传感器技术的发展及社会影响
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传感器技术的发展现状与未来趋势分析近年来,传感器技术在各个领域迅猛发展,并对我们的生活和产业产生了巨大影响。
传感器作为一种能够感知环境信息并将其转化为可读信号的设备,广泛应用于智能手机、智能家居、工业自动化等领域。
本文将探讨传感器技术的发展现状以及未来的趋势。
随着物联网技术的飞速发展,传感器技术也得到了极大的推动。
传感器的应用范围越来越广泛,从环境监测到医疗诊断,从智能交通到农业种植,传感器已经成为现代社会不可或缺的一部分。
例如,智能手机上的加速度传感器和陀螺仪可以实现屏幕自动旋转和手势控制功能,改善了用户的操作体验。
在汽车领域,各类传感器的应用大大增强了车辆的智能化和安全性能,如倒车雷达、自动刹车系统等。
此外,在工业领域,传感器的应用也发挥着举足轻重的作用,实现了工厂自动化生产和远程监控。
传感器技术的发展正在朝着高精度、小型化和多功能化的方向发展。
首先,高精度是目前传感器技术发展的主要趋势之一。
随着消费者对于产品性能的要求越来越高,在各个领域都需要更加精确的传感器来提供准确的数据和指导。
其次,小型化是传感器技术的另一个重要趋势。
随着电子技术的不断进步,传感器的尺寸越来越小,从而能够更好地适应各种环境和应用场景。
最后,多功能化是传感器技术未来的发展方向之一。
未来的传感器将不仅仅具备单一的感应功能,还可以通过整合其他技术实现更加复杂的功能,如图像识别、声音识别等。
在未来,传感器技术将继续对智能化、自动化和智慧城市等领域产生重要影响。
随着人工智能技术的发展,传感器将与智能算法相结合,实现更加智能化的应用。
例如,在智慧城市中,基于传感器网络和大数据分析的智能交通系统可以实现交通拥堵预测和智能导航功能,提高交通效率。
此外,传感器技术还可以在环境保护、健康监测和农业领域发挥重要作用。
例如,利用传感器技术可以实现对环境中各种污染物的实时监测,对健康状况进行远程监测,并优化农业生产过程。
然而,随着传感器技术的发展,也面临着一些挑战和问题。
传感器技术的创新与发展趋势传感器技术是当今世界上应用最广泛的技术之一,无论是生产制造、交通控制、环境监测、医疗保健还是安全监测等领域,都离不开传感器技术。
随着人类社会进步和科技发展,人们对传感器技术的需求也不断增加,因此传感器技术也在不断创新和发展。
一、传感器技术的发展历程传感器技术的历史可以追溯到19世纪末,当时最早的传感器是用于检测温度和压力的机电传感器。
20世纪初,人们开始使用光电效应来制造光传感器、光电管和光电二极管,这大大扩展了传感器应用的范围。
二战期间,雷达、声纳等军事设备的出现,也促进了传感器技术的发展。
20世纪60年代,IC(集成电路)技术的出现为传感器的微型化、多功能化提供了可能,同时也催生了各种新型传感器的出现。
二、传感器技术的分类传感器的应用非常广泛,按功能可以分为温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光学传感器、气体传感器、声音传感器等多种类型。
按测量方式可以分为阻容元件传感器、压力电阻传感器、霍尔传感器、震动传感器、声波传感器、光学传感器等分类。
按安装方式可以分为贴片式传感器、夹式传感器、螺纹式传感器等分类。
不同种类的传感器都有其独特的特点和适用范围。
例如,温度传感器可以用于检测制造过程中的温度变化,光学传感器可以用于光学检测,声音传感器可以用于环境噪声检测等。
三、传感器技术的创新随着科技的发展,人们对传感器的要求也越来越高。
创新是推动传感器技术发展的重要动力。
传感器技术的创新方向主要有以下几个:(一)微型化和多功能化。
随着人工智能和物联网技术的兴起,对传感器的微型化和多功能化要求越来越高。
微型化可以使传感器更易于安装和运输,多功能化可以提高传感器的使用效率。
