模,也要有高性价比。如果功耗小一点,成本小一点,那就可赢者通吃。因此民用市场的突破还很艰难,也无法从军工市场获得支撑。两条隧道,各通一边,没有打通。而民用仪表传感器高度依赖国外。日本横河跟重庆川仪有一家合资公司,生产横河川仪的仪表。日本横河提供的谐振式压力传感器,这是最高精度的压力传感器。国内攻关一直未能攻克。这家合资厂也只能依赖日本的传感器。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器的第四怪:中国制造虽以成本著称,但传感器的成本优势还没有国外明显。中国目前生产大部分都是低端传感器。而我国中高端传感器进口占比达80%,传感器芯片进口更是达90%以上。中国生产成本也很高,收入才几千万,如何舍得投入几千万建生产线?现在很多传感器厂家,还都是单干,手工装配很多。因为产量上不去,有的1个月的产量也就5000只,根本谈不上规模效益。而博世、欧姆龙等早就把工厂设立在中国,成本优势同样巨大。 /p p style=" text-indent: 2em " 而且,美德日品牌企业对中国传感器市场虎视眈眈,对市场份额看得很紧。中国一有进步,就会被国外品牌降价挤压。2010年日本欧姆龙一个开关要接近400元,而现在随着中国品牌的逐渐崛起,现在只需要60元。灵活降价,坚决保卫市场份额,是国外厂商常见的营销手段。这种方法,一直将国产品牌压制在面黄肌瘦线附近,很难翻身。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器的第五怪:市场巨大,融资最难。本来智能制造、人工智能大热,传感器终于应该迎来咸鱼翻身。但是,没有。这是一个投资人不待见的市场。由于国内对这个产业的重要性的认识不足,导致投资界一直处于冷淡期。这跟产品隐蔽,做大做强比较难,是有关系的。而国家对这个产业的“冷处理”的态度,自然也影响了投资基金的判断。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器的第六怪:本是国之重器,奈何落地沦为小萝卜头。传感器作为感知的第一道防线,是人类社会走向智能的关键源头。然而这个行业一直得不到重视。上世纪80年代初,国家科委主持的课题研究中,在讨论信息技术包括哪些技术的过程中,“传感器技术”引起了巨大的分歧。但因为体量太小,最终还是被切掉。这一晃,四十年都过去了,情况几乎没有变化。虽然最近两三年有些鼓励发展传感器的政策陆续出台,但一无力度二无资金,基本也就是草草地走了过场。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器其实就是互联万物的五官,是眼睛,是耳朵,是各种触觉。尽管如此重要,却无人重视。传感器六大怪,本身就是一大怪事。这可真是一根扎心的刺。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 惊人的利润 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 在国内,传感器并不容易挣钱。由于芯片不能自主,工艺研发投入巨大,再加上红海竞争激烈,中国传感器的利润一直被压得很低。根据国内40家传感器企业上市公司的财报,将近40%的企业利润率低于5%;而利润为负就有6家。 /p p style=" text-indent: 2em " 都说制造业利润低,传感器看来也是其中的一种。不过,不挣钱,并不是这个行业的真实情况。 /p p style=" text-indent: 2em " 日本基恩士传感器公司,可以说是日本最挣钱的公司。2019年营业额接近360亿人民币,而利润,则达到了惊人的180亿。利润率居然超过50%,而且常年如此。传感器这种在中国几乎无法建树的行业,被日本做成了真正的摇钱树。 /p p style=" text-indent: 2em " 这家以纯设计(Fabless)起家的传感器公司,主要是设计和销售传感器、测量系统、激光刻印机等。从产品开发策略来看,它从来不定制产品,坚持完全“以我为主”的标准化产品研发。这种策略,维持了产品研发的规律性,而定制产品则会有很大的周期不确定性,经常导致企业失去灵活性。为了不断开发新品,基恩士采用了广泛的研发信息源,促使产品的多样化。而从产品系列而言,则采用了深度嵌套的产品组合。既有传感器产品,更有在传感器基础上做好的测量系统,成为测量领域的领头羊。 /p p style=" text-indent: 2em " 国内像海康威视、大华等领头羊,都是走大型工程。虽然也挣钱不少,但其实跟传感器也没有太大关系。即使是以气体传感器起家的郑州汉威,这几年也是重点聚焦在水务、环保等总包工程。传感器事业板块,不过只是这家上市公司的高科技之名而已,从体量而言则基本就是无足轻重。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器主要用在电子产品、工控与测量、设备等几个板块。而传感器的发展,最早是来自工业自动化的推动。但在中国最黯淡的,也就是工控与测量这个分支了。最典型的可以算是上海威尔泰仪表公司了。这家企业以核电为入手点,进入到传感与仪表领域的,属于纯正的工业自动化产品。从上市公司财务报表来看,这家公司上市已经14年,但最近一年收入大约在六千万元。不得不说,经营惨淡。要知道,另外一家巨头公司霍尼韦尔公司,其传感与物联部门在全球的营收将近60亿元。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 设计软件没人管 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 工业软件是中国制造的软肋,传感器更是如此。而传感器的设计软件,也是非常隐蔽的匕首。这几年MEMS传感器非常火爆,每个手机中都有几个,如感知加速度的。而一般的汽车至少也有十多个。德国博世、美国博通、荷兰恩智浦等都是业界巨头。中国只在麦克风的MEMS传感器扳回一个角,做得很好。 /p p style=" text-indent: 2em " 然而MEMS传感器的设计,需要两款很专业的CAD软件。一个是 IntelliSuite,这是美国1991年创立的,这也是最早的MEMS专用CAD设计画图软件。 /p p style=" text-indent: 2em " 另外一家ConventorWare也是美国公司。中国很多传感器企业几乎都在用,能占据中国80%的市场。当年在国内承担863计划MEMS研究项目的30个研究小组,全部都使用这种软件。