2000年后,MEMS傳感器進入物聯網業內人士視野。從那以后,大家對于傳感器形態上的變化有了新的認知。傳感器的尺寸及性能伴隨微機電技術的發展有了質的飛躍。
隨后在汽車及(ji)消(xiao)費(fei)電子(zi)市場上大放異彩,形成了眾所(suo)周知的傳(chuan)感(gan)器(qi)第一及(ji)第二次發展浪潮。如今,第三次浪潮萬物(wu)聯網(wang)已經到來(lai),它與傳(chuan)感(gan)器(qi)之(zhi)間(jian)的關(guan)系無需再多贅(zhui)述,而汽車行(xing)業(ye)及(ji)消(xiao)費(fei)電子(zi)領域(yu)對于傳(chuan)感(gan)器(qi)發展的推(tui)動作(zuo)用猶在。
因此,細心觀察這些行業中產品的發展軌跡,我們能夠看到:傳感器的發展遵循了四個重要的方向。
微型(xing)化(hua)是未來傳(chuan)感(gan)器(qi)發展的(de)必(bi)然趨勢之一。目前(qian)MEMS傳(chuan)感(gan)器(qi)已經(jing)廣泛應用于手(shou)機(ji)、汽車等(deng)我們生(sheng)活的(de)方方面面。根據行業機(ji)構研究,MEMS典型(xing)器(qi)件中,加速度計的(de)封裝管(guan)腳從 2009 年的(de) 3×5 mm2縮小至 2018 年的(de) 1.6×1.6 mm2,面積僅相當于之前(qian)的(de)17%,而成本則是過去的(de)十分之一。

從傳感器生產角度來看,尺寸決定了材料使用量,傳感器微型化意味著它的生產成本在下降。而且隨著MEMS尺寸的進一步縮小,MEMS將逐步向NEMS(納機電系統)轉變,獲得尺寸和成本的持續降低,這也(ye)勢必引起(qi)傳感器行業(ye)新一波技術革新。

柔性化傳感(gan)器其結構形式(shi)靈活多樣(yang),可根據(ju)測量條件的要求任(ren)意布置(zhi),能夠(gou)非常方(fang)便地對特殊(shu)環境與特殊(shu)信號進行精確快(kuai)捷測量,解決(jue)了傳感(gan)器的小型化、集成化、智能化發展(zhan)問題。

目前大(da)家能夠(gou)接觸到的傳(chuan)感(gan)器柔性化例子除了各種“智能鞋墊(dian)(dian)、枕頭、床墊(dian)(dian)”之外(wai),就數折疊屏手機最(zui)具代(dai)表(biao)性了。此(ci)外(wai),在醫療檢測治療、運(yun)動健身、通信娛樂(le)和航空航天領域,柔性傳(chuan)感(gan)器都展(zhan)現出了強大(da)的潛力。
有市場分析報告指出,在 2021年至2028年的預測期內,柔性傳感器市場預計將以6.8%的速度增長,預計到2028年將達到 84.7億美元。
電(dian)源(yuan)及(ji)電(dian)線的(de)存在對(dui)于(yu)傳(chuan)感(gan)器的(de)應用環境(jing)限制(zhi)很(hen)大。許多工業(ye)及(ji)醫療場景(jing)中復雜的(de)機械及(ji)人體(ti)結構無法滿足傳(chuan)感(gan)器電(dian)源(yuan)及(ji)線路的(de)排布。主(zhu)流思想(xiang)主(zhu)要是解決(jue)無源(yuan)這(zhe)個問題。

無源物聯網技(ji)術的(de)(de)(de)顯著特征是利用(yong)(yong)無源反向(xiang)散(san)(san)射(she)(she)技(ji)術的(de)(de)(de)傳感(gan)器通過內部(bu)無線采集模塊,將周(zhou)圍可(ke)(ke)利用(yong)(yong)的(de)(de)(de)無線信(xin)號轉化(hua)為可(ke)(ke)供自身工(gong)作的(de)(de)(de)能量(liang),同時利用(yong)(yong)反向(xiang)散(san)(san)射(she)(she)技(ji)術手段實(shi)現(xian)目標(biao)節點(dian)的(de)(de)(de)信(xin)息傳遞。

畢(bi)竟無(wu)源問題解決了,無(wu)線(xian)通訊只需要(yao)搭載WiFi或(huo)者藍牙模塊就行了(前(qian)提是(shi)電量(liang)能支持)。另外利用生物電、摩擦(ca)電等方式收(shou)集能量(liang)供于傳感器的發展線(xian)路也已存在,只是(shi)均停留在實(shi)驗室階段。
傳感器融合在產業中(zhong)的主要表現(xian)為:按(an)照數(shu)據采集(ji)方式(shi)及(ji)傳感器技術結(jie)構,將同(tong)類別(bie)的傳感器進(jin)行(xing)(xing)硬件集(ji)成,并通過特定算(suan)法進(jin)行(xing)(xing)數(shu)據校正及(ji)優化,降低串擾。不同(tong)傳感器之間(jian)協同(tong)工(gong)作,性(xing)能(neng)互補,為用戶(hu)提(ti)供更豐富功能(neng),賦予消(xiao)費電子行(xing)(xing)業更大商(shang)業價值。

一個明顯案例就是汽(qi)車(che)電子中的視覺雷達融合。目(mu)前,大多數路面(mian)上行駛(shi)車(che)輛內的ADAS功能都是獨立工(gong)作的,這意味著相應傳感器(qi)彼此(ci)之間幾乎不交換信息。
然而,面(mian)對(dui)復(fu)雜(za)環境僅僅依靠單一傳(chuan)感(gan)(gan)器是(shi)不夠的。我(wo)們需要(yao)將不同種(zhong)類的傳(chuan)感(gan)(gan)信(xin)息融合在一起,來彌補(bu)各傳(chuan)感(gan)(gan)器自身的缺(que)點及不足。雷達視覺融合就是(shi)個傳(chuan)感(gan)(gan)融合的典型例子。
可見光(guang)(guang)譜范圍內(nei)工作(zuo)的(de)(de)攝像頭在濃霧、下(xia)(xia)雨、強光(guang)(guang)或弱光(guang)(guang)情況下(xia)(xia)會失(shi)真。而(er)雷達缺(que)少(shao)成(cheng)像傳(chuan)感(gan)器(qi)所具(ju)有的(de)(de)高分(fen)辨率。兩者(zhe)的(de)(de)結(jie)合則可在復雜環境下(xia)(xia)輸出更可靠的(de)(de)數據。
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