因此,各种新型传感器不断出现。
例如,MEMS传感器(微机电系统传感器),可同时实现多种测量功能。
(二)智能化和联网化。
智能化和联网化的出现,使得传感器的数据处理和收集更加高效和便捷。
智能化的传感器可以实现自动控制和调节,同时可以把数据传输到云平台和智能设备中,实现远程监测和管理。
传感器技术的应用及其未来前景现代科技的快速发展,使得传感器技术得以迅速发展,被广泛应用于各个领域。
传感器是一种能够监测、测量和定位物理量,并将其转化为可读的电信号或数字信号的技术术语,是实现智能化和自动化的基础。
无论是人工智能、智能家居、医疗、环保、农业、交通等领域,传感器都具有不可替代的作用。
本文将就传感器技术的应用及其未来前景进行探讨。
一、传感器技术的应用1、工业领域在工业生产领域,传感器应用十分广泛,如自动化仓储、生产线物流、物料跟踪、质量控制等领域,都得益于传感器技术的应用。
在工业机器人的控制中,传感器技术能够监测到各种工业机器人的动作,实现精准的自动化生产和监测。
2、医疗领域传感器技术在医疗领域的应用,取得了巨大的成就。
一方面,传感器技术可以测量人体各种参数,如血压、心率、血糖等生命体征数据,提供及时的疾病诊断,全面的健康监管,实现个性化医疗;另一方面,传感器技术也可以监测医院环境、病人情况、医生工作等,提高医疗工作效率,保障医疗安全。
3、农业领域随着人们对农业生产要求越来越高,传感器技术在农业领域的应用也变得越来越广泛。
传感器技术可以实现对土壤温度、湿度、pH值、光照以及空气中各种气体浓度的实时监测,为农民提供有效信息,更好地管理农业生产。
4、交通领域在现代都市的交通系统中,传感器技术也扮演着重要的角色。
传感器技术可以实现对交通拥堵情况、道路行驶速度、道路质量等信息的监测,帮助交通管理人员更好地规划交通路线,减少交通事故的发生。
5、环保领域现代社会环境日益恶化,传感器技术在环境监测方面也十分重要。
传感器技术可以实时监测空气中的各种污染物浓度,水质监测以及垃圾处理等领域,有助于缓解环境污染问题。
二、传感器技术的未来前景1、 5G技术助力传感器应用升级5G技术的快速发展,将为传感器技术的应用提供更多的机会。
5G网络的高带宽、低时延,将为传感器技术的创新和新应用提供更可靠、更快速的网络通信服务,助力传感器技术的应用升级。
国内外传感器现状及发展趋势
一、传感器现状
传感器是当今技术发展过程中必不可少的部分,它是检测和控制环境的器件,能够检测到物体、生物体及其他环境参数,并将检测到的信息转化为电信号处理,控制环境参数,使得系统能够自动化操作并取得正确的结果。
近年来,由于电子技术的发展,传感技术也取得长足的进步,它不仅可以应用于消费电子、汽车、工厂自动化等领域,而且可以应用于仪器仪表、通信等军事领域,并且在生物医学、环境科学、空间探测等领域得到了广泛的应用。
目前,国内外传感器技术的发展已经达到了非常可观的水平,技术的改进使其性能有了质的提高,传感器的灵敏度更高,噪声更低,广泛的可调,价格也较低,较常规传感器可以检测更小单位的变化,这都为后续的技术应用奠定了坚实的基础。
二、传感器发展趋势
随着科学技术的发展,传感器技术也在迅速发展,未来几年传感器技术将出现以下发展趋势:
(1)开发更多高灵敏度、超小体积的传感器。
目前,国际上有不少国家正在加大投入,开发更多高灵敏度、超小体积的传感器,满足智能化和自动化技术要求。
(2)开发更多低功耗传感器。
传感器技术的发展与应用一、引言传感器技术是通过对物理量、化学量、生物量、机械量等信号进行获取、转换和传递,实现信息检测和控制的核心技术之一。
随着物联网、智能制造、数字化生活等需求的不断增长,传感器技术逐渐成为了社会发展的重要因素。
本文将介绍传感器技术的发展历程以及当前的应用现状。
二、传感器技术的历史与发展1.传感器技术的起源早在公元前2000年,中国人就发明了简单的陀螺仪,并用来指示方位。
公元前200年,中国又发明了自动感温开关,用于控制冶炼炉的温度。