它在MEMS传感器的位置,跟6月份哈工大被断供的Matlab软件在科学计算中的地位,基本一样。而在中国,几乎没有这种软件。不幸的是,这款软件在2017年被泛林LAM收购;而LAM是美国第二大半导体设备制造商。这都是美国政府最容易动刀子的断供之地。 /p p style=" text-indent: 2em " 工业软件,非常的细分了。如果不深入到行业中去,很多软件都是隐藏而不可见。这种处境,倒是跟传感器一模一样。传感器和工业软件,似乎都穿着隐身衣。而正是这些看不见的工业软件,其实暗地封锁着中国制造的诸多命脉。传感器设计软件,就是其中一道令人紧张的暗穴。没有软件,这些传感器很难被设计出来。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 几乎全是卡脖子 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 在中国,消费类电子的传感器,由于市场的拉动,近十年已经有了很大的进步。然而在工业级的传感器,卡脖子情况比芯片还厉害。围绕着控制与测量,尤其是仪器仪表传感器,几乎100%进口。 /p p style=" text-indent: 2em " 中国仪表的变送器两大巨头,都是“国外芯”。重庆横河川仪年产归谐振变送器30万台,传感器用的是日本横河的;北京远东罗斯蒙特,每年30万台金属电容变送器,用的是美国罗斯蒙特的传感器。可以说,这两家占据中国70%以上市场的龙头企业,基本就是给日本和美国打工。其他企业情况也一样,苏州恩德斯豪斯E+H一年大约5万台,用的是德国E+H;而国内品牌的龙头企业 ,用的基本都是德国FirstSensor。要命的是,这家公司,在今年3月被美国传感器巨头泰克连接公司所收购 。这对于中国的仪表,实际上非常的凶险。今后是否还能买到德国传感器芯片,存在着极大的不确定性。 /p p style=" text-indent: 2em " 这意味着,石化、医药等流程行业广泛使用的变送器,其中的传感器除了用日本横河和美国罗斯蒙特的芯片,原本用德国的公司的现在也要依赖美国公司了。 /p p style=" text-indent: 2em " 其他行业也基本是类似的状况。根据传感器国家工程研究中心《中国传感器发展蓝皮书》的统计,汽车传感器、高端化学类气体传感器、光纤传感器、环境检测传感器,对国外进口依赖度都是在95%以上。至于海洋传感器,用于移动观测平台的自动浮标、水下滑翔机,以及海上浮标等,则是100%进口。 /p p style=" text-indent: 2em " 国人非常关心的PM2.5值,其测量仪基本都是采用仪表巨头美国热电公司的产品。它内部所使用的微量振荡天平,通过测量滤膜上微小颗粒的质量而引起振荡管的频率变化,来测试空气颗粒物的浓度。以精密测量的传感器作为基础,热电公司的一台PM2.5测量仪,动辄几十万元,甚至上百万元。也只有国家级测量站,才用真正用得起这种仪表。而直到最近,这种技术才被天津大学精仪学院毕业博士所创立的天津同阳公司,基本攻克。这是一种很幸运的进展了。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器的卡脖子方式,与绝大部分其他工业产品都不一样。它就像一个漫山遍野的地雷阵,分散而隐蔽。要逐项对这一类卡脖子短板进行突破,必将是一个漫长的过程。而且要逐个突破,也基本不现实。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 历史上的动摇 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 传感器与通信、计算机被称为现代信息技术的三大支柱。但本来处于战略要冲的传感器,在中国的产业位置,基本一直被边缘化。 /p p style=" text-indent: 2em " 这在中国,是有过历史上的动摇。据国内信息化老前辈介绍,上世纪80年代初,一些专家参与了国家科委主持的“信息技术发展政策”课题的研究与起草相关政策。当时第一个要解决的问题是: 信息技术包括哪些技术?计算机、集成电路、通信技术和软件四大技术得到专家们一致的同意。问题出在“传感器技术”,大家意见不一致。 /p p style=" text-indent: 2em " 图2 中国信息技术的构成 /p p style=" text-indent: 2em " 从理论上说,大家都同意,传感器技术是信息技术的一个重要组成部分。如果缺少传感器,信息技术就不完整了,体系上无法自洽。但是,从行业营业额来看,当时的传感器产业太小了,不要说与通信产业这样的大产业比,就是和当时的软件这样的“小产业”比,也不在一个量级上。如果并列在文件中,非常难以落笔。讨论了很长一段时间,最后还是“忍痛割爱”了。 /p p style=" text-indent: 2em " 可以说,信息技术刚刚起步,作为支点之一的传感器,从一开始就被边缘化。这种偏差,意味着中国的信息化,一直就是瘸腿的信息化。而进入数字化时代,工业互联网成为国家战略,这种瘸腿就更加明显。然而,这种历史上的动摇所形成的隐形偏差,历经四十年,越发畸形,而且直到至今,也未能得到纠正。 /p p style=" text-indent: 2em " 现在,应该是回到原点,重塑根基的时候了。 /p p style=" text-indent: 2em " br/ /p p style=" text-indent: 2em " 小记 /p p style=" text-indent: 2em " 芯片卡脖子,举国上下群情激愤,到处都是大投资。但中国的卡脖子,其实是一个系统性工程,不是只出现在某一个节点上。要说卡脖子,中国制造几乎就是长颈鹿的脖子,到处都是卡点。许多不同的卡脖子技术,底层有着更为隐蔽的交错关系。传感器的芯片,并不需要太高的纳米制程,像当前最热的传感器的微机电系统MEMS,它需要的制程甚至可以用微米级完成。以举国之力,狂热的投资,都要去解决华为手机芯片,或者中芯国际的先进制程问题,既不科学,也不理性,更忽视了其他同样重要的产业市场。 /p p style=" text-indent: 2em " 跟芯片卡脖子是卡在明处完全不同,传感器在中国的产业地位,基本就是一个黑户口,无人关注。这才是传感器产业最令人担心的地方。 /p p style=" text-indent: 2em " 中国数字经济已经是庞然大物,目前占GDP的比重约为35%,总量超过30万亿元。传感器正是数字经济的最基本的支点。然而在这座庞大宫殿的入口处,守门的哨兵,却依然在昏睡中。 /p p style=" text-indent: 2em " 这是智能大门的缺失。传感器就像无处不在的小伤口,随时都可能作痛。传感器之殇,中国不可承挡。 /p p br/ /p
