傳感器時(shí)代科技,讓人類的能力圈不斷擴(kuò)大。如果說,機(jī)械延伸了人類的體力,計(jì)算機(jī)延伸了人類的智力,那么,無處不在的傳感器,延伸了人類的感知力。早在20世紀(jì)80年代,美國(guó)就宣稱世界已經(jīng)進(jìn)入了傳感器時(shí)代。早在20世紀(jì)80年代初,美國(guó)就成立了國(guó)家技術(shù)小組(BGT),幫助相關(guān)機(jī)構(gòu)組織和領(lǐng)導(dǎo)大公司、國(guó)有企業(yè)和機(jī)構(gòu)的傳感器技術(shù)的發(fā)展。在保護(hù)美國(guó)武器系統(tǒng)質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)的關(guān)鍵技術(shù)中,有八項(xiàng)是被動(dòng)傳感器。2000年,美國(guó)空軍列舉了15項(xiàng)有助于提高21世紀(jì)空軍能力的關(guān)鍵技術(shù),其中傳感器技術(shù)排名第二。美國(guó)的發(fā)展模式遵循先相關(guān)隊(duì)伍后民用、先改進(jìn)后普及的發(fā)展道路,其特點(diǎn)是明顯的。
傳感器是公司工程裝備自動(dòng)化的重要部件。北京拉力傳感器
以色列理工學(xué)院的一組科學(xué)家們近日采用微小的黃金顆粒研制出一種新型柔性傳感器,并有望集成為電子肌膚。他們表示這種電子肌膚將比現(xiàn)有技術(shù)敏感10倍以上。那么這種肌膚能做什么呢?跟以往的傳感器相比,新型傳感器敏感度大增的原因是它能夠同時(shí)感知3種環(huán)境數(shù)據(jù)?,F(xiàn)有的電子肌膚基本上只能感知觸覺——也就是壓力,而這組科學(xué)家的技術(shù)成果能像真膚一樣同時(shí)感知觸覺、濕度和溫度。此次研究的負(fù)責(zé)人HossamHaick表示這種新型的電子肌膚會(huì)比現(xiàn)有的同類技術(shù)敏感10倍以上。HossamHaick表示他們對(duì)柔性傳感器已有較長(zhǎng)時(shí)間的研究,但一直苦于沒有合適的應(yīng)用。柔性傳感器若想要廣泛應(yīng)用,要解決低壓下的運(yùn)行(跟當(dāng)前移動(dòng)設(shè)備中的電池匹配),壓力測(cè)量的廣度以及多維度的測(cè)量問題。另外,傳感器本身也應(yīng)該具備可以快速廉價(jià)生產(chǎn)的特點(diǎn)。拉力傳感器廠家光纖傳感器憑借光信號(hào)傳輸,具有抗電磁干擾和長(zhǎng)距離測(cè)量的優(yōu)勢(shì)。
傳感器是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量的信息,并能將感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成。敏感元件直接感受被測(cè)量,并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的物理量信號(hào);轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào);變換電路負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)制;轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。按用途分為壓力敏和力敏傳感器、位置傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器。
穿戴式觸覺傳感器通常構(gòu)建在類似皮膚的彈性基底或者可伸縮的織物上以獲得柔性和可伸縮性。隨著材料科學(xué)、柔性電子和納米技術(shù)的飛速發(fā)展,器件的靈敏度、量程、規(guī)模尺寸以及空間分辨率等基礎(chǔ)性能提升迅速,甚至超越了人的皮膚。同時(shí),為了適應(yīng)對(duì)力、熱、濕、氣體、生物、化學(xué)等多刺激分辨的傳感要求,器件設(shè)計(jì)更加更精巧,集成方案也更加更成熟。具有生物兼容、生物可降解、自修復(fù)、自供能及可視化等實(shí)用功能的智能傳感器件也應(yīng)運(yùn)而生。此外,穿戴式電子產(chǎn)品朝著集成化方向發(fā)展,即針對(duì)具體應(yīng)用將觸覺傳感器與相關(guān)功能部件(如電源、無線收發(fā)模塊、信號(hào)處理、執(zhí)行器等)有效集成,打造具有良好柔性、空間適應(yīng)性和功能性的穿戴式平臺(tái)。液位傳感器利用靜壓或超聲波原理,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)容器內(nèi)液體的高度位置。
70年代國(guó)外的機(jī)器人研究已成熱點(diǎn),但觸覺技術(shù)的研究才開始且很少。當(dāng)時(shí)對(duì)觸覺的研究限于與對(duì)象的接觸與否接觸力大小,雖有一些好的設(shè)想但研制出的傳感器少且簡(jiǎn)陋。80年代是機(jī)器人觸覺傳感技術(shù)研究、發(fā)展的快速增長(zhǎng)期,此期間對(duì)傳感器設(shè)計(jì)、原理和方法作了大量研究,主要有電阻、電容、壓電、熱電磁、磁電、力、光、超聲和電阻應(yīng)變等原理和方法。從總體上看80年代的研究可分為傳感器研制、觸覺數(shù)據(jù)處理、主動(dòng)觸覺感知三部分,其突出特點(diǎn)是以傳感器裝置研究為中心主要面向工業(yè)自動(dòng)化。90年代對(duì)觸覺傳感技術(shù)的研究繼續(xù)保持增長(zhǎng)并多方向發(fā)展。按寬的分類法,有關(guān)觸覺研究的文獻(xiàn)可分為:傳感技術(shù)與傳感器設(shè)計(jì)、觸覺圖像處理、形狀辨識(shí)、主動(dòng)觸覺感知、結(jié)構(gòu)與集成。2002年,美國(guó)科研人員在內(nèi)窺鏡手術(shù)的導(dǎo)管頂部安裝觸覺傳感器,可檢測(cè)疾病組織的剛度,根據(jù)組織柔軟度施加合適的力度,保證手術(shù)操作的安全。2008年,日本KazutoTakashima等人設(shè)計(jì)了壓電三維力觸覺傳感器,將其安裝在機(jī)器人靈巧手指端,并建立了肝臟模擬界面,外科醫(yī)生可以通過對(duì)機(jī)器人靈巧手的控制,感受肝臟病變部位的信息,進(jìn)行封閉式手術(shù)。公司生產(chǎn)的超 5 萬(wàn)件液壓元件需傳感器配合。北京拉力傳感器
工程設(shè)備租賃企業(yè)反饋傳感器提升裝備實(shí)用性。北京拉力傳感器
所謂光纖自身的傳感器,就是光纖自身直接接收外界的被測(cè)量。外接的被測(cè)量物理量能夠引起測(cè)量臂的長(zhǎng)度、折射率、直徑的變化,從而使得光纖內(nèi)傳輸?shù)墓庠谡穹?、相位、頻率、偏振等方面發(fā)生變化。測(cè)量臂傳輸?shù)墓馀c參考臂的參考光互相干涉(比較),使輸出的光的相位(或振幅)發(fā)生變化,根據(jù)這個(gè)變化就可檢測(cè)出被測(cè)量的變化。光纖中傳輸?shù)南辔皇芡饨缬绊懙撵`敏度很高,利用干涉技術(shù)能夠檢測(cè)出10的負(fù)4次方弧度的微小相位變化所對(duì)應(yīng)的物理量。利用光纖的繞性和低損耗,能夠?qū)⒑荛L(zhǎng)的光纖盤成直徑很小的光纖圈,以增加利用長(zhǎng)度,獲得更高的靈敏度北京拉力傳感器