直到19世纪,人们才开始逐渐认识到对物理量的测量和控制对于科学与工程的重要性。
19世纪末,以瑞典的C.V.M.Eknor和美国的R.C.Crank为代表的学者开始发明传感器技术,最早应用于温度、压力、电流等方面。
2.传感器技术的发展历程20世纪,随着电子技术的飞速发展,传感器技术呈现出了爆发式的发展。
主要分为以下几个阶段:(1)机械式传感器阶段机械式传感器是最早的传感器,其原理是利用力、杠杆、芯片等装置,将测量的力量转换为机械位移量。
机械式传感器主要应用于物理信号的检测与转换。
(2)电气式传感器阶段20世纪初,由于电子技术的发展和应用,电气式传感器逐渐代替了机械式传感器,成为了新的主流。
电气式传感器工作原理是利用材料、线性电阻、电容电感等元件来感测电信号。
电气式传感器主要用于电信号的测量与控制。
(3)集成式传感器阶段集成式传感器是随着微电子技术的发展而产生的,它把传感器元件、信号处理电路和控制电路集成到一块芯片上,大大提高了传感器的灵敏度、速度和可靠性,并降低了成本。
目前,它已成为计算机、通信、医疗、安防等领域的重要组成部分。
三、传感器技术的应用现状1.智能家居应用智能家居是指通过互联网和物联网技术,将家庭的各种设备与互联网相连接,实现远程遥控和智能化管理,提升居住的安全、舒适、便捷等品质。
目前智能家居应用已经普及到智能灯具、智能门锁、智能家电、智能音响等各个方面,其中大部分设备都需要传感器技术的支持。
位置传感器国内外发展现状及未来趋势分析引言位置传感器是一种用于测量和检测目标物体在空间中的位置或者姿态变化的设备。
它在汽车、航空航天、工业机器人、智能手机、虚拟现实等领域发挥着重要作用。
本文将分析位置传感器在国内外的发展现状,并展望其未来的趋势。
一、国内外位置传感器市场现状1. 国内市场现状位置传感器在中国市场呈现出快速发展的趋势。
近年来,随着汽车工业的快速增长,汽车行业成为位置传感器市场最主要的消费者之一。
尤其是自动驾驶技术的兴起,位置传感器在汽车中的应用愈发重要。
此外,工业机器人和智能手机等领域对位置传感器的需求也在不断增加。
2. 国外市场现状相比之下,国外市场对于位置传感器的需求早已发展成熟。
欧美市场对于汽车行业的需求持续稳定增长,尤其是在高端汽车中的应用更加广泛。
同时,航空航天领域对于位置传感器的需求也十分旺盛。
在工业机器人和智能手机领域,国际厂商对于位置传感器技术的应用更加成熟和广泛。
二、国内外位置传感器技术现状1. 国内技术现状虽然中国的位置传感器市场仍然相对较小,但在技术方面,中国的一些企业已经取得了重要的进展。
例如,某些中国企业在MEMS(微机电系统)技术方面取得重大突破,推动了位置传感器的技术创新。
此外,一些传感器厂商还在不断提升位置传感器的抗干扰能力和测量精度。
2. 国外技术现状国外在位置传感器技术方面具有较长时间的积累和成熟经验。
从传感器材料到生产工艺,国外企业在多个方面取得了突破。
例如,他们不断改进基于磁阻、电容、压力和光学等原理的位置传感器技术,大大提高了测量精度和稳定性。
三、国内外位置传感器未来的趋势1. 技术趋势位置传感器的未来发展将继续朝着更高精度、更小尺寸、更低功耗的方向发展。
在技术上,趋势包括微纳制造技术的应用、传感器与互联网的深度结合以及多传感器融合技术的发展等。
此外,随着人工智能技术的发展,位置传感器也将与人工智能相结合,推动位置感知能力的提升。
2. 市场趋势位置传感器市场将持续增长,并且增长速度将加快。
传感器技术的发展及社会影响随着科技的不断进步,传感器技术在过去几十年取得了重大的发展,并在各个领域产生了深远的社会影响。
传感器技术的革命性进步为人类生活带来了很多方便和便利,但也引发了一系列的问题和挑战。
首先,传感器技术的发展使得智能手机、智能手表等智能设备成为我们日常生活中必不可少的工具。
通过内置的各种传感器,这些智能设备能够实时检测和测量环境信息,如温度、湿度和光照等,为我们提供了更加智能化的服务和体验。
