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微型光电传感器

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微型光电传感器相关的资讯

  • 基于面投影微立体光刻3D打印技术的共形压电传感器设计与制造
    随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及,能够用来监测人类生理指标(如心跳、脉搏、运动周期、血压等)和机械运行状态(如主轴跳动、机器人运动状态感知等)信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前,大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺,要制备与复杂曲线表面(例如人体关节)共形的电子器件尤为困难。面投影微立体光刻3D打印技术(PμSL)可快速制造并成型任意形状和可设计的结构,为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而,考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性,传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围,降低了微结构的设计与成型尺度,制约了功能器件的成型和性能提升的范围。图1 论文工作的摘要图近日,西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员,从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发,利用面投影微立体光刻3D打印技术(nanoArch S140,10μm精度,深圳摩方),通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料(BNNTs)和光敏聚合物树脂的界面相容性,结合拓扑优化微结构方法,实现了具有高灵敏度、宽响应,且结构可覆形的柔性压电传感器制造。该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上,为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。工作要点一:功能纳米复合材料(BNNTs)的表面改性与材料制备,超低负载量(0.2wt%)的纳米复合材料表现出出色的压电性能:图2 功能纳米复合材料(BNNTs)的设计、改性与表征:a)BNNTs表面功能化工艺;(b)原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图;(c)极化与未极化BNNTs等压电输出信号为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性,以及纳米复合材料的压电性能,通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成,在超声处理下,官能化分子(TMSPM)与BNNT-OH表面的官能团嫁接,生成化学官能化的纳米管(F-BNNTs)。同时,纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出;实验表明:相对于原始BNNTs,基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% (见图2)。工作要点二:结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能,微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度; 课题组研究人员的前期研究工作表明,微结构化能显著提升压电器件的输出信号(Small 13 (23), 1604245;Nano Energy 60, 701等)。因此为了实现器件电信号输出的最大化,本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构,并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力,实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明,微结构的引入能显著提高压电输出,并且具有优化微结构(struct B-P 和struct C-P)的压电薄膜能进一步提高信号输出(见图3)。图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试,表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V,与原始的平面F-BNNTs压电膜相比,输出提高了4.3倍,比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递,以及复合膜的拓扑微结构设计。图4 (a-f)不同微结构压电薄膜;(g)薄膜压电输出;(h)压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比工作要点三:基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用;与传统的微加工方法相比,面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性,如图5所示,曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。图4 (a)面曝光3D打印原理;(b)微结构化的共形薄膜示意图可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性,根据机械手的表面设计了合适的3D模型,然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上,通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系,手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。图5(a–d)机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势,例如松弛(a),抓取(b),吊勾(c)和托平(d);(e)从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应(f)。如图5所示,手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势,当用手握住不同结构的物体时,应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D打印的共形柔性压电传感器件可用于捕获接触区域上的力分布并监视机械手的不同运动,使其更能像人手一样具备相关功能,在人机交互中应用。本研究提出了一种面投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法,并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明:在光固化聚合物树脂中掺杂低负载量(0.2 wt%)的功能化氮化硼纳米管,并进行微结构拓扑优化,可实现高性能压电器件的制造。该方法制备的传感器在智能机器人、仿生电子皮肤、曲面结构件健康检测与人机接口等领域有广泛的应用前景。 论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308776官网:https://www.bmftec.cn/links/10
  • 基于面投影微立体光刻3D打印技术的共形压电传感器设计与制造
    随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及,能够用来监测人类生理指标(如心跳、脉搏、运动周期、血压等)和机械运行状态(如主轴跳动、机器人运动状态感知等)信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前,大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺,要制备与复杂曲线表面(例如人体关节)共形的电子器件尤为困难。面投影微立体光刻3D打印技术(PμSL)可快速制造并成型任意形状和可设计的结构,为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而,考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性,传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围,降低了微结构的设计与成型尺度,制约了功能器件的成型和性能提升的范围。图1 论文工作的摘要图近日,西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员,从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发,利用面投影微立体光刻3D打印技术(nanoArch S140,10μm精度,深圳摩方),通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料(BNNTs)和光敏聚合物树脂的界面相容性,结合拓扑优化微结构方法,实现了具有高灵敏度、宽响应,且结构可覆形的柔性压电传感器制造。该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上,为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。工作要点一:功能纳米复合材料(BNNTs)的表面改性与材料制备,超低负载量(0.2wt%)的纳米复合材料表现出出色的压电性能:图2 功能纳米复合材料(BNNTs)的设计、改性与表征:a)BNNTs表面功能化工艺;(b)原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图;(c)极化与未极化BNNTs等压电输出信号为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性,以及纳米复合材料的压电性能,通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成,在超声处理下,官能化分子(TMSPM)与BNNT-OH表面的官能团嫁接,生成化学官能化的纳米管(F-BNNTs)。