  • 重磅!填补我国空白,这个传感器仪器获重大突破
    近日,据中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所中科院合肥研究院智能所官方公众号公布,该所研制出了国内首台深海质谱仪,并在南海某海域成功完成多次海试,该工作填补了国内在深海质谱仪研制领域的空白:质谱仪是一种分离和检测不同同位素的仪器。利用质谱仪,可以对相关物质进行化学分析,为确定化合物的分子式和分子结构等提供可靠的依据。深海质谱仪的研制,可以为寻找海底油气及矿产资源,探究生命起源和早期演化以及研究全球气候变化等奠定了原位质谱探测基础。▲国内首台深海质谱仪(来源:中科院合肥研究院智能所)中科院合肥物质院智能所陈池来研究团队,长期致力于新型MEMS质谱关键技术及应用研究。作为深海智能感知技术联合实验室共建单位成员,团队先后突破质谱小型化设计集成、质谱关键器件MEMS制造、水下膜进样快速定量标定等关键技术。经过多年攻关,该团队成功研制出国内首套深海质谱仪,可在原位实现深海中N2、O2、Ar、CO2、CH4等小分子溶解气以及烷烃、芳香烃等挥发性有机物溶解气的定性及定量检测。深海极端环境塑造了特殊的生命过程,蕴藏着极大的矿产资源,对其探测是国际地球科学研究的前沿问题。深海原位探测技术可以在时间和空间维度上连续获取深海样品的组分、含量及其变化信息,因此被越来越广泛地应用于深海极端环境的研究工作中。▲深海质谱仪搭乘原位实验室完成深海探测任务后出水瞬时(来源:中科院合肥研究院智能所)2022年至今,该团队成员王晗、邵磊等携带深海质谱仪参加了多次专项海试,验证了其工作原理及工程应用的可行性,完成了设备功能性验证实验、海底定点在线检测实验及深度扫描试验。不仅如此,通过海试,该仪器还实现了深海冷泉区域溶解气的长时间(25.8h)原位检测及海平面至海底(-1388m-0m)溶解气的在线检测,获取了深海海底小分子溶解气浓度随时间的变化曲线及纵向浓度分布轮廓线等关键科学数据。相关研究成果以《用于深海气体原位检测的水下质谱仪的研制与应用》为题发表在《中国分析化学》上。▲深海溶解气在线检测深度-峰高关系曲线(来源:中科院合肥研究院智能所)海洋探测中常用的各种传感器仪器及分类海洋仪器设备的一个最大特点是,生产批量小、应用范围窄、使用寿命短,而稳定、可靠性和一致性,以及测量分辨率和精度等要求又特别高,需要在不断应用中改进制造工艺和提高技术性能。传感器技术是海洋仪器设备的基础,其各方面性能是衡量仪器设备好坏的关键,同时也是调查数据质量的保证,各种数据订正方案应运而生,但是在长期的观测中,传感器的稳定性、漂移、准确度等指标依然是最重要的部分。海洋中使用了各种各样的传感器仪器,包括声学多普勒电流剖面仪,底流流量计,底部压力和倾斜仪,电导率-温度深度(CTD),溶解氧传感器,数码相机,高清摄像机,水听器,质谱仪,光学衰减传感器,pH和二氧化碳传感器,压力传感器,远程访问液体和DNA采样器,电阻率探头,地震仪,声纳,热敏电阻阵列和湍流电流计等等。海洋传感器根据检测参数类别可大致划分为水质类、水文类、地质地震类、声学探测类、光学探测类等,每一类检测参数大则包含上百项检测目标,少则数十项检测目标,且根据应用领域和应用环境的不同,每一项检测参数的工作原理和技术实现手段各有不同。▲海洋传感器机器分类(来源:高科技与产业化)日益重视,近年我国海洋传感器仪器的研究现状,与取得的突破近年来,我国日益重视海洋传感器及仪器设备等相关海洋科学技术的研究。在2013年,科技部正式批复,组建青岛海洋科学与技术试点国家实验室;2015年6月,实验室正式投入运行,成为所有试点国家实验室中唯一转为正式国家实验室的研究机构。此外,国内有多所大学和科研机构从事海洋传感器方面的研究:山东省科学院海洋仪器仪表研究所侧重在化学/物理测量、温度/热量测量、非特定变量测量、力的测量以及控制系统方面进行技术布局;中国海洋大学侧重在非特定变量、距离/摄影测量、化学/物理测量、重力测量和控制系统方面进行技术布局;国家海洋技术中心侧重在距离测量、化学/物理测量、温度测量、流量测量和船用设备方面进行技术布局;天津大学的专利技术主要布局在化学/物理测量、平衡测量、距离测量、船用设备和非特定变量测量等领域;浙江大学的专利技术主要布局在化学/物理测量、平衡测量、信号控制传输、液力机械和船用设备等领域;浙江海洋大学的专利技术主要布局在船用设备、化学/物理测量、控制系统、平衡测量、电场分离等领域;大连科技学院的专利技术主要布局在非特定变量测量、化学/物理测量、长度/角度等测量、液力机械和距离/摄影测量等领域。在产业化方面,我国90%的传感器依赖进口,只有通过国产化来降低成本,国内海工装备才用得起传感器。国外的海洋传感器已经近二十年没有更新换代了,但是在过去二十年,材料技术、信息技术、集成电路技术等都取得了很大的进步,当这些新技术渗透到海洋传感器领域的时候,就会有大的突破,也是国内海洋传感器领域的机遇所在。海洋化学传感器、海洋微生物传感器也都存在不能与时俱进的问题,我国目前尚不具备全面、完整的微生物数据库,适合长期海洋监测的便携、低功耗、原位、实时、快速、精确的海洋微生物传感器也未有相关产品。目前,进口CTD温盐深剖面仪、ADCP等海洋仪器设备在我国还有占有很大的市场份额。但令人欣喜的看到,通过近些年来国内相关科技企业的共同努力,在部分海洋传感器领域已经做到了国产代替,其实验室测量精度已与国外同类产品不相上下,与世界先进水平也已相差无几,只是其稳定、可靠性还需要进一步提升。结语要解决海洋领域核心关键技术受制于人的问题,关键是增强科技攻关能力,强化自主创新成果的源头供给。在全球范围内传感器有超过2万亿的市场规模,我国传感器相关企业应抓住机遇,加强技术团队的学科交叉与协同攻关,强化新原理、新方法创新与已有技术的完善,多项并举才能掌握海洋科技发展主动权,合力解决海洋传感器领域的“卡脖子”问题。未来,我国将基于创新的光电集成芯片和光学传感原理,基于光电集成芯片技术,依靠发展成熟的集成电路的制造设备与工艺水平和在中国国产化的集成电路芯片制造水平,结合我国已搭建起的芯片产业链,通过国内外的密切合作,开发具有自主知识产权的芯片级海洋物理、化学和微生物传感器,并且实现微型化与国产化,应用到高端智能装备的制造领域。
  • 分场活动|传感器材料先进技术专场在郑州成功召开!