例如,我们可以使用智能手机的GPS传感器确定自己的位置,使用陀螺仪传感器检测设备的姿态,以及使用加速度传感器自动调整屏幕的方向,使得设备更加智能化和用户友好。
其次,传感器技术在健康医疗领域的应用也取得了突破性进展。
例如,心率传感器、血压传感器和血氧传感器等传感器的应用,使得人们可以实时监测自己的健康状况和进行预防性的健康管理。
这些传感器通过与智能设备的无线连接,可以将患者的健康数据传输到医疗机构,使医生可以远程监测和诊断患者的健康问题,提高医疗服务的效率和准确性。
此外,传感器技术的发展对于环境监测和资源管理产生了重要的影响。
通过应用各种传感器,如温度传感器、气压传感器和水位传感器等,可以实时监测和控制环境参数,如气温、湿度和空气质量等。
这些信息可以帮助我们更好地理解和管理自然资源,提高资源利用的效率和可持续性,减少对环境的破坏。
然而,传感器技术的发展也带来了一些社会和伦理问题。
首先,随着大量传感器的应用和数据的收集,个人隐私面临着新的挑战。
例如,智能家居系统中的摄像头传感器可能会遭到黑客攻击,从而侵犯家庭成员的隐私。
其次,传感器技术的应用还可能带来对就业市场的冲击。
自动化工厂的兴起和机器人技术的发展,可能导致传统劳动力的失业和就业机会的减少。
综上所述,传感器技术的发展对于人类生活产生了深远的影响。
它为我们提供了更加智能化和便利的生活方式,同时也为健康医疗和资源管理等领域带来了革命性的进展。
然而,传感器技术的应用也引发了一些社会和伦理问题,如个人隐私和就业市场的挑战等。
新型传感器的研究现状及未来发展趋势传感器是一种现代化技术所必需的元件,它能够将各种物理量转化为电信号。
传感器的应用范围广泛,例如自动化生产、交通运输、医疗诊断、安全监测等领域,因此传感器技术的发展对现代化生产、生活、科学技术的发展有着非常重要的作用。
传感器的种类很多,根据测量的物理量不同,可以分为温度传感器、压力传感器、流量传感器、湿度传感器、加速度传感器、光学传感器等等。
在这些传感器中,新型传感器是一种备受关注的技术。
一、新型传感器的研究现状1. MEMS技术传感器MEMS是微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System)的缩写,它是一种微型化的电气机械系统,它能够将机械元件和电子元件进行集成化处理。
因此,MEMS技术传感器的优势在于体积很小、功耗低、响应速度快、可靠性高、价格便宜等等。
如今,MEMS技术传感器的应用已经非常广泛,例如手机中的加速度传感器、陀螺仪、磁力计、压力传感器等等,这些传感器的应用大大提升了手机的功能和用户体验。
2. 光纤传感器光纤传感器是一种基于光学原理的传感器,它使用光的传输来测量物理量。
与传统传感器相比,光纤传感器具有很多优势,例如高灵敏度、抗干扰能力强、安全可靠、经济实用,能够实现长距离传递、分布式检测等等。
目前,光纤传感器主要应用在石油天然气、交通运输、环境监测、生命科学等领域。
例如,在石油天然气开采中,光纤传感器可以测量油井的温度、压力、流量等参数,可以帮助确定油井的产量和工作状态,并且可以提高油井的生产效率。
3. 生物传感器生物传感器主要是应用在医疗诊断领域中的,它能够检测人体内的生物分子、细胞和组织等信息。
例如,可以测量血液中的血糖、白细胞计数、酸碱度等指标,可以帮助医生进行疾病的诊断和治疗。
目前,生物传感器技术发展非常迅速,尤其是以DNA、RNA 等为基础的生物传感器,它可以快速、准确地检测病原体、基因变异等信息,有望成为未来医疗诊断中的主要手段。
传感器技术的发展与应用前景随着科技的迅速发展,越来越多的新兴技术被应用在工业制造、医疗、农业等领域。
其中,传感器技术作为一项应用广泛的关键技术,其发展速度也非常迅速。
传感器技术是工业自动化和信息科学中不可或缺的重要组成部分,通过实时采集和反馈物理量信息,控制和调节生产过程,提高工业生产的精度和效率,降低生产成本。