同时,纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出;实验表明:相对于原始BNNTs,基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% (见图2)。工作要点二:结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能,微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度; 课题组研究人员的前期研究工作表明,微结构化能显著提升压电器件的输出信号(Small 13 (23), 1604245;Nano Energy 60, 701等)。因此为了实现器件电信号输出的最大化,本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构,并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力,实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明,微结构的引入能显著提高压电输出,并且具有优化微结构(struct B-P 和struct C-P)的压电薄膜能进一步提高信号输出(见图3)。图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试,表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V,与原始的平面F-BNNTs压电膜相比,输出提高了4.3倍,比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递,以及复合膜的拓扑微结构设计。图4 (a-f)不同微结构压电薄膜;(g)薄膜压电输出;(h)压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比工作要点三:基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用;与传统的微加工方法相比,面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性,如图5所示,曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。图4 (a)面曝光3D打印原理;(b)微结构化的共形薄膜示意图可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性,根据机械手的表面设计了合适的3D模型,然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上,通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系,手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。图5(a–d)机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势,例如松弛(a),抓取(b),吊勾(c)和托平(d);(e)从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应(f)。如图5所示,手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势,当用手握住不同结构的物体时,应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D打印的共形柔性压电传感器件可用于捕获接触区域上的力分布并监视机械手的不同运动,使其更能像人手一样具备相关功能,在人机交互中应用。本研究提出了一种面投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法,并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明:在光固化聚合物树脂中掺杂低负载量(0.2 wt%)的功能化氮化硼纳米管,并进行微结构拓扑优化,可实现高性能压电器件的制造。该方法制备的传感器在智能机器人、仿生电子皮肤、曲面结构件健康检测与人机接口等领域有广泛的应用前景。 论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308776官网:https://www.bmftec.cn/links/10
  • Parrot推微型多光谱传感器 可兼容任意民用无人机
    2月18日消息,Parrot宣布推出高科技微型多光谱传感器Sequoia。据了解,Sequoia是一款能够“测定不可见光”的多光谱微型传感器:它通过拍摄红外线校准图像以采集影响农作物生长的关键数据。Parrot无人机搭配Sequoia,能够让所有农业相关从事人员获取“大数据”。  据介绍,Sequoia 能从四个不同光谱波段记录农作物图像的多光谱传感器,内置64GB存储器,可记录光照条件并自动校准四个多光谱传感器的独立亮度传感器,同时内置全球定位系统(GPS)和惯性测量元件(IMU)。  同时,Sequoia可搭配任意款民用无人机使用,其尺寸与GoPro传感器相当。  而搭配Sequoia 的无人机单次航行即可覆盖数百公顷,因而能够拍摄极为精细的农作物影像,识别农场哪些区域需要特别关注,通过探测养分缺乏状况改善施肥模式,可以预防和检测生物胁迫(由生物引起)从而优化使用农药,以及分析氢气压力威胁的变化以控制对农作物的灌溉,更重要的是通过分理并利用农事指标预测农作物产量。  Parrot创始人兼CEOHenri Seydoux表示:“我们开发Sequoia的初衷是为了向农业领域提供一款精准的多光谱解决方案。它不仅需要融合先进技术,且要能够兼容市面上的固定翼无人机和多旋翼无人机。”  目前,Parrot将外在增长策略放在商用无人机市场内领先公司的所有权权益,尤以精准农业为甚。2012年Parrot收购专业无人机公司senseFly、2013年收购航空绘图公司Pix4D,2015年对数据处理和农艺公司MicaSense与Airinovin作出的重大投资。而Parrot计划进一步融合先进软件解决方案及针对不同农作物品种的传感器技术,以成为精准农业市场上的主要参与者。
  • Nano Energy:基于面投影微立体光刻3D打印技术的共形压电传感器设计与制造
    随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及,能够用来监测人类生理指标(如心跳、脉搏、运动周期、血压等)和机械运行状态(如主轴跳动、机器人运动状态感知等)信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前,大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺,要制备与复杂曲线表面(例如人体关节)共形的电子器件尤为困难。面投影微立体光刻3D打印技术(PμSL)可快速制造并成型任意形状和可设计的结构,为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而,考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性,传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围,降低了微结构的设计与成型尺度,制约了功能器件的成型和性能提升的范围。图1 论文工作的摘要图近日,西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员,从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发,利用面投影微立体光刻3D打印技术(nanoArch S140,10μm精度,深圳摩方),通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料(BNNTs)和光敏聚合物树脂的界面相容性,结合拓扑优化微结构方法,实现了具有高灵敏度、宽响应,且结构可覆形的柔性压电传感器制造。该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上,为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。工作要点一:功能纳米复合材料(BNNTs)的表面改性与材料制备,超低负载量(0.2wt%)的纳米复合材料表现出出色的压电性能:图2 功能纳米复合材料(BNNTs)的设计、改性与表征:a)BNNTs表面功能化工艺;(b)原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图;(c)极化与未极化BNNTs等压电输出信号为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性,以及纳米复合材料的压电性能,通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成,在超声处理下,官能化分子(TMSPM)与BNNT-OH表面的官能团嫁接,生成化学官能化的纳米管(F-BNNTs)。同时,纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出;实验表明:相对于原始BNNTs,基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% (见图2)。工作要点二:结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能,微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度; 课题组研究人员的前期研究工作表明,微结构化能显著提升压电器件的输出信号(Small 13 (23), 1604245;Nano Energy 60, 701等)。