走向人性化的柔性传感器

走向人性化的柔性传感器通常,传感器、通讯机和计算机被誉为人的感

官、神经和大脑。大脑通过人的“五官”获取信息。在

超出感知范围或人不在场时,传感器弥补人的这种

不足,用来探测外界的信息。所以,如果说“电脑是

人脑的延伸”的话,那么,“传感器就是人‘五官’的

延伸”了。

我们身边一直都有类似于传感器———反映环

境变化的装置的东西。例如,温度计就是利用水银

柱的升降反映温度的变化。传感器这一外来科技名

词,早见于19世纪。后来,电传感器作为信息转换

装置取得了很大的进展,无论是描述物体运动物体

状态、环境变化的物理量(如湿度、压力、速度、惯

性、位移等),还是探测被测物(包括生物)成分、浓

度的化学量都可以根据需要研制传感器,将它转换成便于传输和测量的电学量。随着光电子、光纤技术的发展,欲传感的量还可以转换成光学量(如光强、频率、相位)进行传输测量。光传感器不受外界电磁场干扰,精度高、用途广,深受欢迎。当今,电脑日益发达,促使构筑信息系统基础的传感器朝着智能化、多功能、超小型化的方向发展,特别是走向人性化,从而拓展了更广阔的应用领域。各种智能传感器、网络传感器的应用和数据采集管理是由微处理器控制的,如高楼大厦、住宅小区技防以及安居工程的防盗门禁、防火防煤气中毒、照明通风、空调和电梯等。传感器控制器入网还有故障自我诊断能力,提高了系统的可靠性。如安全传感器由感烟、感温传感器加进地址编码性能,

火灾报警更为准确及时。防盗报警器有双鉴式探测

和玻璃破碎探测,分别采用微波、红外和超低频、音

频4项技术,误报率低。

借助半导体工艺制作的力敏传感器能把相关

的电路集成在同一硅片上,形成微机械与微电子结

合,诞生了庞大的智能传感器家族,主要有硅压力

传感器、硅惯性传感器、硅加速传感器和微机械陀

螺等。由于信号处理电路与微机械集成,相容性好,

大大地提高输出信号的质量,发展迅速。

光纤传感器具备的多功能性使以前许多棘手

监测难题找到了解决的办法。在交通运输方面,通

过速度、角速度和位置的测量进行监视;在石油化

工方面,通过漏气、漏油、热、光和烟的检测进行监控等。在光纤埋入混凝土后,工程师坐在办公室中就能通过进入建筑物的光纤网络传感器洞察建筑物(如大楼、桥梁)的“健康”状况,防患于未然。光生物传感器是生物化学反应产生光现象的应用。光纤、光波导结合物敏感膜集成生物传感器已从实验室走向市场。动脉内部血气监视系统中采用的就是这种包封单元,该单元细致到能插入支动脉中。

高分辨成像一直是摄像机热门话题。由2500万个像素的CCD 电荷混合图像传感器开发的摄像机比人的手指还小,已用在居家监视摄像。有趣的是,将这种CCD 传感器植入蟑螂甲壳,在人的“指挥”下,它可深入缝隙,成为发生地震后寻找被埋人体的好帮手,或者充当难以发觉的特殊高级“间谍”。

在信息技术时代,数字式传感器则开始应用在检测土壤、监测水污染物以及监控电力的使用情况等各个领域。利用传感器对化肥和能源等资源进行最大限度的利用。但是,这种传感器存在一大限制就是它们是用一些坚硬的材料制成的,例如硬塑料和金属,这让它们具备了一定的形状和体积,同时也限制了它们能够应用的地方。