    11月1日,2021世界传感器大会于郑州国际会展中心C301成功召开。传感器材料产业化取得突飞猛进的进步和发展,在全球市场占有举足轻重的地位。现场照片本次会议由中国科学技术协会、河南省人民政府主办,中国仪器仪表学会、中国仪器仪表学会仪表功能材料分会、河南省科学技术厅、重庆材料研究院有限公司、国际薄膜学会承办以及郑州市科学技术局、郑州高新技术产业开发区管理委员会、河南昊博互联网科技创新平台有限公司协办。英国皇家化学学士、英国材料学会会士、国际薄膜学会会士张善勇主持中国仪器仪表学会名誉副理事长中国科学院院士都有为和美国医学与生物工程院院士李长明致辞河南省科学技术厅二级巡视员郭遂臣致辞中国工程院院士、哈尔滨工业大学教授博士导师赵连城中国工程院士、哈尔滨工业大学教授博士导师赵连城分享了《组合式芯片及红外彩色成像集成系统》,他讲解了组合式芯片的光电特性及其像敏阵列具有光敏性是目前红外彩色成像技术的焦点,关键是灵敏度(感光度)和多色成像。电路(ROIC)与材料相互结合,互相补偿。红外彩色成像和24小时连续监控的红外彩色成像系统发展趋势日益兴盛,军用、民用前景十分广阔。英国皇家化学学会会士、英国材料学会会士、国际薄膜学会会士张善勇英国皇家化学学士、英国材料学会会士、国际薄膜学会会士张善勇分享了《垂直多层WSe2纳米片NO2气敏传感器》的主题演讲。他创作了几部著作,其中一部被美国和新加坡作为教材使用。指出纳米的温度在五百多度才有作用且有很大的问题。为了进一步提高灵敏度,控制材料的形态以增加比表面积和暴露更多的活性边缘是提高传感性能。南京大学教授黄璞南京大学教授黄璞分享了《抗磁悬浮力系统及其在微弱力信传感中的应用举例》,他通过对室温高真空、低温高真空的讲解提出了抗磁悬浮力系统。概括了抗磁悬浮在各个领域的工作原理,分析了抗磁悬浮发展现况及应用前景,研究得出抗磁悬浮具有室温下无源工作,其系统简单、可靠性高,在工程技术上有重大意义。以“新型传感器材料及元件创新发展”为主题。目前,全球传感器市场达百亿级别,随着“中国制造2025”推动实施,传感器呈现的多样化格局。到2025年预计达到万亿级别。这一切标志着传感器产业即将进入下一个飞速发展的黄金时期。作为传感器主要材料供给地,当前,中国已成为全球最大的传感器材料制造基地。传感器材料产业化取得突飞猛进的进步和发展,在全球市场占有举足轻重的地位。随着国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要出台,传感器材料也迎来了新的机遏,此次论坛举办旨在促进先进传感器材料及元件技术进步,搭建行业创新平台,加强政产学研用进一步合作。
  • NSTC:将量子传感器付诸实践
    量子传感器和测量设备能够为商业、政府和科学应用提供精确性、稳定性和新功能,产业界、学术界、政府部门间的合作可以促进量子测量科学和产业进展。此前,美国国家科学和技术委员会(NSTC)量子信息科学小组委员会(SCQIS)发布了题为《将量子传感器付诸实践(Bringing Quantum Sensors to Fruition can be found)》的报告。  报告以美国《量子信息科学国家战略概览》和《国家量子倡议(NQI)》法案为基础,讲述了当前主要应用的5类量子传感器是原子钟、原子干涉仪、光学磁力器、利用量子光学效应的装置和原子电场传感器,量子测量从研发到产业化阶段主要面临人才多样化、技术可行性、关键辅助性技术和组件和知识产权与技术转让4大方面挑战。报告针对量子测量研发、应用领域提出1-8年的短中期建议,其长期目标是通过量子技术的发展促进经济发展、安全应用和科学进步。该报告增强了美国QIS国家战略,体现出美国在量子测量领域的重视和决心。  (一)量子传感器  量子传感器(quantum sensors)是利用量子力学特性(如原子能级、光子态或基本粒子的自旋)进行测量的设备。量子传感器在定位、导航、计时、本地和远程、生物医学、化学和材料科学、基础物理学和宇宙学等不同领域均有使用。目前,量子测量领域有5类主要的量子传感器。表1 量子测量5类主要的量子传感器名称工作原理应用领域量子传感器原子钟当标准GPS信号不可用时,使用原子钟辅助网络和高精度时间传输协议可以为导航系统提供弹性地质学、地震学、石油勘探、电网运营和金融服务业等原子干涉仪在基础物理学领域的应用包括万有引力常数(大G)的测量、等效原理(自由落体的普遍性)的测试、毫米级的引力测量、暗物质粒子的搜索以及引力波探测的可能替代方法火山学、地下水、矿藏、潮汐动力学和冰层等地球科学研究,陀螺罗盘、卫星定位、制导、导航重力测绘和海底避障等应用光学磁力器基于蒸汽、玻色凝聚体或固态系统(如金刚石中的氮-空位(NV)中心)中原子自旋的光学磁力计用于神经功能的生物医学研究,支持生物样本的无创检测和表面科学的新工具利用量子光学效应的装置利用量子光学效应的设备提供了突破显微镜、光谱和干涉测量中的标准量子极限的机会。非经典状态的光子使测量达到海森堡极限DNA测序、酶活性跟踪、粒子物理学、暗物质搜索、量子网络协议和微光遥感原子电场传感器使用里德堡原子态作为换能器或量子天线,来测量从直流(0 Hz)到太赫兹(1012 Hz)的宽频率范围内的电磁场应用于遥感和电测领域,其他应用包括扩大蜂窝塔之间的距离,以及采集具有宽动态范围的信号  (二)困难与建议  量子测量从概念验证设计到实现可应用的产品仍然需要克服许多障碍。首先,研发工作分散、巨大应用空间和潜在用户需求,使人们很难专注于某一特定的应用或需求,许多量子测量市场驱动力和商业价值仍未明确;其次,从基础研究到商业化产品成型需要大量和持续性的资金。量子测量技术的研发不仅需要高校、研发机构和企业间共同参与,一个有凝聚力的、系统性的战略路线尤其重要,使多个机构目标一致,联合产业链上的企业在一些特定应用和关键辅助性技术上共同开发,并且与合作企业处理好知识产权、收购、商业安全和寻求战略合作伙伴等关系,使量子测量技术更加高效成熟。  