因此为了实现器件电信号输出的最大化,本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构,并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力,实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明,微结构的引入能显著提高压电输出,并且具有优化微结构(struct B-P 和struct C-P)的压电薄膜能进一步提高信号输出(见图3)。图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试,表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V,与原始的平面F-BNNTs压电膜相比,输出提高了4.3倍,比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递,以及复合膜的拓扑微结构设计。图4 (a-f)不同微结构压电薄膜;(g)薄膜压电输出;(h)压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比工作要点三:基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用;与传统的微加工方法相比,面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性,如图5所示,曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。图4 (a)面曝光3D打印原理;(b)微结构化的共形薄膜示意图可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性,根据机械手的表面设计了合适的3D模型,然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上,通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系,手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。图5(a–d)机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势,例如松弛(a),抓取(b),吊勾(c)和托平(d);(e)从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应(f)。如图5所示,手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势,当用手握住不同结构的物体时,应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D打印的共形柔性压电传感器件可用于捕获接触区域上的力分布并监视机械手的不同运动,使其更能像人手一样具备相关功能,在人机交互中应用。本研究提出了一种面投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法,并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明:在光固化聚合物树脂中掺杂低负载量(0.2 wt%)的功能化氮化硼纳米管,并进行微结构拓扑优化,可实现高性能压电器件的制造。该方法制备的传感器在智能机器人、仿生电子皮肤、曲面结构件健康检测与人机接口等领域有广泛的应用前景。 论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308776
  • 上海微系统所制备出微型光电一体化集成钻石量子磁传感器
    近日,上海微系统所传感技术国家重点实验室采用微纳加工技术制备了一种基于氮空位(NV)色心的微型光电一体化集成钻石量子磁传感器。相关研究成果于2022年5月9日以“Amicrofabricatedfiber-integrated diamond magnetometer with ensemble nitrogen-vacancy centers”为题发表在当期的Applied Physics Letters上。 钻石,不仅可以作为珠宝装饰品,更是具有极高研究价值的新型量子材料。氮空位缺陷——NV色心,是钻石晶体结构中最常见的点缺陷,由氮原子取代碳原子和相邻空穴而形成,利用其在磁场中的量子顺磁共振效应及荧光辐射特性可以进行精密磁测量。NV色心在常温下也具有稳定的量子态,可以在非制冷的室温下工作。同时,钻石量子磁传感器以其高空间分辨率、高灵敏度、高生物兼容性等技术优势,在近场微观磁共振、磁异常探测、生命科学等领域具有重要的应用前景。 小型化、集成化、便携化是钻石量子传感器取得实际应用的重要条件。该团队基于晶圆级微机电工艺平台,利用标准微纳加工技术,制备出钻石量子磁传感器的核心——钻石芯片。芯片内部集成了微波辐射结构,实现了原位微波量子态操控。采用金属热压键合技术实现了钻石单晶与硅晶圆的异质集成,确保了机械稳定性。钻石芯片耦合带有梯度变化折射率透镜的光纤模块,实现了“光进光出”的工作模式,大大缩小了探头尺寸,实现了钻石磁强计探头的高集成度。并进一步指出,采用双频共振技术可以同时进行磁场和温度场的同步实时测量,不仅通过温漂抑制提高了磁场测量的信噪比,还确保了传感器的温度稳定性。 该团队提出的制备工艺可以在晶圆级进行拓展,具有批量化制备的潜力,为建立高一致性、高灵敏度的可穿戴传感器阵列提供了可能性。目前钻石量子磁传感器整体尺寸仅有20×15×1.5 mm3,灵敏度达到2.03nT/√Hz。同时,该钻石磁传感器可以对小于0.5 mm(甚至更小)的目标区域进行近距离测量,具有在心磁、脑磁等弱磁信号探测场景的应用潜力,为后续实用化的可穿戴生物磁传感器提供了良好的研究基础。 该论文的第一作者单位和通讯单位为中科院上海微系统所,第一作者为博士研究生谢非,通讯作者为武震宇研究员和陈浩副研究员。该工作得到中国科学院战略性先导科技专项(XDC07030200)、国家重点研发计划(2021YFB3202500)、中科院科研仪器装备研制(YJKYYQ20190026)等项目的支持。 论文链接:https://doi.org/10.1063/5.0089732
  • 滨松推出扁平型微型光谱仪FT系列,内置高灵敏度CMOS图像传感器
    滨松微型光谱仪FT系列 C13053MA滨松新型微型光谱仪FT(扁平型)系列为封装在小且薄盒子的多色仪,其内部集成了光学元件、图像传感器以及驱动电路。使用时可通过光纤将测量光导入光谱仪,后通过USB接口传输测量结果。而该光谱仪也不需要任何外部电源,可直接通过USB总线供电。产品外形(80*60*12 mm)该产品使用了石英透射光栅,因此具备高通量的优点,而内部没有运动部件,则保证了测量能够连续稳定地进行。另外,值得注意的是,FT系列内置了高灵敏度的CMOS图像传感器,其灵敏程度与CCD保持了相同的水平,且同时具有电源功耗低的优点。微型光谱仪FT系列连接示例该产品的光谱响应范围在500到1000nm,可应用于食品酸甜度分析、塑料分类以及膜厚测量等。另外,其还具有可用于短时间积分的触发功能,亦可胜任对脉冲发射的光谱测量。在软件方面,滨松除了拥有免费软件能够进行测量条件、获取保存数据、画图等等的设置以外,DLL函数规格也是完全公开的,因此用户可以创建自己原始的测量软件程序。点击按钮,查看产品详细信息:欢迎关注滨松中国官方微信号
  • 海洋光学研发出基于CMOS传感器的微型光谱仪
    海洋光学研发了一种低成本,高性能的基于 CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器的光谱仪。该光谱仪特别适宜于嵌入 OEM 设备中。虽然 STS 的体积很小,只有40mm x 42mm x 24mm,但是它的功能表现丝毫不逊于大型系统。主要特色:低杂散光的全光谱分析、高信噪比(1500:1)和典型1.5纳米 (FWHM) 光学分辨率。STS 是可见-近红外光谱应用的理想选择,诸如对 LED 的光谱光度及颜色测量和样品的透射、吸收测量。并且它还是 OEM 应用的理想选择,特别是需要在线监视一条或多条光谱线,又需要高重复性、稳定性的结果的应用环境中。  STS 光谱仪有350-800纳米和650-1100纳米两种标准配置。大批量的 OEM 客户还能自订波长范围,入射孔径和其他光学配件。与其他微型光谱仪不同的是,STS 自带有内嵌的光闸以实现暗背景测量。单独定价的操作软件提供了包括光闸控制等全方位的光谱采集与分析功能。客户也可以根据需要来订制 STS 操作软件。  STS 的核心是一个1024像素的 CMOS 探测器,它位于一个交叉结构的 Czerny Turner 光具座内。该光具座的不同之处在于其特别设计的准直镜和聚焦镜,以及每毫米600条刻线密度的光栅。其光学设计和先进的 CMOS 探测器提升了 STS 的性能,使之与昂贵的大型光谱仪相比毫不逊色。例如,STS 拥有14位 A/D,功耗仅为0.75w,通过定制的入射孔径,完全能够实现小于1.0纳米(FWHM)的光学分辨率。 这也是 STS 如此吸引人的原因所在。
  • 天门市筹建省级微型电量传感器检测机构
    记者从天门市质监局了解到,经湖北省质监局批准,天门市开始筹建湖北省微型电量传感器计量检定中心,这是全省唯一的省级微型电量传感器检测机构,也是天门市首个省级高科技检测机构,计划在天门市建立首个国家级计量基准。  此项目由该市质量技术监督局与市电工仪器仪表研究所共同组织筹建。据市质监局有关负责人介绍,微型电流传感器是应用在电子式电能表、继电保护装置,电子测量仪器上的一种电子元器件,使用范围广泛,随着国家实施“西电东送”、“智能电网”等重点工程的进展,在国内年需求量达10亿只以上,天门市也有数家企业从事此项产品的生产。微型电流传感器在出厂后和使用中必须进行校准,而目前国内还没有相关的国家标准量值,该市质监局邀请中国计量院、国家电网武汉高压试验研究院、国家电工仪器仪表质量监督检验中心、华中科技大学等单位的专家、教授,开展技术攻关,旨在填补我国微型电流传感器量值溯源的空白,目前已完成关键技术的研发。天门市筹建省级微型电量传感器计量检定中心后,可凭借技术上的领先优势,建成国内唯一的微型电量传感器检测机构,抢占微量电量传感器这一产品的至高点,打造天门高科技“城市名片”,进一步提升天门对外影响力,促进天门经济产业结构调整升级,壮大微型电量传感器产业集群,优化天门招商引资工作环境和平台。
  • 湖北省筹建微型电量传感器计量检定中心