本文将从传感器的概念、传感器技术的发展历程及现状、传感器在各行业的应用前景等方面来探讨传感器技术的发展与应用前景。
一、传感器的概念传感器是将感应信号转换为可供测量或处理的输出信号的一种装置,它可以将任意物理量如温度、湿度、压力等转变成电信号,通过传输到某种处理装置进行测量和计算。
传感器主要由感受器、信号处理器和输出器三部分组成,感受器负责将感应信号转换成电信号,信号处理器负责将电信号进行数学处理,输出器负责将处理后的信号输出。
二、传感器技术的发展历程传感器技术的发展历程可以追溯到20世纪初,在那个信息传输技术非常落后的时期,人们主要采用机械仪表来进行物理量的检测。
但是,机械仪表存在精度低、易受干扰等问题,为实现精度高、智能化的检测需求需要寻求新的解决方案。
20世纪50年代,电子技术的发展促进了传感器技术的进步。
其后,微机技术、计算机技术、通信技术不断发展,人们对传感器技术的研究和应用也不断深入。
随着信息技术和物联网技术的发展,传感器技术得到了广泛的应用,并在医疗、交通、车联网等领域内产生了显著的效益。
三、传感器技术的现状目前,传感器技术已经非常成熟,种类也越来越多,包括光学、机械、电磁等多种类型。
而且,现代传感器技术的应用领域也越来越广泛,静态物理量如温度、湿度、气压、流量等及动态物理量如加速度、速度、旋转角度、姿态角等均能通过传感器来检测。
西门子、思科、爱立信等公司在进口传感器技术方面处于国际领先地位,国内主要的传感器公司包括华盛仪器、燕京仪器、中南传感器等。
目前,传感器已经广泛应用于工业、交通、医疗、农业等领域,为我们的工作、生活带来了便捷和准确性。
传感器技术的发展及社会影响1.传感器技术发展历史从17世纪初伽利略发明温度计开始,人们开始利用温度进行测量。
而真正把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的,这就是后来的热电偶传感器。
五十年以后,另一位德国人西门子发明了铂电阻温度计。
在半导体技术的支持下,20世纪中期相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。
与之相应,根据波与物质的相互作用规律,相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。
在那时,与计算机技术和数字控制技术相比,传感技术的发展都落后于它们,不少先进的成果仍停留在实验研究阶段,并没有投入到实际生产与广泛应用中,转化率比较低。
在国外,传感器技术主要是在各国不断发展与提高的工业化浪潮下诞生的,并在早期多用于国家级项目的科研研发以及各国军事技术、航空航天领域的试验研究。
然而,随着各国机械工业、电子、计算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发展,以日本和欧美等西方国家为代表的传感器研发及其相关技术产业的发展已在国际市场中逐步占有了重要的份额。
我国从20世纪60年代开始传感技术的研究与开发,经过从“六五”到“九五”的国家攻关,在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面获得长足的进步,初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系,并在数控机床攻关中取得了一批可喜的、为世界瞩目的发明专利与工况监控系统或仪器的成果。
但从总体上讲,它还不能适应我国经济与科技的迅速发展,我国不少传感器、信号处理和识别系统仍然依赖进口。
同时,我国传感技术产品的市场竞争力优势尚未形成,产品的改进与革新速度慢,生产与应用系统的创新与改进少。
2.传感器技术发展现状如今在物联网和大数据的背景下,传感器的技术主要依赖于MEMS传感器、硅集成电路的设计、制造与装配技术,在常规传感器技术基础上新增技术表现在传感信号数字化、智能化和通信技术。