1.团队人才专业多样化问题  面临的挑战:许多进行基础研究的科学家可能缺乏量子测量应用和商业化相关领域的专业知识,比如不熟悉当前具有竞争性的技术或者军事领域应用下部署传感器的严格要求等,所以还需要完善专家团队的多样化,找到各领域的专家和行业精英一同参与。但是存在寻找人才时间长,晋升和任期标准不一致,对新的联合项目缺乏方案资源或资金支持,回报周期长等实际困难,进展缓慢。  建议:QIST研发机构,如NIST、NSF、DOE、DOD、NASA和情报界,应该加快开发新的量子测量技术,并优先与量子测量最终用户建立合作伙伴关系,共同测试、开发和推广应用结果,从而帮助量子测量企业改进技术、实现市场目标或任务,共同努力通过提供新的资源、先发优势和提高对新兴技术的认识而使最终用户受益。   2.具体技术的可行性问题  面临的挑战:(1)量子技术被过于夸大,使得有些用户对量子测量的潜在应用有不切实际的期望或误解,另一方面因量子测量未被有效推广,还有一些潜在的用户不知道量子测量的存在而错过商业机会。在实现一定的市场规模之前,较难预测实验室成果的商业可行性,特别是与现有的、传统的替代方案和基准比较,传统测量已有几十年的研发经验和商业市场,量子测量大规模进入市场还需要很长一段时间。(2)因为传感器的实用价值取决于许多因素,包括在现实环境中的性能、对环境噪声的响应、可靠性、带宽、占空比和操作时间等规格,而这些实地部署时的必要条件通常不是科学家或研发专家在早期原型优化时能想到首要任务。因此,潜在市场用户应该帮助进行判断。   建议:使用传感器的机构应进行可行性研究,并与QIST研发领导人共同测试量子原型系统,以确定有市场前景的量子测量技术。(1)量子测量应用机构应确定一些相关的量子技术,并进行专门的市场调查,寻找可应用的美国政府机构进行技术商用和推广,如美国国土安全部、国家卫生研究院、农业部、美国地质调查局、美国国家海洋和大气管理局,以及能源部、国防部和NASA中的部分部门。(2)国家实验室、联邦政府资助的研发中心和学术界的科学家也可以是研发试验阶段的采用者。(3)QIST研发从业者和这些最终用户的共同努力可以优先用于现场测试、共同设计和开发新的量子传感器原型和应用。(4)各机构可以利用SCQIS及其工作组来帮助确定潜在的合作伙伴关系。   3.关键辅助性技术和组件  面临的挑战:由于控制量子系统所需的严格技术要求和高昂的工程成本,获取关键辅助性技术仍是挑战。将量子实验室原型移植到现场演示所需要的组件或工艺,如专用材料、制造设施、集成光子器件、激光器、电子器件、真空系统、互连、量子控制和诊断等,这些尚未完全可控可用,而且这些辅助性技术和器材目前没有足够的市场实现规模生产,仅在实验室内投入使用,依赖实验室研发投入和应用场景,这些障碍不但影响了所需子系统的开发,在没有多次技术迭代和后续改进的情况下,也为量子测量最终用户的使用和推广带来困难。  建议:支持研发工程的机构应该与SCQIS工作团队合作,帮助促进量子测量更精确、更实用、更优化成本的关键组件开发。与产业界共同探索,有针对性的投资相关基础设施,从而生产出跨领域、多功能的组件,为多种量子设备的开发提供可能,如适用波长的可靠激光器和集成光学电路。各机构可协调对辅助性技术的战略研发和投资,建立合资企业和人才队伍,培育可持续的量子产业基础。   4.知识产权与技术转让问题  面临的挑战:在目前量子技术尚不成熟的阶段,地区或企业间一些保证知识产权的做法可能会阻碍合作,特别是国际间的合作。同样,进出口限制也可能会推迟收购和减缓开发,进而降低竞争力。因此,需要一些策略性的措施来确保研究安全,同时维护美国公开、透明、诚实、公平、客观和民主的科学精神。过度保护研究安全免受威胁,也会同时带来另一种风险,即过度过大地实施保护措施会抑制技术交流与进步。   建议:各机构应该简化技术转让和收购的流程,如来源选择、购买权和许可协议等,鼓励量子测量技术的开发和早期应用。高效的技术转让和获取过程对创新至关重要,它们可以减少技术开发人探索商业可行性的行政障碍,帮助最终用户访问和共同开发产品,有助于推进政企合作。其次,在公平可信的情况下,相关决策可适当考虑促进创新和基础研究的方式,以减轻行政负担,促进快速创新。为此,机构应结合法律法规,慎重考虑对技术或操作风险的承受能力,探索维护研究安全的最佳操作方式。由于技术转让取决于政府、企业和学术界不同部门,一种方法是让SCQIS、NSTC实验室参与到市场小组委员会及其工作组中,有助于相关决策。  (三)短中期发展规划  为落实上述建议,报告指出了研发界在短期(1-3年)和中期(3-8年)的若干规划。  未来1-3年内:  1.QIST研发领导人向各机构提供关于量子测量的简报和研讨会。简报包括对现有量子测量技术的调查及其对机构市场需求的影响力分析。结合简报,企业将共同测试和演示量子测量,并编制具有可行性性能指标的策划清单。   2.潜在市场用户应该参加以QIST为中心的专业协会会议、研讨会和圆桌会议等,了解用户及市场需求。最终用户可以参加“提议者日活动”,告知研发界他们对量子测量技术的兴趣和期望。  3.建立流动性的量子测量研发合作企业关系,多个企业将参与联合现场测试和初步结果评估,量子测量技术的开发、测试和共同设计有助于开创和验证新的应用场景。对于成果跟踪与评估,分类各个量子测量技术成熟度将很有必要。  4.确定量子传感器的具体、高效应用场景,其中重要的一项是关键组件的优先列表,以及相关工程研发的规格和计划。  5.确定工程基础设施和研发项目清单,确定最优排序,便于解决每个项目的辅助性技术和应用难题;预估每个研发项目所需的时间、投资预算及其潜在风险;鼓励建设实施有助于多个量子测量应用的基础项目或基础设施。  