    12月22日,记者从天门市质监局了解到,经湖北省质监局批准,天门市开始筹建湖北省微型电量传感器计量检定中心,这是湖北省唯一的省级微型电量传感器检测机构,也是天门市首个省级高科技检测机构,计划在天门市建立首个国家级计量基准。  此项目由天门市质量技术监督局与天门电工仪器仪表研究所共同组织筹建。据天门质监局有关负责人介绍,微型电流传感器是应用在电子式电能表、继电保护装置,电子测量仪器上的一种电子元器件,使用范围广泛,随着国家实施“西电东送”、“智能电网”等重点工程的进展,在国内年需求量达10亿只以上,天门市也有数家企业从事此项产品的生产。微型电流传感器在出厂后和使用中必须进行校准,而目前国内还没有相关的国家标准量值,天门质监局邀请中国计量院、国家电网武汉高压试验研究院、国家电工仪器仪表质量监督检验中心、华中科技大学等单位的专家、教授,开展技术攻关,旨在填补我国微型电流传感器量值溯源的空白,目前已完成关键技术的研发。天门市筹建省级微型电量传感器计量检定中心后,可凭借技术上的领先优势,建成国内唯一的微型电量传感器检测机构,抢占微量电量传感器这一产品的至高点,打造天门高科技“城市名片”,进一步提升天门对外影响力,促进天门经济产业结构调整升级,壮大微型电量传感器产业集群,优化天门招商引资工作环境和平台。
  • 非侵入性微型传感器可测人体pH值,或有助于诊断癌症
    据最新一期《化学科学》杂志报道,加拿大研究人员开发出一种可更准确测量pH值的微型传感器,或有助更好地理解和诊断包括癌症在内的一系列疾病。 多伦多大学士嘉堡分校化学系助理教授张晓安称,在活生物系统中实时检测pH值,对于探测和理解pH值失衡导致的相关疾病至关重要。如低pH值与囊性纤维化、局部缺血以及癌症的病理状况密切相关。pH值信号可用于诊断疾病及监测治疗效果,了解人体组织内的pH值在何时何地发生显著变化是非常重要的。因此,迫切需要找到一种可进行深入、精确的探查,同时又确保不入侵组织的新方法。 张晓安团队使用核磁共振光谱技术开发的微型传感器,可以非侵入方式在原子水平对分子进行非常详细的观察。研究人员将大肠杆菌细胞作为实验对象,完成了对卵母细胞(鱼卵细胞)的传感器测试。 pH值是对质子(附着于其他分子的微小带电粒子)活性的测定。质子活性很难在组织中测量,因为质子移动迅速,难以用常规核磁共振的时间尺度来捕获分子位置。利用核磁共振测量pH值的主要挑战在于,在不同的质子化状态(附着或不附着)对分子进行精细成像。既有核磁共振技术无法对不同质子态的实时测量提供足够的精度。 张晓安团队研发的传感器,则通过一种缓慢的质子交换机制,提供了独特的解决方案。该探测器可减缓质子运动,并观察不同状态下的质子,从而使测量变得更为灵敏和精确。该传感器虽为医疗成像设计,但亦可扩展到环境科学、生物学乃至食品生产和质量控制等其他应用领域。
  • 船舶气象仪-一款有条不紊的微型气象传感器
    船舶气象仪-一款有条不紊的微型气象传感器#2022已更新【品牌型号:天合环境TH-Y6】雷雨大风天气对船舶航行安全会带来很大影响,船舶在大风浪区域航行,将出现较剧烈的摇荡运动、降速、航向不稳定,以及由此引起的其他操纵方面的困难,甚至出现难以预料的危险,而且大雨、暴雨会引起能见度下降,影响航行安全。一、产品简介山东天合环境科技有限公司作为专业研发生产销售微型气象仪的企业,一直致力于微型气象仪和气象环境解决方案推广应用。具有完整的生产链、实力雄厚的技术团队和全面的营销团队,我们研发生产的超声波风速风向仪、五要素微气象仪、六要素微气象仪和小型自动气象站等气象产品,已广泛应用到气象监测、城市环境监测、风力发电、航海船舶、航空机场、桥梁隧道等领域,客户遍布全国各地,并取得了良好的社会效益和经济效益。TH-Y6型六要素微气象仪原理为发射连续变频超声波信号,通过测量相对相位来检测风速风向。与传统的超声波风速风向仪相比,我司产品克服了对高精度计时器的需求,避免了因传感器启动延时、解调电路延时、温度变化而造成的测量不准问题。TH-Y6型六要素微气象仪创新性地将气象标准六参数(环境温度、相对湿度、风速、风向、大气压力、压电雨量)通过一个高集成度结构来实现,可实现户外气象参数24小时连续在线监测,通过数字量通讯接口将六项参数一次性输出给用户。二、产品特点1、顶盖隐藏式超声波探头,避免雨雪堆积的干扰,避免自然风遮挡2、原理为发射连续变频超声波信号,通过测量相对相位来检测风速风向3、风速、风向、温度、湿度、大气压力、压电雨量六要素一体式4、采用先进的传感技术,实时测量,无启动风速☆5、抗干扰能力强,具有看门狗电路,自动复位功能,保证系统稳定运行6、高集成度,无移动部件,零磨损7、免维护,无需现场校准8、采用ASA工程塑料室外应用常年不变色9、产品设计输出信号标配为RS485通讯接口(MODBUS协议);可选配232、USB、以太网接口,支持数据实时读取☆10、可选配无线传输模块,最小传输间隔1分钟11、探头为卡扣式设计,解决了运输、安装过程松动不准的问题☆三、技术参数1、风速:0~60m/s(±0.1m/s);2、风向:0~360°(±2°);3、空气温度:-40-60℃(±0.3℃);4、空气湿度:0-100%RH(±3%RH);5、大气压力:300-1100hpa(±0.25%);6、压电雨量:0-4mm/min(±4%)7、功率:1.08W8、生产企业具有ISO质量管理体系、环境管理体系和职业健康管理体系认证☆9、生产企业具有知识产权管理体系认证证书和计算机软件注册证书☆四、产品尺寸图五、产品结构图六、注意事项1.传感器水平周围1米半径无遮挡,避免水滴飞溅影响2.传感器安装位置应避开强机械振动源3.传感器安装上方应为开阔区域,雨滴应直接滴落至传感器,应免二次滴落和连续水流冲击
  • 有机磷农残光电传感分析研究取得进展
    近日,中国热带农业科学院传感与光电检测技术研究团队在多孔框架的分析功能化调控及有机磷光电化学传感分析研究中取得重要突破,成功揭示了多中心金属有机框架对有机磷结构的亲和机制,为农产品和产地环境中有机磷残留的传感分析平台构建提供新的思路。该研究成果发表于Chemical Engineering Journal。基于双功能多中心亲和MOF/MXene异质结构建乐果光电传感器示意图 中国热带农业科学院供图有机磷农药(OPs)因其药效高、广谱抗虫活性被广泛用于控制水果和蔬菜害虫。但有机磷农药会对中枢神经系统造成不可逆损伤,长期使用有机磷化合物会通过污染环境介质(如水、食物和土壤等)严重影响人体健康。因此,研究有机磷农药的快速和可靠的检测方法具有重要意义。团队受天然有机磷水解酶的启发,以四羧基苯基卟啉锌作为有机配体制备了多金属中心的光活性金属有机框架(MOF)。通过量子化学证明了制备的光活性金属有机框架中锆及锌金属中心可以与有机磷形成桥连结构,从而实现对有机磷结构的特异性亲和,这种全新的多中心亲和机制为有机磷农药残留的传感识别提供了新途径。团队进一步通过耦合金属有机框架与Nb4C3形成肖特基结,协同分子印迹技术开发了一种新的多中心亲和光电传感策略。金属有机框架不仅作为光电信号发生中心,同时其金属中心位点(Zn(II)、Zr(IV))与分子印迹的空间匹配协同确保了有机磷结构的精准捕获。团队最后以多巴胺为电子供体和界面探针,构建了一个痕量有机磷光电化学传感器,用于检测农产品和环境水样中的乐果。这种策略也可推广于其他有机磷结构检测中,这为有机磷残留的传感分析平台构建提供新的思路。
  • 黑科技再现?全球首款搭载微型分子光谱传感器的智能手机问世
    美国当地时间1月6日上午,长虹控股公司总经理李进在CES展会现场发布全球首款分子识别手机—长虹H2,这是世界上第一个搭载小型化分子光谱传感器的智能手机,可实现果蔬糖分、水分,药品真伪,皮肤年龄,酒类品质等检测,成为随身携带的个性化健康管理集成终端。  在发布会上,李进称,随着长虹H2的发布,物质识别门槛被突破,手机行业有望迎来新的革命。  行业观察人士则认为,智能手机搭载小型化分子光谱传感器,其意义将不亚于当年GPS传感器搭载到手机所引发的位置服务革命。  传感器成就H2黑科技  早在2013年,长虹控股公司董事长赵勇提出面向物联网的“新三坐标”智能战略,并表示,智能终端正式进入“传感器”时代。  手机作为至关重要的智能终端,影响着生活的方方面面,正是无数传感器的作用。如今,可以通过GPS传感器实现各种位置服务,也可以通过温度,湿度,压力等传感器探测当前环境,还能通过运动、睡眠等传感器管理我们的健康。但是对于纷繁的物质世界,手机似乎无能为力,“能办周天之事,却难辨周天之物”正是对当前手机功能的最佳写照,因为到目前为止还没有一台手机能够通过传感器具备物质识别的能力,这无疑是一个巨大的缺憾。  随着长虹H2的发布,这个缺憾将被弥补。据了解,长虹将实验室级别光谱仪的能力和精度整合进可供人们日常携带和使用的手机中,有效提高用户的日常生活质量。以药品和食品为例,根据世界卫生组织的报告,假药占到全球药品交易量的10%,假药致死的现象屡有发生 食品安全问题同样严峻,近期俄罗斯爆发的假酒事件震惊普京,已造成72人死亡。如何才能识别真假?长虹H2手机只要轻轻一扫即可辨别。  那么,这是如何实现的呢?据李进介绍,在APK程序的控制下,H2手机向所搭载的小型化高分辨率近红外光谱传感器发出指令对被测物体进行“近红外吸收光谱”的数据采集,并将光谱数据传输至云平台进行分析、计算、处理,得出定性、定量分析结果,手机将数据化和图形化的结果呈现给用户,并向用户给出相应建议及推荐,H2手机即可直接识别到物质的分子属性。  由于世间万物大部分都是由分子所构成,理论上长虹H2都能识别。而这种分子层级的识别直达万物本质,远非肉眼所能比拟。例如在挑选水果时,只要在水果表面一扫,水果的糖分,水份,维他命等营养含量一目了然,并计算出综合指数供用户参考。再比如,测试人的胖瘦,通过长虹H2一扫,用户的体脂率将立即呈现,是胖还是瘦一目了然。此外,酒类的原料成分、工艺的过程控制、品质等都可以通过长虹H2轻松检测。当然,这些只是冰山一角,理论上长虹H2能识别世间万物。  数据运营实现信息实时感知  “万物互联”正在成为智能手机新的风口。长虹股份公司总经理兼通信公司董事长刘体斌表示,以传感器为主体的物联网控制、交互和协同技术,实现手机与其他智能终端的广泛联接、协同、交互、共享,长虹已将手机带入物联网时代。  据了解,长虹H2手机实现了跨终端、跨领域的“泛联接”和“大协同”,完成海量用户与终端之间的数据感知、收集、内容交互及服务协同,形成一个以大数据为基础的智能生态系统。基于物联网的应用和服务,H2以“智能光谱传感终端”为物质分子信息感知平台,通过后台“智能光谱分析平台”进行大数据分析,再将分析结果实时回传到手机并提供多项运营服务的功能。这不只是简单的联接与控制,而是涵盖日常生活状态的实时感知与内容协同。