技术创新无止境。目前许多公司开发的柔性传感器摆脱了上述的这种限制。他们塑成任何可以想像出来的形状和结构,这样就能让它们进入一些非常不方便的地方。在这种被称为“网状网”的网络中,每个站点都可以使用诸多信道中的任何一个将数据转发给距离最近的另一个站点。专家认为,如此自成体系的“网状网”是加工行业近年来最令人振奋的创新。如厦门市某电子公司研发的手套式系列传感器能够用来实现电磁检测的线圈制作在柔性电路板上,形成可柔性弯曲的小传感器,再将小传感器装在人体(即操作者)的手指上,手指相当于传感器骨架,由于小传感器可柔性弯曲,因此小传感器可以随手指指面的柔动而适应金属结构件的表面,同时利用人体触觉的灵敏性与手指的灵活性,可方便地在金属结构件的被测面进行移动,不受各种障碍如凹陷、焊瘤等的影响,能够利用手指触觉来进行辅助定位和判断,以提高检测结果的准确性和适应能力,该方法特别适用于对金属结构件的复杂表面的缺陷检测。该手套式系列传感器及EMT 电磁检测系统将现代无损检测设备与计算机技术相结合,构成一个整体。系统基于DSP 平台,实现检测数据的多方共享,实现数据采集、传输、分析和存储等多项任务同时进行。国外还报道一种柔性传感器由蚕丝膜上嵌入黄金天线所构成,天线就像花式甜点上点缀的金箔那样薄。而蚕丝膜的成分纯粹是蛋白质,即使吃进肚子里也易于消化。膜的柔性使它可随所黏附水果的形状而变形。蚕丝膜接触到水时会带有粘性,因此它也兼作为固定胶。传感器直接粘贴到需要跟踪的食物,不需要另备胶水保持它到位。传感器可以调整,以调节它对介电性能变化的敏感度,适配不同的对象,尺寸也有多种。它让贴膜吸收微量激素,能延长水果和蔬菜的保鲜时间。已测试应用传感器在香蕉、鸡蛋、苹果、奶酪和牛奶上。更加稀奇的是,这种人性化的传感器如同柔性电子型式的“电子皮肤”,可以粘到人体的皮肤上,成为无线跟踪人体健康的重要的标志

走向人性化的柔性传感器通常,传感器、通讯机和计算机被誉为人的感

官、神经和大脑。大脑通过人的“五官”获取信息。在

超出感知范围或人不在场时,传感器弥补人的这种

不足,用来探测外界的信息。所以,如果说“电脑是

人脑的延伸”的话,那么,“传感器就是人‘五官’的

延伸”了。

我们身边一直都有类似于传感器———反映环

境变化的装置的东西。例如,温度计就是利用水银

柱的升降反映温度的变化。传感器这一外来科技名

词,早见于19世纪。后来,电传感器作为信息转换

装置取得了很大的进展,无论是描述物体运动物体

状态、环境变化的物理量(如湿度、压力、速度、惯

性、位移等),还是探测被测物(包括生物)成分、浓

度的化学量都可以根据需要研制传感器,将它转换成便于传输和测量的电学量。随着光电子、光纤技术的发展,欲传感的量还可以转换成光学量(如光强、频率、相位)进行传输测量。光传感器不受外界电磁场干扰,精度高、用途广,深受欢迎。当今,电脑日益发达,促使构筑信息系统基础的传感器朝着智能化、多功能、超小型化的方向发展,特别是走向人性化,从而拓展了更广阔的应用领域。各种智能传感器、网络传感器的应用和数据采集管理是由微处理器控制的,如高楼大厦、住宅小区技防以及安居工程的防盗门禁、防火防煤气中毒、照明通风、空调和电梯等。传感器控制器入网还有故障自我诊断能力,提高了系统的可靠性。如安全传感器由感烟、感温传感器加进地址编码性能,