6.设立或建立能够促进量子测量技术发展的法律、政策咨询机构。  7.跟进量子测量技术的各个环节进展,包括文献统计、参与者、专利、量子测量技术许可,以及量子测量销售收入、国内外的量子测量关键组件或辅助性技术发展进展等。  未来3-8年内:  一旦确定了有可行性的量子测量技术,研发界和SCQIS机构应与应用方合作推进现场测试演示,以加快技术早期采用和项目落地过渡;优先考虑组件小型化和子系统集成;争取投资方支持,与代工厂合作开发、建设研发实验基础设施;为已确定的量子测量技术和组件制定标准。  量子测量虽然还有很多基础科学有待完成,但量子测量全新的应用和平台蓄势待发。该报告介绍的量子测量发展战略侧重于原型系统的现场测试,协调和解决这一难题,将有助于推进整个QIST领域实现突破。将量子测量从实验室推向市场需要漫长的过程,必须要有相应的国家科学战略,为量子测量技术的研发、测试和应用做好全程支持与服务,从而加速量子测量变革性的产品和服务推向市场。在此过程中,早期技术采用者将获得先发优势,创新者和企业家将获得知识产权,市场用户收益于优良的量子测量组件和设备,甚至包括其他领域的科学家,从而拓宽QIST研发生态链。总而言之,为了让美国更好的实现量子技术的经济、安全和社会效益,各机构应该齐心协力,共同推动量子测量技术的关键性进步。[2]  资料来源:  [1] https://www.whitehouse.gov/ostp/nstc/reports/  [2] https://www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2022/03/03-2022-BringingQuantumSensorstoFruition.pdf
  • 传感器能为城市大气环境精细化管理做什么?
    山东省济南市,2017年8月,首批100辆出租车装上了能监测PM2.5和PM10的传感器,使得济南成为全国首个利用出租车进行大气监测的城市。同年10月,又有200辆出租车加装道路走航监测设备。在北京,中国环境科学研究院大气环境研究所科研楼三层楼顶,一排排精密仪器正在不停运转,一组组数据被精确记录。传感器测试观测室里多台不同品牌不同型号的大气污染物传感器正在进行性能比对,这些数据将为改进传感器性能提供基础依据。从济南到北京,从车载传感器到传感器测试观测室,新型低成本大气传感器是中国环境科学研究院大气环境研究所的研究方向之一。作为生态环境部直属科研单位的中国环境科学研究院,近年来正在不断投入开展大气传感器的相关研发,为城市大气污染监测与溯源提供更精细的技术工具和数据依据。始于需求 源自基层大气传感器应用始于基层,源自2013年的一个电话。“我们从2013年开始研究城市网格化监测和大气传感器的应用,其需求来源于2013年山西省太原市的一个电话。”中国环境科学研究院大气环境研究所副所长高健告诉记者。2013年,全国首次开展城市空气质量六项参数监测,也就是这一年,太原市夏季出现了严重的臭氧污染。为了扭转不利局面,太原市政府找到了中国环境科学研究院团队。但当时的太原只有4个监测点位,很难全面代表整个城市的污染状况。无奈之下,高健团队利用手动采样的方法在太原布设了60个监测点位,没想到效果很好,整个城市的污染地图被很好地呈现出来。从那时起,高健带领团队开始寻找便捷、低成本、有一定精度的传感器产品,来替代成本高、耗人力大但精度高的手工方法。2013年—2016年,大气污染防治领域开始出现类似产品,“微型站”开始成为“标准站”的有效补充。2016年,高健团队组织了包括国内外十余个品牌的大气传感器评测工作,为时一年的细致评测后,发布了研究论文,阐述了大气传感器的适用条件、存在问题和改进方案。在大气污染防治应用方面,大气传感器也迎来了井喷,针对工地、企业、园区、港口等目标场景的固定式应用,逐渐发展到无人机搭载、船载、车载等移动方式。例如济南市生态环境局2018年全面建成1000余个微站,在市、区县、街镇三级大气污染联防联动中得到广泛应用,实现了济南市大气污染治理向公里级网格化精细监管、快速精准溯源、联动高效治理的转变。目前,环保无人机搭载传感器设备在全国多个工业园区进行污染源位置排查、环境应急监测,锁定排放源,联动环境应急处置。船载传感器也已在江苏、上海等地示范应用,监测内河、港口等重点区域的空气质量,补全移动源监管的重要环节。小小传感器 能解大问题每个城市有各自的“基因”,决定了人与路的关系。道路是城市的血管,密集处往往是人口聚居地,是商业发达区域,是各类污染排放聚集区。在济南,从你身边经过的出租车,或许不是寻常的出租车,它可能装载着传感器。这些设备从出租车的外观上是看不出来的,因为设备藏身在车灯里。别看传感器体积小,它能弥补固定环境监测器械分布不均匀的缺陷。“在项目初期,我们考虑可以利用出租车的覆盖范围广、监测结果不受人为干预的特点,在车顶上安装传感器,可实时监测污染情况,通过与现有的空气监测站等定点大气网格化监测数据相互补充、相互校准的方式,获得监测区域的大气质量数据,高效促进大气污染源头治理。”高健告诉记者。每3秒一组数据;定位精度小于20米,精准治理;300辆车每天合计行程超过 6.9万公里,数据超过360万组,平均每天可覆盖95%以上的主城区机动车道路……这些数据弥补了定点大气网格化监测的不足,依托传感器的有力支撑,可以实现城市毛细血管的净化与疏通。获取数据只是第一步,治理才是关键。相关部门可以根据从出租车传感器上获取的实时数据,精准锁定哪些地方有道路扬尘污染,从而进行精准治理,既节约时间,也节约了成本。在安徽省亳州市,除市区所有出租车外,还投入了近百辆装有大气环境监测系统的小型车辆,做到了监管全覆盖。