  • 黄渤海新区数字智能(光电传感)产业园:建成中国北方最具竞争力的特色半导体及智能传感产业高地
    数字智能(光电传感)产业园,是黄渤海新区领建全市光电传感产业链而规划打造的特色园区,也是全省智能传感产业行动计划两大重点园区之一,规划面积4500亩,主要发展智能传感、微纳制造、光电半导体及集成电路关键材料等产业。现已落户项目25个,其中建成项目11个、在建项目14个,已完成投资82亿元,落成建筑面积70万平方米,达产后可形成产值150亿元、利税30亿元。园区按照“整体规划、分区建设、联动发展”思路,以链主骨干企业为引领,空间布局分为A、B、C三区:A区,主要依托睿创微纳公司,打造光电半导体产业集聚区,由睿创微纳厂区、光电传感孵化园两部分组成。其中,光电传感孵化园已完成15栋单体建设,建筑面积8.7万平方米,6月底全部投用,已入驻静电吸盘、硅基雷达、加密芯片等7个项目,还有汇芯半导体、异方性导电膜等一批项目确定入驻。B区,主要依托万华电子材料公司,打造集成电路关键材料产业集聚区,已落地大硅片、平坦化、光刻胶及芯片封测等6个项目,正在导入光敏聚酰亚胺、导电胶膜等一批新项目。C区,主要依托明石创新等企业,打造微纳制造及智能传感产业集聚区,正在实施压力、气体、流量传感器技术攻关及MEMS产业化系列项目,全力冲刺工信部国家制造业创新中心,填补烟台空白。未来3-5年,园区计划引进孵化转化项目100个以上,项目投资350亿元以上,产值达到500亿元左右,建成“中国北方最具竞争力的特色半导体及智能传感产业高地”。
  • 清华大学深圳国际研究院:在微型柔性机器人触角传感器领域取得新进展
    柔性微型机器人在体积、重量上都远小于传统的刚性机器人,可以胜任诸如狭小地形探测、灾害救援等很多大型机器人难以完成的工作。但是在触觉感知能力上,微型机器人由于带负载能力弱、尺寸小,其通常无法直接搭载商用传感器和应用传统感知解决方案来获得感知能力,必须通过与微型机器人的结构与功能相匹配的特殊设计,定制微型机器人的传感器。因此如何在微型机器人驱动力弱、功率密度低、结构尺寸小的限制下实现机器人对外界环境的触觉感知,对赋予微型机器人实用化和智能化具有重要意义。图1.(a)昆虫触角系统的解剖示意图;(b)安装仿生触角的微型机器人;(c)仿生触角感受器的传感原理;(d)仿生触角在机器人主动感知中的应用示意图近日,清华大学深圳国际研究院张旻、王晓浩团队受自然界中昆虫触角的启发,提出了一种基于摩擦纳米发电机(TENG)的自供电仿生触角传感器(SBA),用于微型机器人的自主环境感知,辅助微型机器人进行障碍躲避和地形预判。该仿生触角主要由感受器、硬质导线和执行器单元三个部分组成,分别模拟了昆虫触角中的机械/接触化学感受器、神经纤维和肌肉纤维(图1),完成接触感知、信号传导和驱动工作。仿生触角感受器由银纳米线包覆的多孔弹性体(ACES)为原材料制成,文中探究了ACES的制备工艺、导体性能和摩擦电性能。当感受器部分与外界环境中的物体进行接触时,与外界物体之间形成单电极式摩擦纳米发电机进行信号输出,反映感受器与外界环境的接触状态以及接触物的材料属性。执行器单元由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜骨架和形状记忆合金(SMA)弹簧构成,赋予仿生触角水平方向和竖直方向的运动自由度,使得感受器部分可以进行自主检测动作,实现主动感知。单个仿生触角的重量约为70mg,并在体积和集成性上与微型机器人相匹配。图2.基于仿生触角的微型机器人感知系统图3.(a)仿生触角在水平面上的主动感知(在避障过程中,机器人通过读取墙壁上预设的材料指令完成预设路线的行进);(b)不同接触材料对应的开路电压信号 图4.(a)仿生触角在竖直面上的主动感知;(b)不同地形对应的开路电压信号输出研究团队进一步设计了基于仿生触角的微型机器人感知系统(图2)。通过仿生触角的水平扫掠运动,微型机器人能够主动收集墙壁上预先设置的“材料指令”,使机器人按照预先设定的路线移动(图3)。通过仿生触角的垂直摆动动作,感受器能够区分平面、边缘和斜坡/台阶地形,使微型机器人具有判断地形通过性的能力,保证微型机器人在复杂地形行驶的安全性(图4)。相关成果以“用于微型机器人触觉感知的摩擦纳米发电机自供电仿生触角”(Self-Powered Bionic Antenna based on Triboelectric Nanogenerator for Micro-Robotic Tactile Sensing)为题发表于《纳米能源》(Nano Energy)上。论文通讯作者为清华大学深圳国际研究生院张旻副研究员,第一作者为清华大学深圳国际研究生院2020级硕士研究生朱德宽。
  • “不光是传感器”,滨松中国于CIOE尽展纷呈应用
    中国国际光电博览会(cioe)已于9月9日在深圳落下了帷幕。在本次展会中,滨松中国主要围绕食品检验、测距、可穿戴等消费类电子以及手持小型化设备应用,呈现了一系列超小型的半导体光电传感器,其中还包括了近年推出的moems技术下的多款指尖大小微型光谱仪,在智能家居,食品检验方面都被给予了很大的期待。当然,用于体验的多个demo设备也同时展出。不过特别的是,除了滨松自制的demo以外,还联合了神秘用户,展出了其集成了相应传感器并成功予以应用和商业化的设备。绝对热点,IBM demo ibm demo的“意念”小车依然是获得了超高的人气。带上酷炫的头盔,集中精力“think”,小车就会在跑道上开始跑动。这个说是“意念”实为“血氧测量”的demo于今年开始在国内巡展,cioe已是第三站。基本原理即通过使用两组小型的光电器件:近红外led以及滨松pd(光电二极管)来实现核心的血氧探测功能。 *具体原理可通过扫描关注滨松中国微信号,回复“小车”获得。强大“应援”,从“器件”破壳直指应用方案 受国际光学“棱镜奖”青睐的指尖大mems微型光谱仪、mems-fpi近红外光谱探测器都成为了现场的“宠儿”,除了本身独特的娇小身姿以外,强大的“应援团”也成为了它们新增的亮点。除了自有的可直接连接手机使用的演示demo以外,更特别的是,滨松联合了多个合作伙伴,展出了集成了mems-fpi以及电路的光谱探测模块,以及已经成功研制并商业化的近红外奶粉检测小型手持仪器。“嘉宾”的出现显示了滨松从单一“器件提供商”概念中的破壳。通过长久的业内资源积累,以多方合作的方式,将探测器推向了最终的功能化应用。受热捧的测距、血氧/心率测量、奶粉检测等“嘉宾”产品样机滨松公司社长昼马明先生在谈到光子技术时曾说过:“我们意识到,仅依靠我们公司自己的力量去探索光子技术就如搭着木梯摘月亮。因此我们殷切希望和全世界的同仁们一起合作。”此次cioe中的立体展示,也贯彻了昼马先生提到的“合作”二字。在展现了在不断创造出更加小型化的光电传感器,为便携式设备带来新可能的同时,也看到了滨松中国在帮助客户解决方案性问题中的努力和成果。
  • 遥感卫星大型传感器测试用大孔径积分球均匀光源
    背景图1 卫星遥感在制造用于卫星和望远镜的传感器的过程中,最重要的步骤之一是表征传感器的辐射性能,并建立到达传感器的光与传感器的数值输出之间的关系。 某国家航天局需要一套积分球均匀光源系统,用于在大型传感器的开发中进行校准测试。 开口尺寸需要1.5 米才能使发光面完全覆盖整个设备。另外还要求控制外部温度,确保可靠的长期使用。图2 成像传感器Labsphere(蓝菲光学)解决方案图3 蓝菲光学研发的大孔径积分球均匀光源图4 最大的辐亮度为此开发的系统需要大的积分球,获得超大开口端和总共 37 个灯以实现测试所需的均匀性和光谱辐射。Labsphere(蓝菲光学) 善于定制产品的开发,该系统具有以下独特功能:通过两个侧面安装的电动活塞自动调节高度;稳定性好,具有调平千斤顶工业脚轮;包含软件和硬件的完全集成的计算机系统;可控制灯产生的热量:开口周围的定制散热器,用于吸收大部分热量开口处的手动百叶窗,用于保护用户和设备免受测试后过热的影响后半球隔热罩,防止意外伤害三个温度探头来监测积分球内部的热量三个外部鼓风机连接到积分球周围的通风口具有带宽和 FOV 滤光片的可拆卸硅探测器;具有热电冷却功能的可拆卸 InGaAs 探测器;更新了具有附加功能的 HELIOSense 软件。特点先进的热重定向系统,可防止组件和材料损坏并保护用户免受意外伤害;高度可调和开口端缩孔器,可以灵活地对各种不同的传感器系统进行测试;具有针对客户应用程序优化的软件,最大限度地提高效率和可用性;可控制和获得宽光谱,通过 Labsphere(蓝菲光学) 的 HELIOSense 软件微调光谱辐射、色温和波长分布;满足所有光谱要求, 97% 以上的均匀性提供覆盖可见光和红外带内辐射度;照度 (lux)176,737光谱辐射度(W/m2-sr)1,605面均匀性 (100% Power)97.32%面均匀性(10% Power)95.08%角度均匀性 (±10°)99.5%角度均匀性 (±45°)99.2%短期(5s) 稳定性99.995%长期(30s) 稳定性99.994%硅探测器非线性度0.42%InGaAs 探测器非线性度0.37%最高外部温度39.5°C总灯功率17,680W
  • 量子半导体器件实现拓扑趋肤效应,可用于制造微型高精度传感器和放大器
    科技日报北京1月22日电 德国维尔茨堡—德累斯顿卓越集群ct.qmat团队的理论和实验物理学家开发出一种由铝镓砷制成的半导体器件。这项开创性的研究发表在最新一期《自然物理学》杂志上。由于拓扑趋肤效应,量子半导体上不同触点之间的所有电流都不受杂质或其他外部扰动的影响。这使得拓扑器件对半导体行业越来越有吸引力,因为其消除了对材料纯度的要求,而材料提纯成本极高。拓扑量子材料以其卓越的稳健性而闻名,非常适合功率密集型应用。新开发的量子半导体既稳定又高度准确,这种罕见组合使该拓扑器件成为传感器工程中令人兴奋的新选择。利用拓扑趋肤效应可制造新型高性能量子器件,而且尺寸也可做得非常小。新的拓扑量子器件直径约为0.1毫米,且易于进一步缩小。这一成就的开创性在于,首次在半导体材料中实现了微观尺度的拓扑趋肤效应。这种量子现象3年前首次在宏观层面得到证实,但只是在人造超材料中,而不是在天然超材料中。因此,这是首次开发出高度稳健且超灵敏的微型半导体拓扑量子器件。通过在铝镓砷半导体器件上创造性地布置材料和触点,研究团队在超冷条件和强磁场下成功诱导出拓扑效应。他们采用了二维半导体结构,触点的排列方式可在触点边缘测量电阻,直接显示拓扑效应。研究人员表示,在新的量子器件中,电流—电压关系受到拓扑趋肤效应的保护,因为电子被限制在边缘。即使半导体材料中存在杂质,电流也能保持稳定。此外,触点甚至可检测到最轻微的电流或电压波动。这使得拓扑量子器件非常适合制造尺寸极小的高精度传感器和放大器。
  • 分场活动 | 精彩纷呈!MEMS与智能传感器技术专场在郑顺利召开!
