未來,進(jìn)入萬物互聯(lián)、萬物智聯(lián)時代,芯片和5G(6G)技術(shù)都是十分重要的科技。但這些重要的技術(shù),都離不開傳感器,它即使是一件不起眼的設(shè)備,卻是未來十大科技之首。
既然傳感器是未來最需要發(fā)展的科技,那它究竟是一項什么技術(shù)?有什么樣的重要性呢?目前國內(nèi)的發(fā)展怎么樣?本文就帶大家了解一下此項技術(shù)。
什么是傳感器技術(shù)?
國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)定義:能感受被測量,并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。簡單來說傳感器就是一種感應(yīng)和轉(zhuǎn)化的設(shè)備,它能將檢測到的溫度、聲音、光線等信息,然后將它們轉(zhuǎn)化為機器上面的電流、電壓等。
它的作用
可以讓生產(chǎn)出來的機器實現(xiàn)智能化,讓機器把被測的物理量、化學(xué)量、生物量等轉(zhuǎn)換成符合需要的電量,變成我們需要的視覺、感觸、聽覺效果。比如,現(xiàn)今的智能手機,加入傳感器后,他能實現(xiàn)拍照、打電話、玩游戲、指紋解鎖等功能。
傳感器如何實現(xiàn)智能手機的功能
手機通過傳感器捕捉到自然環(huán)境的相關(guān)信息,然后把它們轉(zhuǎn)化成電流,我們就可以在手機里操作相關(guān)功能。比如:拍照功能,圖像傳感器檢測鏡頭捕捉到物體的光線,會把這些光線轉(zhuǎn)化成電信號,再經(jīng)過手機芯片的處理和顯示,我們就能看到拍到的照片樣子。
除了圖像傳感器之外,手機上還有不同的傳感器,這些可以把說話的聲音、手指的壓力等轉(zhuǎn)化成電量,實現(xiàn)手機通話、語音以及指紋解鎖等功能。因此,可以說如果沒有傳感器,就沒有現(xiàn)在的智能化手機,無法感知外部環(huán)境的聲音、圖像、力量等。
所以說,傳感器就是智能產(chǎn)品的五官,它就是用來轉(zhuǎn)化成電信號的。
未來傳感器技術(shù)的重要性
全球業(yè)界稱為:傳感器、計算機、通信技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)。而業(yè)內(nèi)預(yù)計,未來傳感器的重要性會逐漸超過其他兩個,因為它是未來物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù),它正在改變著世界。
為什么說它能改變世界?
傳感器改變世界從很早以前就開始了,遠(yuǎn)的可以算上指南針(物理傳感器),它的影響就不用再細(xì)說,大家都知道。就說近代史上的,從20世紀(jì)開始,傳感器技術(shù)就在不斷地更新迭代,并且對世界的影響越來越大。
20世紀(jì)50年代
第一代結(jié)構(gòu)傳感器誕生了,當(dāng)時的電阻式傳感器就是一個代表,它屬于第一次工業(yè)批量生產(chǎn)的傳感器。只不過這種傳感器產(chǎn)品比較簡單,例如體重計,就是一個簡單的金屬電阻式結(jié)構(gòu),重物放上去后,傳感器通過金屬導(dǎo)電,就顯示出重量。
雖然說這一代傳感器很簡單,它是純粹的壓力感知,但是我們每個人都會使用到的。比如,從自己出生開始,醫(yī)院就需要給你稱體重,可以說從小時候,傳感器就影響著我們的生活。
20世紀(jì)70年代
傳感器應(yīng)用在這個時段開始,慢慢融入各行各業(yè),也是從此刻開始形成了第二代傳感器。就比如:手機圖像傳感器中的核心元件光敏傳感器,有了它才能構(gòu)成手機拍照超過了數(shù)碼相機,其他的功能不用再贅述其重要性了。因為,智能手機現(xiàn)在沒有人能離開它,已經(jīng)很能顯示它的重要性了。