相关人员一旦发现手机云图上出现颜色异常,就会第一时间在微信群里反映,通知对应的部门和执法人员到现场进行处理。截至目前,全国已有40多个城市,数千辆出租车安装并应用了这一传感器。“下一步,我们将加强研究,把传感器做精、做好,利用传感器体积小、成本低的优势,帮助城市更好地解决当地空气污染问题。”高健表示。新型传感器 面向新需求生态环境治理精细化是新时代生态文明建设的新要求、新考验。数据准确、参数齐全的新型传感器正在走上舞台。大气传感器需要解决的不仅仅是高时空分辨率的数据支撑,更是要通过多参数、全方位的监测,提升我们对城市污染来源和影响的科学认识。近年来,高健团队并没有停止对传感器技术前沿的探索。“新产品、新方法、新技术如雨后春笋般不断涌现,关键是要锁定最合适的产品和技术,解决科学需求。”中国环境科学研究院大气环境研究所助理研究员沈毅成告诉记者,“我们正在将新型的粒径谱传感器、黑碳传感器应用于走航监测中。新型的测量参数能够帮助我们区分道路扬尘、柴油车、汽油车尾气和城市本底污染,实现街区尺度的颗粒物来源解析。”目前,济南市的微站网络和走航出租车搭载的PM2.5传感器已经全部升级成为粒径谱传感器,能够将颗粒物的浓度细分成31个粒径区间,可以有效区分不同类型的颗粒物对PM2.5、PM10的相对贡献。“更加先进设备不断走出去,多元化的数据不断传回来,大数据赋能智慧环保已经到来。”沈毅成表示。
  • 半导体所研制成功无源/半无源双模无线温湿度传感器
    中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室研究员吴南健团队研制出一种低功耗无源/半无源双模无线温湿度传感器。相关研究成果在传感器领域学术期刊IEEE SENSORS JOURNAL上发表,该论文在2015年2月和3月连续入选为该期刊的前50热点论文。  无线温湿度传感器在高危环境监测、紧急救援、先进物流仓储系统、设备监测、建筑物监测和文物监测等领域具有非常广阔的应用前景,但无线传感器的功耗和成本严重限制了无线传感器网络的大规模应用。在国家自然科学基金和国家科技支撑项目的支持下,课题组研制出一种可与现有商用超高频RFID系统完全兼容的低成本低功耗无源/半无源双模无线温湿度传感器。传感器采用了自主研发的核心芯片,可实现高效率的电磁波能量采集、身份识别、温湿度测量、数据处理和无线通信的功能,传感器的最大工作距离可达6米。该传感器符合ISO18000-6C国际标准,可通过现有商用超高频RFID阅读器进行操作,还可支持扩展多种其他功能的传感器。使用这种传感器有望将无线传感器网络融合至现有的超高频RFID系统中,从而大幅降低无线传感器网络的应用成本,提升无线传感器网络的市场竞争力。
  • 湾有引力,向光而行!第二届中国传感器与应用技术大会成功召开
    仪器信息网讯 2023年11月11日,第二届传感器与应用技术大会在深圳光明区云谷国际会议中心成功召开。本届大会由由深圳市光明区和中国传感器与物联网产业联盟联合主办,吸引了国内外领先传感器企业参与,并组织了多场先进传感器技术和应用会议,聚焦储能、工业、医疗等应用方向。会议现场下午,第二届传感器与应用技术大会主论坛在三楼国际会议厅成功举办。大会伊始,深圳市光明区委副书记、区长邱浩航和中国传感器与物联网产业联盟常务副理事长郭源生分别致辞。深圳市光明区委副书记、区长邱浩航 致辞中国传感器与物联网产业联盟常务副理事长郭源生 致辞致辞结束后,大会进入智能传感器应用场景推介环节,来自智能传感器产业链企业的四位专家分别分享了报告。报告人:比亚迪规划院智能化感知研究首席专家、感知实验室主任 高文报告题目:智能传感器在智能汽车中的应用及技术趋势20世纪60年代初,陆续出现各类传感,燃油车测量压力、油量、温度等第一代结构型传感器为主,第二阶段以霍尔效应、光电转换等为机理的固体型传感器,电车以三电传感器为主;第三阶段,以信息处理、人工智能技术实现量程自动转换、具有分析判别功能的智能传感器。汽车传感器大致分为车身感知传感器、环境感知传感器。随着AI技术和超算芯片发展,智能汽车对环境感知传感器需求增多,而大部分环境感知传感器都是具备信息采集与数据处理的智能传感器。智驾场景与智能座舱场景环境复杂度,信息处理难度高,这让智能传感器成为智能驾驶与智能座舱最重要!针对于此,高文分析了ToF摄像头、4D毫米波雷达、激光雷达等传感器产品及在智能汽车中的应用场景。高文认为,智能驾驶场景复杂度提升,BEV、端到端感知融合框架成为智能汽车新范式;小体积、低成本、完善的产品配套开发是未来智能传感器发展趋势;软硬件一体化布局、垂直整合、硬件预埋OTA升级、测试标准统一将成为产业布局新方向。报告人:迈瑞医疗智能制造技术总监 张含思报告题目:智能传感器在医疗仪器产品上的应用介绍据介绍,迈瑞在中国超过30个省市自治区设有分公司,在境外拥有超过50家子公司,产品远销190个国家及地区,全球雇员超17000人,研发人员占比23%,来自于30多个国家和地区,负责海外业务的外籍员工占82%,2022年集团营业收入约303.7亿元。报告中,张含思介绍了传感器在迈瑞医疗产品上的应用、迈瑞适配不同业务的多形态供应链体系、迈瑞智造、传感器在仪器自动化生产上的应用、传感器在公共系统管理上的应用等内容。报告人:深圳和而泰智能控制有限公司董事长、总裁 刘建伟报告题目:控制器与传感器控制器(Controller)是系统的核心组成部分,是系统的“心脏”和“大脑”,通过信号的接入、信号的处理变换、复杂的电路硬件和算法软件,实施对执行机构的驱动与控制,使系统按照预定目标完成工作。传感器是控制器的前置信号源:控制器是传感器的“家”,是传感器的“归宿”;传感器通常通过控制器完成最终使命。刘建伟认为,工业时代,按工业视角与产业链思维,和而泰等控制器企业,左手是传感器企业合作伙伴,右手是各类整机企业合作伙伴,为传感器企业与整机企业之间架起桥梁。