    11月1日,MEMS与智能传感器技术专场活动在郑州国际会展中心成功召开。本次论坛邀请了众多权威学者,他们针对智能传感器行业发展存在的突出问题及薄弱环节,还有我国MEMS与智能传感器技术的核心竞争力进行了深度探讨。会议现场照片本次会议由中国科学技术协会、河南省人民政府作为主办单位,中国仪器仪表学会、河南省工业和信息化厅、智能传感器创新联盟、智能微系统教育部重点实验室、北京未来芯片技术高精尖创新中心、清华大学微米纳米技术研究中心承办,郑州市工业和信息化局、郑州高新技术产业开发区管理委员会、汉威科技集团股份有限公司协办。清华大学精仪系副系主任、研究员张高飞主持加拿大工程院院士、加拿大西安大略大学机械工程、材料工程及生物医学工程专业教授杨军通过视频致辞河南省工业和信息化厅总经济师毛郑建致辞中科院上海微系统所;研究员,重点实验室副主任李铁中科院上海微系统所研究员,重点实验室副主任李铁作了《仿生生物微纳传感器》主题报告。他首先介绍了仿生生物微纳传感器的研究背景,并且以蜘蛛为例,讲述了狭缝传感器的研发经过,指出仿生感知技术进入微纳、分子尺度阶段,并且涉及到了仿生学、材料学、传感器、微电子、计算机、人工智能、无线通信等学科技术领域。报告中主要介绍了仿生嗅觉传感器的硅纳米线材料,还分享了嗅觉生物敏感材料的选择方法、仿生光探测器机理及检测原理、石墨烯探测器的检测方法,报告内容环环相扣,全面清晰。国防科技大学,智能科学学院教授肖定邦国防科技大学,智能科学学院教授肖定邦先生作了《高性能微机电陀螺研究进展》主题报告。由于疫情原因,肖教授本人无法到场,但是他的线上分享也可谓是精彩绝伦,他先讲述了国外高性能微机电陀螺的研究进展情况,接下来就是核心内容蜂巢式微机电陀螺研究内容,报告中分享了蜂巢式MEMS敏感结构的优势、微半球谐振陀螺研究的结构创新设计和加工工艺创新,最后肖教授展示了微机电陀螺技术的发展趋势图,说明了微机电陀螺技术可能向环形、半环形发展的方向。清华大学副教授赵晓光清华大学副教授赵晓光先生作了《基于超材料的微机电传感器》主题报告。他先对超材料微机电的背景进行介绍,介绍中说到了超材料的单元结构设计及应用,他指出超材料对电磁场进场和光的调控,在医学成像中的应用有实际意义,并且指出量子学的进展也启发了超材料发展的进展。报告中还分享了超材料mems传感器的工作原理,介绍了基于超材料的太赫兹探测器、基于双层超表面的mem太赫兹调控器、单元结构独立可调的超材料、基于连续区束缚态的超高Q值、基于非线性超材料的非线性隔离器、智慧型超材料、可变性超材料,在报告最后,他还说到,超材料是一个比较新的概念、超材料模糊了材料与器械的边界,mems与超材料的结合支撑微系统及传感器相关领域的创新发展。东南大学教授,实验室常务副主任周再发东南大学教授,实验室常务副主任周再发先生作了《面向MEMS制造的薄膜材料和工艺参数在线测试技术》主题报告。他的报告主要从电学、热学、力学三个方面介绍了薄膜材料和工艺参数的测试内容,并且介绍了薄膜材料和工艺参数在线测试的两种方法,报告结尾详细阐述了二氧化硅薄膜介电伸缩系统测试方法及压力传感器设计的应用,这些内容对实际生产及应用都有很重要,而现场针对周教授的讲解也提出问题,周教授的回答给出了满意的答复。重庆大学教授温泉重庆大学温泉教授作了《微型集成扫描光栅微镜发展与应用》主题报告。报告首先讲述的是微光学器件的发展历史及应用,简单介绍了三种类型的光学器件,重点介绍了集成扫描光栅微镜系统,通过国外案例介绍集成扫描光栅微镜系统发展过程中存在的问题以及集成扫描光栅微镜系统的阶段性进展与成果,温教授介绍到微型集成扫描光栅微镜具有体积小、低耗能、低成本的优势,报告最后介绍了潜在应用,主要分享了高光谱成像的应用,温教授还总结说到微型集成扫描光栅微镜是现代光谱分析检测设备新形势核心公共部件。汉威科技集团传感器研究院副院长刘建钢汉威科技集团传感器研究院副院长刘建钢先生作了《传感器列阵及智能传感器发展与应用》主题报告。他指出传感器的发展速度已经远高于世界发展速度,详细分析了当下传感器的行业现状,介绍了传感器的分类方式及发展方向,指出智能最为热点。报告中展示了汉威集团的智能气体传感器成果、智能光学传感器成果及环境温湿度成果,最后,刘副院长对汉威集团公司简介、发展历程进行了简短的介绍。此次会议的成功召开,首先有利于突破相关产业发展的技术瓶颈和体制约束,其次有利于提升我国MEMS与智能传感器产业技术的核心竞争力,还有利于促进企业、高等院校和科研院所在战略层面有效结合,进而促进学术界与企业界的深度合作,最后有利于推进基础研究的成果转化,建立并完善我国传感器领域的创新体系。这次会议让更多的企业家和研究人员在今后的道路上坚定了信心,认清了方向。
  • 海洋光学革命性的产品 -- Spark光谱传感器问世
    p  上海2015年8月27日电 -- 全球安全、健康和环境科技的领军集团 -- 英国豪迈旗下的海洋光学(oceanoptics.cn)发布了新一代超小型光谱传感器 Spark,该光谱传感器采用全新的色散分光光学设计,体积小巧、易于集成,相较传统的 RGB 光电二极管,Spark 带来了更新颖的技术,能提供全光谱信息,从而帮助用户进行各种光谱测试,开拓新的应用领域。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="1.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/eea7a82c-07a2-4232-8a33-1daa0bfe380a.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong海洋光学的超小型光谱传感器Spark/strong/pp  随着微型光谱仪应用市场的不断壮大和深入,对体积更小、检测速度更快及价格更低的光谱仪需求越来越大。Spark 的问世将开创出一个灵活的、低价的光谱仪应用市场,能够激发上千种奇特的小型化应用。/pp  Spark 光谱传感器能输出高达1024个数据点的光谱,可用于各种光谱测试,比如颜色、吸收、散射和荧光测试等应用,可用于教育和工业领域。Spark 小巧的体积,使得它能胜任多种应用 --可以集成到手持式设备,用于生物医学、环境和质量控制(QC)相关的应用 也可以集成做在线过程监控,或者安装在无人机上等等。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="2.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/cbaa7ff0-ca07-4d5e-ab2b-2a12576df837.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strongSpark光谱传感器的三种版本/strong/pp  Spark 目前提供三种版本产品:一种标准即插即用型号,以及两种嵌入式,为 OEM 优化的型号。其中体积最小的型号 Spark-DET,重量小于1 g,是市面上最小的光谱设备之一。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="3.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/78557531-6bbb-45c1-bcd0-7f91e81396ef.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strongSpark光谱传感器用于基础颜色测量/strong/pp  作为一种全新的光谱传感器,Spark 不同于之前海洋光学发布的微型光谱仪(比如 STS 微型光谱仪),是海洋光学第一款采用非光栅分光技术的设备。Spark 体积非常小巧紧凑,同时它在可见光区域内具有全光谱测量的优点,对于有 OEM 量产需求的客户和设备集成商是理想选择。/p