火灾报警更为准确及时。防盗报警器有双鉴式探测

和玻璃破碎探测,分别采用微波、红外和超低频、音

频4项技术,误报率低。

借助半导体工艺制作的力敏传感器能把相关

的电路集成在同一硅片上,形成微机械与微电子结

合,诞生了庞大的智能传感器家族,主要有硅压力

传感器、硅惯性传感器、硅加速传感器和微机械陀

螺等。由于信号处理电路与微机械集成,相容性好,

大大地提高输出信号的质量,发展迅速。

光纤传感器具备的多功能性使以前许多棘手

监测难题找到了解决的办法。在交通运输方面,通

过速度、角速度和位置的测量进行监视;在石油化

工方面,通过漏气、漏油、热、光和烟的检测进行监控等。在光纤埋入混凝土后,工程师坐在办公室中就能通过进入建筑物的光纤网络传感器洞察建筑物(如大楼、桥梁)的“健康”状况,防患于未然。光生物传感器是生物化学反应产生光现象的应用。光纤、光波导结合物敏感膜集成生物传感器已从实验室走向市场。动脉内部血气监视系统中采用的就是这种包封单元,该单元细致到能插入支动脉中。

高分辨成像一直是摄像机热门话题。由2500万个像素的CCD 电荷混合图像传感器开发的摄像机比人的手指还小,已用在居家监视摄像。有趣的是,将这种CCD 传感器植入蟑螂甲壳,在人的“指挥”下,它可深入缝隙,成为发生地震后寻找被埋人体的好帮手,或者充当难以发觉的特殊高级“间谍”。

在信息技术时代,数字式传感器则开始应用在检测土壤、监测水污染物以及监控电力的使用情况等各个领域。利用传感器对化肥和能源等资源进行最大限度的利用。但是,这种传感器存在一大限制就是它们是用一些坚硬的材料制成的,例如硬塑料和金属,这让它们具备了一定的形状和体积,同时也限制了它们能够应用的地方。

技术创新无止境。目前许多公司开发的柔性传感器摆脱了上述的这种限制。他们塑成任何可以想像出来的形状和结构,这样就能让它们进入一些非常不方便的地方。在这种被称为“网状网”的网络中,每个站点都可以使用诸多信道中的任何一个将数据转发给距离最近的另一个站点。专家认为,如此自成体系的“网状网”是加工行业近年来最令人振奋的创新。如厦门市某电子公司研发的手套式系列传感器能够用来实现电磁检测的线圈制作在柔性电路板上,形成可柔性弯曲的小传感器,再将小传感器装在人体(即操作者)的手指上,手指相当于传感器骨架,由于小传感器可柔性弯曲,因此小传感器可以随手指指面的柔动而适应金属结构件的表面,同时利用人体触觉的灵敏性与手指的灵活性,可方便地在金属结构件的被测面进行移动,不受各种障碍如凹陷、焊瘤等的影响,能够利用手指触觉来进行辅助定位和判断,以提高检测结果的准确性和适应能力,该方法特别适用于对金属结构件的复杂表面的缺陷检测。该手套式系列传感器及EMT 电磁检测系统将现代无损检测设备与计算机技术相结合,构成一个整体。系统基于DSP 平台,实现检测数据的多方共享,实现数据采集、传输、分析和存储等多项任务同时进行。国外还报道一种柔性传感器由蚕丝膜上嵌入黄金天线所构成,天线就像花式甜点上点缀的金箔那样薄。而蚕丝膜的成分纯粹是蛋白质,即使吃进肚子里也易于消化。膜的柔性使它可随所黏附水果的形状而变形。蚕丝膜接触到水时会带有粘性,因此它也兼作为固定胶。传感器直接粘贴到需要跟踪的食物,不需要另备胶水保持它到位。传感器可以调整,以调节它对介电性能变化的敏感度,适配不同的对象,尺寸也有多种。它让贴膜吸收微量激素,能延长水果和蔬菜的保鲜时间。已测试应用传感器在香蕉、鸡蛋、苹果、奶酪和牛奶上。更加稀奇的是,这种人性化的传感器如同柔性电子型式的“电子皮肤”,可以粘到人体的皮肤上,成为无线跟踪人体健康的重要的标志


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