数智时代,按生态视角与大服务思维 (第三代企业使命) ,和而泰等控制器企业携手传感器企业,完成数据定义、数据生产等底层使命;数联天下等计算平台企业携手算力等技术公司,完成智慧融合、能力集成,进而实现精准服务、个性服务、“全能服务”。新的时代,没有独立的器件,没有独立的产品,没有独立的企业,没有独立的行业。全社会使命归一,全要素聚合归一,全生态价值归一:服务,为用户创造价值。报告人:深圳市杉川机器人有限公司副总经理 宫海涛报告题目:杉川机器人-激光传感器在服务机器人中的应用据介绍,杉川机器人 (3irobotix)成立于2016年,是领先的移动机器人核心技术与服务提供商,集研发、生产、销售于一体的高新技术企业,提供性能强大、体验优越的移动机器人技术、产品及解决方案。报告中,宫海涛介绍了整机、传感器、核心部件等产品及典型客户应用情况,并表示,从随机碰撞到惯性导航、再到全局规划、激光导航,技术上的不断创新更迭,使得扫地机市场规模迅速增长,据欧睿国际数据统计,2011-2022 年全球扫地机器人市场规模 CAGR 达 18.97%。截至2022年,全能站产品基本完成迭代,未来行业均价增速放缓,成熟产品打开渗透率,行业规模有望稳定提升,在创新型技术或产品体验颠覆性优化出现前,预估未来四年CAGR约在11.2%,行业规模在未来3-4年,有望突破百亿。应用场景推介结束后,大会举行了智能传感器采购订单签约仪式、企业签约仪式和首批智能传感器政策奖补资金发放仪式。智能传感器采购订单签约仪式企业签约仪式首批智能传感器政策奖补资金发放仪式本次大会,延续了“湾有引力向光而行”的主题,多方位展现光明区的创新动力、经济活力、投资潜力,促成了10个智能传感器采购订单。签约仪式上,光明区政府还与德国UST公司、厦门三优光电、中科水研等18个重点企业项目签约,并向8个智能传感器应用推广项目发放了80-300万不等的政策奖补资金。签约仪式和政策奖补资金发放仪式结束后,大会进入主旨演讲环节。报告人:TE Connectivity传感器事业部亚太区销售与市场总经理 BW Tan报告题目:智能传感技术助力共建万物互联生态传感器是万物互联的起点,2022年全球传感器市场规模约1792.40 亿美元,新能源汽车、医疗电子、工业机器人等为传感器市场创造了新的增长机会。中国传感器市场规模约占 21.87%,政府支持实体经济发展以及物联网应用场景的拓展,将进一步推动中国传感器市场增长。BW Tan在报告中介绍了,TE产品及方案在工业状态监测、协作机器人和机器人、微创设备、呼吸管理及改善设备、电动马达和电动动力总成等关键应用,并表示,TE是全面的端到端解决方案提供商,TE传感器与中国客户共同成长。报告人:汉希科特德国微系统应用研究院Hahn-Schickard院长 Yiannos Manoli博士教授报告题目:Bridging the Gap from Research to Production in MEMS汉希科特(Hahn-Schickard)是一家著名的微系统技术研发服务提供商--从最初的想法到中小型系列的生产以及转入大规模生产。哈恩-希卡德扎根于德国西南部的四个地区,但也是一个全球性的企业。Yiannos Manoli从什么是“惯性”传感器开始,详细介绍了MEMS惯性传感器的工作原理、尺寸外观、应用示例及如何实现从想法到产品的制造。此外,Yiannos Manoli还介绍了汉希科特的对外合作项目和合作研究项目。报告人:宁波柯力传感科技股份有限公司董事长 柯建东报告题目:柯力集团生态投资和赋能柯力传感主要研制和生产各类物理量传感器、称重仪表、电子称重系统、工业物联网系统成套设备、公磅一体机,提供不停车检测系统、建筑机械物联网 (含干粉砂浆)、港机及海洋工程装备物联网、起重机械物联网、工业机器人、畜牧业、智能物流、环保设备等工业物联网系统、项目、产品及解决方案,同时提供专业物联网软件定制服务等,建有“称重设备数据中心”、物联网实验中心及26个实验室。柯力传感于2019年8月上市 (股票代码: 603662),采取集团化管控模式,总部设在宁波,下设12个职能部门、10个事业部和投资34家公司。建有两大研发中心,宁波、深圳、郑州三大产业园 (投资中心),及宁波、郑州、安徽七大生产基地,以力学起步融合多物理技术发展多品种传感器,成为国内品种最多、融合最深、场景最优的全球智能制造传感器公司。柯建东在报告中介绍了柯力传感的投资策略、方向、原则,主要为技术上多到融、产业上量转控、生态上林育森,以产业投资+产业园+产业大脑+产业集团化+产业平台为核心,培育传感器森林。报告人:赛莱克斯微系统科技 (深圳) 有限公司CEO 聂铁轮报告题目:深圳8英寸MEMS中试线项目汇报深圳智能传感芯片中试验证开放平台以打造一条国际知名、国内先进的MEMS中试线,重点服务以深圳为中心的粤港澳大湾区客户为目标,对租赁区域进行改造装修,建设8英寸MEMS中试产线。项目拟规划使用面积约为5305㎡;研发中试各类MEMS晶圆,项目产能为3000片晶圆/月。该中试线以虚拟IDM模式,为传感器芯片设计企业提供工艺技术研发开放平台+批产线,以高端光学传感、MEMS传感和生物传感/微流控等为主要方向,助力中国尤其是深圳牵引的大湾区龙头传感器企业解决“卡脖子”问题,保障供应链安全。报告中,聂铁轮介绍了该项目的背景、需求分析及产出方案,选址和要素保障,建设方案,运营方案,影响效果分析等内容。报告人:深圳市重投资本管理有限公司副总经理 刘钊报告题目:深圳市智能传感器基金介绍报告人:华润置地润宏项目公司总经理 孔维国报告题目:明湖智谷大湾区智能传感新型产业社区介绍
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