  • 传感器:智能时代的“慧眼”
    如果把智能系统比作“人”,那么传感器就是“人”的感觉器官。不同类型的传感器,感知周围环境并把数据传递给系统进行计算,对情况进行实时分析、判断和应对。随着数字化智能化不断深入,各式各样传感器的用武之地大为拓宽,为人类创造美好生活发挥着巨大作用。一部智能手机里有上百个传感器:有用于摄像的CMOS图像传感器,有用于检查环境明暗的环境光传感器,还有用于导航的地磁传感器、陀螺仪,等等。正是基于这些传感器,手机里的各种应用软件才能流畅工作,手机才能成为集工作、生活、娱乐于一体的便携式智能设备,带来人们生活方式的巨大变化。风云卫星上的可见和红外光电传感器,能够不分昼夜地获取大气信息,精准预测天气,甚至在月球上、火星上都有传感器工作,帮助人类探索宇宙奥秘。比人的感官更敏锐、更强大传感器是信息系统的“慧眼”。它就像人类的眼睛、耳朵、皮肤等器官一样,感知周围环境,帮助我们认识多姿多彩的世界。不同之处在于,传感器比人的感官更敏锐、更强大。客观世界所包含的信息多样程度,远远超出我们感官的能力范围。人的眼睛无法观察红外辐射和紫外辐射,耳朵听不见次声波和超声波,对于“不见踪影”却时刻产生影响的磁场也无法感知。这些超出感官范围的信息,传感器都能“感受”到。随着生产力发展,人类越来越需要全方位地感知世界。1821年,科学家利用材料因温差产生电压的原理,研制出世界上第一个传感器——温度传感器。最初,人们直接利用光、热、电、力、磁等物理效应制备各种传感器,这些传感器尺寸大、灵敏度低、使用不方便。上世纪70年代,出现了将敏感元件与信号电路进行一体化设计的集成传感器,如热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。这类传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,输出模拟信号。上世纪末开始,数字化传感器快速发展,通过“模拟/数字”转换模块,实现数字信号输出。数字化传感器集成智能化处理单元,可以自动采集、处理数据,并能根据环境自动调整工作参数,数码相机中的光敏元件就是其代表产品。总的来说,传感器的工作原理是某些物质的电学特性会随环境因素变化。例如铂在不同温度下电阻率不同,硅在可见光照射下电阻会减小,石英受到压力后表面会产生电荷,等等。利用电阻与温度的对应关系,可以制成温度传感器,进一步给敏感元件添加隔热结构,依据敏感元件温度变化与红外辐射能量之间的关系,可以制成红外传感器。在此基础上,还可以根据目标温度与红外辐射能量之间的关系,制造出非接触测温传感器。人们熟悉的用来测量体温的额温枪就利用了这一原理。借助丰富的物理和化学效应,人们制备出灵敏度比狗鼻子高1000倍、可以“闻到”气体分子的“电子鼻”,以及可以在黑夜中观察物体的红外相机等种类丰富、功能强大的传感器。没有传感器就没有数字化、智能化数字化是对事物属性的量化,并用数字将其表达为抽象结果。借助现代信息技术,人们可以存储、处理、传播各种数字化信息。传感器可以将事物蕴含的各种信息转换成电信号,并利用数模转换电路将电信号用数字表达,是数字化的有效工具。当你拿出手机拍照片或视频时,光敏传感器会将接收的光强度信号转换成电信号,再按一定的规则用数字表达、存储,最终形成手机屏幕上的影像。数字化基于传感器获取信息。数字化系统需要处理的信息量非常庞大,仅靠人工或者传统设备无法获取,凭借传感器则能够实时、高效、精准、快速地获取,于是有了城市大数据、天气大数据、医疗大数据、农业大数据等。利用各类传感器,人们可以召开远程会议、学习网络课程、扫码支付甚至直播带货,由此发展出数字经济业态。数字经济涉及的云计算、物联网、人工智能、5G通信等各类技术,都与传感器息息相关。没有传感器就没有数字化和智能化。传感器是智能化系统的第一关,它的水平决定了智能化系统及其仪器设备的水平。传感器技术已经成为国际上信息高端器件领域的研究前沿,在人工智能、智慧城市、5G通信、航空航天、生命健康等领域均发挥着不可替代的作用。比如一辆汽车会安装压力、温度、位置、声音、光、电等超过100种传感器,由车载电脑进行处理,帮助驾驶员作出判断。对数据的智能化分析降低了驾驶汽车的难度,让汽车变得更安全、更好开。更进一步,无人驾驶汽车通过传感器实时获取道路信息,一旦发现障碍物,便通过智慧分析及时避让。城市中高楼大厦、桥梁、隧道等建筑,也需要通过视频、温度、压力和烟雾等传感器实时监控安全状况,当数据汇总到一起,智能化系统便会及时分析,凝练出少量关键信息供使用者作出决策。甚至在未来,人类的感官也可以借助传感器变得更加强大,构建起智能化系统。智能传感器开拓新应用场景当前,各类传感器都处在进一步提升性能、降低成本,向数字化、智能化、小型化微型化、绿色低碳、可穿戴等方向进化,呈现出蓬勃发展态势。其中,智能传感器、柔性传感器、新原理传感器的研发具有代表性意义,有望塑造新的工作生活方式。发展智能传感器是重要趋势。借助智能传感技术,人们设计制造出具备获取、存储、分析信息功能的各种传感单元及微系统,实现低成本、高精度信息采集。智能传感器广泛应用在机器人、无人驾驶、智能制造、运动定量监测等方面,还可用于开发无创或微创健康监测器件等。近年来流行的动态血糖仪是个很好的例子。糖尿病患者将柔性传感器无痛置入身体,传感器每5分钟测一次血糖值,并传送到手机应用中。患者可以观察血糖曲线变化,及时通过饮食和运动等方法调节血糖,有的患者甚至由此告别了药物和胰岛素治疗。此外,人们还在研发可降解电子器件,让智能传感器更好助力低碳环保生活。发展柔性传感器是另一趋势。许多应用场景要求传感器制备在柔性基质材料上,并具有透明、柔韧、延展、可自由弯曲甚至折叠、便于携带、可穿戴等特点。目前制备柔性传感器的常用传感材料有碳基材料(炭黑、碳纳米管和石墨烯等)、金属纳米材料(金属纳米线、金属纳米颗粒等)、高分子聚合物和蛋白纤维等。例如一种具有可拉伸、抗撕裂和自我修复能力的交联超分子聚合物薄膜电极材料,可用于制造下一代可穿戴和植入式柔性电子器件。将集成多功能的柔性传感器与柔性印制电路结合,可以制成“智能带”,把它穿戴在身体的不同部位,可实时监测与分析生理信息,帮助人们特别是感官退化的群体了解自身健康状况。新原理传感器也在不断出现。在基础研究领域,新的规律陆续被发现,人们正利用这些科学新认知制备传感器。同时,技术进步也对基础研究提出新要求。在生活中,人们希望提高相机的像素、灵敏度、速度等性能参数;在高速实验中,需要可以记录飞秒尺度信息的条纹相机;在量子通信中,需要灵敏度达到单光子的光电探测器;在空天科技中,需要实现对高速运动物体和冷目标的探测,等等。这就要求科学家们进一步探索物理世界,发现新现象新规律,提升传感器性能。随着科技快速发展,新材料新工艺不断投入应用,性能更强、种类更丰富、智能化水平更高的传感器将创造更多工作生活新场景,帮助人们“感受”美好生活。(作者:褚君浩,系中国科学院院士、中国科学院上海技术物理研究所研究员)