传感信号数字化首先建立传感器对被测物理量的响应的数学模型,以及信号调理电路对传感器输出信号的期望响应的数学模型,然后用电路实现这些数学模型。
尽管上述模型很好,但是这些模型只能近似等于实际电路的响应。
如果能以数学形式表示系统中尽可能多的部分,那么模型就更接近于实际响应。
这是因为,数字不会随时间而改变,并且也可准确地和轻松地处理它们。
事实上,这种数字信号处理(DSP)的原则已经确立并得到广泛应用,DSP就是利用数学而不是电路对信号进行处理的。
利用DSP可以很容易地实现标准转换,如通过滤波去除不想要的噪声或者通过频率映射来识别特定的信号分量。
正因为上述原因,如今的设计中都包含一级信号调理电路,它负责将模拟信号转换为数字量。
这一步被称作模数转换,或称A/D转换。
这一步极为关键。
因为一旦将传感器信号转换为数字量,那么就能通过微处理器中的软件来完成信息处理。
通常所说的模数转换器其实就是一枚单片的半导体器件,它能够准确地、稳定地工作于变化的环境中。
智能化将传感器信号数字化后,主要有两种途径来处理这些数据,以实现算法定义的功能。
第一种是采用专用的数字硬件电路,通过硬件连接实现我们设计的算法;另一种则是采用微处理器完成运算。
一般来说,专用硬件比微处理器系统的速度更快,但是其成本较高并且缺乏灵活性。
当不需要专用硬件那么高的运算速度时,由于微处理器适用的场合更广泛,因此具有更好的设计灵活性,并且可能成本更低。
一旦系统具有了智能,就能解决很多问题。
例如,可以自动完成标定,也可以通过纯数学的处理算法消除器件漂移,甚至还能通过定期监控环境条件并自动进行适当的调整来补偿环境变化。
通信技术20世纪70年代,出现了将传统传感器采用点对点连接方式构成传感器网络,即第一代传感器网络。
随着相关学科的不断发展和进步,传感器网络逐步具有了获取多种信息信号的综合处理能力,并通过现场总线等总线技术与控制器相联,组成了有信息综合和处理能力的传感器网络,即第二代传感器网络。
20世纪末开始,多功能智能化传感器节点被运用,并采用无线技术连接,构成无线传感器网络。
由于传感器的输出信号是数字的,因此能够可靠地实现共享传感器输出信号的系统的规模。
因此,现代传感器通常带有标准通信接口,能与其他部件交换信息。
通过标准通信方式,就能保证尽可能广泛、简便和可靠地共享传感器输出信号,从而最大限度地发挥传感器及其产生的信息的作用。
(1)有线网络技术有线传感器的网络技术主要有1-Wire总线、I2C总线、SPI总线、Micro-Wire 总线、USB总线、CAN总线等总线技术,以及RS-422、RS-485、IEEE1451、以太网等。
(2)无线网络技术目前在WSN的无线通信方面可以采用的主要有ZigBee、蓝牙、WiFi和红外等技术。
其中,红外技术的实现和操作相对简单,成本低廉,但红外光线直线传输、易受遮挡,可移动性差,只支持点对点视距连接,无法灵活地构建网络;蓝牙技术是工作在频段的无线技术,目前在计算机外设方面应用较广泛,但由于其协议本身较复杂、开发成本高、节点功耗大等缺点,从而限制了其在工业方面的进一步推广;WiFi技术的通信速率为11Mbps,通信距离为50~100m,适合于多媒体的应用,但其本身实现成本高,功耗大,安全性能低,从而在WSN中应用较少;ZigBee技术以其经济、可靠、高效等优点在WSN中有着广泛的应用前景。
3.传感器技术未来发展趋势近年来,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、大数据、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。
随着材料科学、纳米技术、微电子等领域前沿技术的突破以及经济社会发展的需求,四大领域可能成为传感器技术未来发展的重点。
可穿戴式应用据美国ABI调查公司预测,2017年可穿戴式传感器的数量将会达到亿。