而且,在第二代中,傳感器出現(xiàn)了多元化的發(fā)展。比如,把有溫度的熱量轉(zhuǎn)化成電信號,聲音出現(xiàn)的其他的物理特性也可以轉(zhuǎn)化成電信號。因此,這個時期傳感器的材料從金屬發(fā)展到半導(dǎo)體、電解質(zhì)、磁性材料等各種固體材料,由一個敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。
不僅種類多,而且功能也越來越多,舉個最簡單的例子:智能家具,現(xiàn)在就有聲音感應(yīng)、感光的、觸屏的等,用的都是不同的傳感器。還比如,高科技毫米波雷達(dá)、紅外線雷達(dá)等,也是有不同的傳感器。這些傳感器又做成了很多種的檢測設(shè)備,也被應(yīng)用到各個領(lǐng)域,這就比第一代傳感器應(yīng)用得更廣泛了
新世紀(jì)的智能傳感器芯片
隨著傳感器的相關(guān)功能需求越來越多,各種功能不斷地增加,一個設(shè)備里面可能要求有多種功能,這個時候可能一臺設(shè)備就需要安裝多種傳感器。為了解決這個問題,科技人員就想到了,把多種傳感器重組集成到同一個傳感器上。它集合了光、壓力、溫度等多種傳感器集成的,形成了一種多功能的集成傳感器。
既然,集成傳感器可以制造出來,科技人員又想到,把傳感器和其他高科技(例如芯片)再結(jié)合一下,讓傳感器性能變得更加智能化,于是就出現(xiàn)了智能傳感器芯片。第三代傳感器組合了傳感器、小芯片等元件,可以讓傳感器不僅能感應(yīng)和轉(zhuǎn)化電量,還能使處理信號的性能得到大幅度的提升。
具體的提升表現(xiàn),舉個例子就清楚,比如:拍照設(shè)備,用傳感器與處理器組合成感光芯片,不僅能提高像素,還提升了處理圖案的能力。而傳感器的出現(xiàn),讓數(shù)碼相機很快就替代了膠卷相機,最終,隨著科技的發(fā)展,手機又取代了數(shù)碼相機。
而且,智能傳感器技術(shù)的發(fā)展,它不僅改變了拍照方式,還讓我們的社會、生活都變得更智能化了。
總結(jié)
最新一代集成傳感器的出現(xiàn),把傳感器推向了新的高度,此時的傳感器到底有多重要,已經(jīng)完全展現(xiàn)出來了。因此,它是在慢慢地改變著世界,改變著我們的生活,未來它將更加的重要。
國內(nèi)的傳感器技術(shù)發(fā)展速度飛快
隨著國產(chǎn)傳感器數(shù)十年的發(fā)展,已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍,上下游之間的匹配度越來越高。目前中國傳感器技術(shù)專利申請量上升至全球第三,我國在傳感器技術(shù)研究方面,正在逐漸縮小與國外的差距。
另外,國內(nèi)設(shè)計技術(shù)、材料控制技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)以及測試技術(shù)不斷發(fā)展成熟,量產(chǎn)能力正在逐步提高。另外國內(nèi)基于MEMS(微機電系統(tǒng))技術(shù)的新型傳感器,也逐步應(yīng)用在各個領(lǐng)域,也增加了國內(nèi)企業(yè)的競爭力。
國內(nèi)正在加速產(chǎn)業(yè)化規(guī)模,增加傳感器的品種,以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。不久,國產(chǎn)傳感器的品種占有率可達(dá)到80%左右,高檔產(chǎn)品達(dá)60%以上。未來,相信國內(nèi)傳感器技術(shù)肯定能脫穎而出,達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
結(jié)束語
傳感器相當(dāng)于沉睡系統(tǒng)的眼睛和小腦,可以收集信息,甚至自己處理一些問題,不能處理的再交給城市大腦來決定。因此,傳感器一定是很重要的技術(shù),它就是連接任何智能化的橋梁,誰能支配傳感器,就能支配未來。
對此,你認(rèn)為是這樣么?或者說,你認(rèn)為未來最重要的科技是什么呢?