2000年后,MEMS傳感器進入物聯(lián)網(wǎng)業(yè)內(nèi)人士視野。從那以后,大家對于傳感器形態(tài)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(fā)展有了質(zhì)的飛躍。
隨后在汽車及消費電子市場上大放異彩,形成了眾所周知的傳感器第一及第二次發(fā)展浪潮。如今,第三次浪潮萬物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)到來,它與傳感器之間的關系無需再多贅述,而汽車行業(yè)及消費電子領域?qū)τ趥鞲衅靼l(fā)展的推動作用猶在。
因此,細心觀察這些行業(yè)中產(chǎn)品的發(fā)展軌跡,我們能夠看到:傳感器的發(fā)展遵循了四個重要的方向。
微型化是未來傳感器發(fā)展的必然趨勢之一。目前MEMS傳感器已經(jīng)廣泛應用于手機、汽車等我們生活的方方面面。根據(jù)行業(yè)機構(gòu)研究,MEMS典型器件中,加速度計的封裝管腳從 2009 年的 3×5 mm2縮小至 2018 年的 1.6×1.6 mm2,面積僅相當于之前的17%,而成本則是過去的十分之一。
從傳感器生產(chǎn)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(chǎn)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(tǒng))轉(zhuǎn)變,獲得尺寸和成本的持續(xù)降低,這也勢必引起傳感器行業(yè)新一波技術革新。
柔性化傳感器其結(jié)構(gòu)形式靈活多樣,可根據(jù)測量條件的要求任意布置,能夠非常方便地對特殊環(huán)境與特殊信號進行精確快捷測量,解決了傳感器的小型化、集成化、智能化發(fā)展問題。
目前大家能夠接觸到的傳感器柔性化例子除了各種“智能鞋墊、枕頭、床墊”之外,就數(shù)折疊屏手機最具代表性了。此外,在醫(yī)療檢測治療、運動健身、通信娛樂和航空航天領域,柔性傳感器都展現(xiàn)出了強大的潛力。
有市場分析報告指出,在 2021年至2028年的預測期內(nèi),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。
電源及電線的存在對于傳感器的應用環(huán)境限制很大。許多工業(yè)及醫(yī)療場景中復雜的機械及人體結(jié)構(gòu)無法滿足傳感器電源及線路的排布。主流思想主要是解決無源這個問題。
無源物聯(lián)網(wǎng)技術的顯著特征是利用無源反向散射技術的傳感器通過內(nèi)部無線采集模塊,將周圍可利用的無線信號轉(zhuǎn)化為可供自身工作的能量,同時利用反向散射技術手段實現(xiàn)目標節(jié)點的信息傳遞。
畢竟無源問題解決了,無線通訊只需要搭載WiFi或者藍牙模塊就行了(前提是電量能支持)。另外利用生物電、摩擦電等方式收集能量供于傳感器的發(fā)展線路也已存在,只是均停留在實驗室階段。
傳感器融合在產(chǎn)業(yè)中的主要表現(xiàn)為:按照數(shù)據(jù)采集方式及傳感器技術結(jié)構(gòu),將同類別的傳感器進行硬件集成,并通過特定算法進行數(shù)據(jù)校正及優(yōu)化,降低串擾。不同傳感器之間協(xié)同工作,性能互補,為用戶提供更豐富功能,賦予消費電子行業(yè)更大商業(yè)價值。
一個明顯案例就是汽車電子中的視覺雷達融合。目前,大多數(shù)路面上行駛車輛內(nèi)的ADAS功能都是獨立工作的,這意味著相應傳感器彼此之間幾乎不交換信息。
然而,面對復雜環(huán)境僅僅依靠單一傳感器是不夠的。我們需要將不同種類的傳感信息融合在一起,來彌補各傳感器自身的缺點及不足。雷達視覺融合就是個傳感融合的典型例子。
可見光譜范圍內(nèi)工作的攝像頭在濃霧、下雨、強光或弱光情況下會失真。而雷達缺少成像傳感器所具有的高分辨率。兩者的結(jié)合則可在復雜環(huán)境下輸出更可靠的數(shù)據(jù)。
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