以谷歌眼镜为代表的可穿戴设备是最受关注的硬件创新。
谷歌眼镜内置多达10余种的传感器,包括陀螺仪、加速度传感器、磁传感器、线性加速度传感器等,实现了一些传统终端无法实现的功能,如使用者仅需眨一眨眼镜就可完成拍照。
当前,可穿戴设备的应用领域正从外置的手表、眼镜、鞋子等向更广阔的领域扩展,如电子皮肤等。
日前,东京大学开发出一种可以贴在皮肤上的柔性可穿戴式传感器。
该传感器为薄膜状,单位面积重量只有3g/m2,是普通纸张的1/27左右,厚度也只有2微米。
咕咚手环Geak Watch Google Glass秘密意念猫耳朵Golf Sense手套Elliott Fight拳击手套Sensoria智能袜Talking Shoe 图1 各种形式的可穿戴设备图2 电子皮肤根据市场研究机构IMS预测,2011-2016年可穿戴设备市场复合年增长率为%,到2016年市场规模将超过60亿美元,出货量超过亿件。
可穿戴设备的主要应用领域包括:以血糖、血压和心率监测为代表的医疗领域,以运动监测为代表的保健领域,以信息娱乐为代表的消费领域,以数据采集和显示为代表的工业和军事领域。
IMS研究指出,保健和医疗领域的可穿戴设备占据今年60%市场份额,未来的份额可能会进一步提升。
无人驾驶美国HIS公司指出,推进无人驾驶发展的传感器技术应用正在加快突破。
在该领域,谷歌公司的无人驾驶车辆项目开发取得了重要成果,通过车内安装的照相机、雷达传感器和激光测距仪,以每秒20次的间隔,生产汽车周边区域的实时路况信息,并利用人工智能软件进行分析,预测相关路况未来动向,同时结合谷歌地图来进行道路导航。
谷歌无人驾驶汽车已经在内华达、佛罗里达和加利福尼亚州获得上路行使权。
奥迪、奔驰、宝马和福特等全球汽车巨头均已展开无人驾驶技术研发,有的车型已接近量产。
医护和健康监测国内外众多医疗研究机构,包括国际着名的医疗行业巨头在传感器技术应用于医疗领域方面已取得重要进展。
如罗姆公司目前正在开发一种使用近红外光(NIR)的图像传感器,其原理是照射近红外光LED后,使用专用摄像元件拍摄反射光,通过改变近红外光的波长获取图像,然后通过图像处理使血管等更加鲜明地呈现出来。
一些研究机构在能够嵌入或吞入体内的材料制造传感器方面已取得进展。
如美国佐治亚理工学院正在开发具备压力传感器和无线通信电路等的体内嵌入式传感器,该器件由导电金属和绝缘薄膜构成,能够根据构成的共振电路的频率变化检测出压力的变化,发挥完作用之后就会溶解于体液中。
图3 智慧医疗服务系统概念图工业控制GE公司在《工业互联网:突破智慧与机器的界限》报告中提出,通过传感器将人机连接并结合软件和大数据分析,可以突破物理和材料科学的限制,并将改变世界的运行方式。
报告同时指出,美国通过部署工业互联网,各行业可实现1%的效率提升,15年内能源行业将节省1%的燃料(约660亿美元)。
2013年1月,GE在纽约一家电池生产企业共安装了1万多个传感器,用于监测生产时的温度、能源消耗和气压等数据,而工厂的管理人员可以通过iPad获取这些数据从而对生产进行监督。
此外,荷兰壳牌、富士电机等跨国公司也都在该领域采取了行动。
目前,世界工业已进入工业时代。
4.传感器技术对社会生活的影响传感器是获取自燃和生活领域中信息的主要途径与手段。
现在传感器的发展也越来越快,应用普及的程度也越来越高,小到家用电器大到航天军工哪里都能见到它的身影。
传感器早已渗透到诸如工业生产、智能家居、智能交通、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。
可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。
由此可见,传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用,是十分明显的。
世界各国都十分重视这一领域的发展。