未來(lái),進(jìn)入萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智聯(lián)時(shí)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(kāi)傳感器,它即使是一件不起眼的設備,卻是未來(lái)十大科技之首。
既然傳感器是未來(lái)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)?
國內標準定義:能感受被測量,并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)傳感器就是一種感應和轉化的設備,它能將檢測到的溫度、聲音、光線(xiàn)等信息,然后將它們轉化為機器上面的電流、電壓等。
它的作用
可以讓生產(chǎn)出來(lái)的機器實(shí)現智能化,讓機器把被測的物理量、化學(xué)量、生物量等轉換成符合需要的電量,變成我們需要的視覺(jué)、感觸、聽(tīng)覺(jué)效果。比如,現今的智能手機,加入傳感器后,他能實(shí)現拍照、打電話(huà)、玩游戲、指紋解鎖等功能。
傳感器如何實(shí)現智能手機的功能
手機通過(guò)傳感器捕捉到自然環(huán)境的相關(guān)信息,然后把它們轉化成電流,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(xiàn),會(huì )把這些光線(xiàn)轉化成電信號,再經(jīng)過(guò)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(shuō)話(huà)的聲音、手指的壓力等轉化成電量,實(shí)現手機通話(huà)、語(yǔ)音以及指紋解鎖等功能。因此,可以說(shuō)如果沒(méi)有傳感器,就沒(méi)有現在的智能化手機,無(wú)法感知外部環(huán)境的聲音、圖像、力量等。
所以說(shuō),傳感器就是智能產(chǎn)品的五官,它就是用來(lái)轉化成電信號的。
未來(lái)傳感器技術(shù)的重要性
全球業(yè)界稱(chēng)為:傳感器、計算機、通信技術(shù)是現代信息技術(shù)的三大基礎。而業(yè)內預計,未來(lái)傳感器的重要性會(huì )逐漸超過(guò)其他兩個(gè),因為它是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù),它正在改變著(zhù)世界。
為什么說(shuō)它能改變世界?
傳感器改變世界從很早以前就開(kāi)始了,遠的可以算上指南針(物理傳感器),它的影響就不用再細說(shuō),大家都知道。就說(shuō)近代史上的,從20世紀開(kāi)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(lái)越大。
20世紀50年代
第一代結構傳感器誕生了,當時(shí)的電阻式傳感器就是一個(gè)代表,它屬于第一次工業(yè)批量生產(chǎn)的傳感器。只不過(guò)這種傳感器產(chǎn)品比較簡(jiǎn)單,例如體重計,就是一個(gè)簡(jiǎn)單的金屬電阻式結構,重物放上去后,傳感器通過(guò)金屬導電,就顯示出重量。
雖然說(shuō)這一代傳感器很簡(jiǎn)單,它是純粹的壓力感知,但是我們每個(gè)人都會(huì )使用到的。比如,從自己出生開(kāi)始,醫院就需要給你稱(chēng)體重,可以說(shuō)從小時(shí)候,傳感器就影響著(zhù)我們的生活。
20世紀70年代
傳感器應用在這個(gè)時(shí)段開(kāi)始,慢慢融入各行各業(yè),也是從此刻開(kāi)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,有了它才能構成手機拍照超過(guò)了數碼相機,其他的功能不用再贅述其重要性了。因為,智能手機現在沒(méi)有人能離開(kāi)它,已經(jīng)很能顯示它的重要性了。
而且,在第二代中,傳感器出現了多元化的發(fā)展。比如,把有溫度的熱量轉化成電信號,聲音出現的其他的物理特性也可以轉化成電信號。因此,這個(gè)時(shí)期傳感器的材料從金屬發(fā)展到半導體、電解質(zhì)、磁性材料等各種固體材料,由一個(gè)敏感元件和轉換元件組成。
不僅種類(lèi)多,而且功能也越來(lái)越多,舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子:智能家具,現在就有聲音感應、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、紅外線(xiàn)雷達等,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備,也被應用到各個(gè)領(lǐng)域,這就比第一代傳感器應用得更廣泛了
新世紀的智能傳感器芯片
隨著(zhù)傳感器的相關(guān)功能需求越來(lái)越多,各種功能不斷地增加,一個(gè)設備里面可能要求有多種功能,這個(gè)時(shí)候可能一臺設備就需要安裝多種傳感器。為了解決這個(gè)問(wèn)題,科技人員就想到了,把多種傳感器重組集成到同一個(gè)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(lái),科技人員又想到,把傳感器和其他高科技(例如芯片)再結合一下,讓傳感器性能變得更加智能化,于是就出現了智能傳感器芯片。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和轉化電量,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,舉個(gè)例子就清楚,比如:拍照設備,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,讓數碼相機很快就替代了膠卷相機,最終,隨著(zhù)科技的發(fā)展,手機又取代了數碼相機。
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(huì )、生活都變得更智能化了。
總結
最新一代集成傳感器的出現,把傳感器推向了新的高度,此時(shí)的傳感器到底有多重要,已經(jīng)完全展現出來(lái)了。因此,它是在慢慢地改變著(zhù)世界,改變著(zhù)我們的生活,未來(lái)它將更加的重要。
國內的傳感器技術(shù)發(fā)展速度飛快
隨著(zhù)國產(chǎn)傳感器數十年的發(fā)展,已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍,上下游之間的匹配度越來(lái)越高。目前中國傳感器技術(shù)專(zhuān)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,國內設計技術(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。另外國內基于MEMS(微機電系統)技術(shù)的新型傳感器,也逐步應用在各個(gè)領(lǐng)域,也增加了國內企業(yè)的競爭力。
國內正在加速產(chǎn)業(yè)化規模,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到80%左右,高檔產(chǎn)品達60%以上。未來(lái),相信國內傳感器技術(shù)肯定能脫穎而出,達到世界領(lǐng)先水平。
結束語(yǔ)
傳感器相當于沉睡系統的眼睛和小腦,可以收集信息,甚至自己處理一些問(wèn)題,不能處理的再交給城市大腦來(lái)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(shuí)能支配傳感器,就能支配未來(lái)。
對此,你認為是這樣么?或者說(shuō),你認為未來(lái)最重要的科技是什么呢?