  • 意法半导体发布第三代MEMS传感器
    新一代MEMS传感器将为智能手机、消费类智能产品、医疗保健和零售终端在性能和功能方面带来又一次飞跃。   MEMS技术是强大的运动、环境等微型传感器的基石,这些传感器为当今的智能手机和可穿戴设备提供了直观的情境感知功能。现在,意法半导体的新一代MEMS技术将传感器性能提升到了新的高度,超越了现有市售产品在输出精度和功耗方面的技术限制。新一代MEMS传感器可以为活动检测、室内导航和精密工业传感等应用提供业界最高的精度。同时,它们还可以保持较低的功耗以延长运行时间。   部分MEMS产品具有的额外功能包括意法半导体的机器学习内核(MLC)和静电传感。MLC为以极低功耗运行的边缘应用带来了自适应的机器学习功能。电荷变化(QVAR)感应通道通过智能手表或健身手环中与身体接触或非接触式感应(雷达)来监测静电电荷的变化。带有QVAR的意法半导体MEMS传感器可以增强用户界面控制,以确保无缝交互,或简化湿度和冷凝检测。雷达模式应用包括人员存在检测、活动监控以及人员计数。   意法半导体MEMS营销总监Simone Ferri表示:“开创性的新一代产品基于意法半导体在MEMS专业知识和工艺技术方面的广泛投入和历史积累。除了彻底革新传感器的性能,我们还通过可选的静电传感和机器学习来进一步扩展它们的功能。由此提供了为Onlife时代做好准备的新一代MEMS传感器,通过始终存在、始终在线以及始终连接,使智能生活更透明、更顺畅。”   此次推出的新一代传感器包括LPS22DF和LPS28DFW(防水)大气压力传感器,其工作电流为1.7 µA,绝对压力精度为0.5 hPa。LPS28DFW具有双满量程功能,能够在水下和水上提供精确的垂直定位。其满量程范围可选择最大1260 hPa或4060 hPa,相当于约30 m深度处的水压。这两款传感器可以提高便携式设备和可穿戴设备(包括运动手表)的高度计和气压计性能。典型的工业应用包括天气监测和精确水深传感等。   新款三轴MEMS加速度计LIS2DU12,专门用于构建具有主动抗混叠功能的超低功耗架构。其抗混叠滤波器的电流消耗是市场上较低的。LIS2DU12在100 Hz输出数据速率(ODR)下电流消耗仅3.5 µA,也是第一款带I3C接口的市售MEMS加速度计。所有这些功能都集成在最小的2.0 mm x 2.0 mm x 0.74 mm封装中。这款加速度计非常适用于可穿戴设备、助听器、真无线立体声(TWS)耳机、无线传感器节点以及任何必须进行系统优化的应用。   新款6轴iNEMO惯性模块LSM6DSV16X包含QVAR静电传感,以及MLC和有限状态机(FSM),可增强响应并节省电源,其工作电流可低至12 µA。新的FSM可实现自适应自配置(ASC),由此,该6轴MEMS器件可以感知情境,并在不唤醒系统的情况下自行重新配置,从而实现显著的额外节能效果。这款产品即将投入量产,已在一种静电雷达应用中进行了演示,用于用户检测以加速唤醒笔记本电脑。   新款压力传感器LPS22DF提供2.0 mm x 2.0 mm x 0.73 mm 10-lead LGA封装(eStore有售),LPS28DFW提供2.8 mm x 2.8 mm x 1.95 mm 7-lead LGA封装(eStore提供免费送样),这两款产品目前已在量产,可通过分销商采购,售价1.90美元起。LIS2DU12和LSM6DSV16X计划于2022年晚些时候推出。
  • 分拆一年 四方光电传感器与四方仪器仪器仪表业务竞放光彩
    为适应公司飞速发展的需要,2016年1月1日,武汉四方光电科技有限公司召开股东大会,审议通过了关于武汉四方光电科技有限公司业务分拆的议案:将传感器业务划归为总公司武汉四方光电科技有限公司;将环境监测系统、工业过程分析系统以及仪器仪表业务及其相关的资产负债、人员、研发、生产和销售环节转入全资子公司四方仪器自控系统有限公司。四方仪器建立于四方光电高新技术业务平台之上,承继了四方光电一系列先进的技术和市场体系,尤其是在环境监测、工业过程气体分析等领域占据着全国重要的市场地位。四方仪器以自主知识产权的红外NDIR、热导TCD、化学发光CLD、氢火焰FID、超声波、激光拉曼等传感器核心技术为依托,成功研制的红外烟气、沼气、煤气、尾气等节能减排仪器仪表,国际领先的超声波气体流量计及物联网行业监测解决方案,已广泛应用于电力、钢铁、有色金属、煤化工、石油化工、垃圾焚烧、厌氧发酵、机动车及发动机检测、石油天然气勘探、煤层气综合利用、空分、节能环保部门、科研院校及民用等领域。业务拆分后,公司四拥有了4条分析仪器生产线、1条成套分析系统生产线和1个大型分析仪器研发中心的现代化分析仪器产业基地,年产分析仪器和成套分析系统24000余套。截止目前,公司产品已辐射全国各地并出口到美国、德国、俄罗斯、印度、巴西、比利时、泰国、阿根廷、韩国等74个国家。高质量的产品和及时、高效、增值的售后服务赢得了用户的一致好评。展望未来,四方光电和四方仪器将继续以自主知识产权的传感器技术为依托,在气体分析仪器仪表的研发、生产、销售及行业监测解决方案等领域持续创新,助力行业的发展。
  • 传感器的科普知识来啦!
    传感器(Sensor)是一种常见的却又很重要的器件,它是感受规定的被测量的各种量并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置。对于传感器来说,按照输入的状态,输入可以分成静态量和动态量。我们可以根据在各个值的稳定状态下,输出量和输入量的关系得到传感器的静态特性。传感器的静态特性的主要指标有线性度、迟滞、重复性、灵敏度和准确度等。传感器的动态特性则指的是对于输入量随着时间变化的响应特性。动态特性通常采用传递函数等自动控制的模型来描述。通常,传感器接收到的信号都有微弱的低频信号,外界的干扰有的时候的幅度能够超过被测量的信号,因此消除串入的噪声就成为了一项关键的传感器技术。  物理传感器  物理传感器是检测物理量的传感器。它是利用某些物理效应,把被测量的物理量转化成为便于处理的能量形式的信号的装置。其输出的信号和输入的信号有确定的关系。主要的物理传感器有光电式传感器、压电传感器、压阻式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等。作为例子,让我们看看比较常用的光电式传感器。这种传感器把光信号转换成为电信号,它直接检测来自物体的辐射信息,也可以转换其他物理量成为光信号。其主要的原理是光电效应:当光照射到物质上的时候,物质上的电效应发生改变,这里的电效应包括电子发射、电导率和电位电流等。显然,能够容易产生这样效应的器件成为光电式传感器的主要部件,比如说光敏电阻。这样,我们知道了光电传感器的主要工作流程就是接受相应的光的照射,通过类似光敏电阻这样的器件把光能转化成为电能,然后通过放大和去噪声的处理,就得到了所需要的输出的电信号。这里的输出电信号和原始的光信号有一定的关系,通常是接近线性的关系,这样计算原始的光信号就不是很复杂了。其它的物理传感器的原理都可以类比于光电式传感器。  物理传感器的应用范围是非常广泛的,我们仅仅就生物医学的角度来看看物理传感器的应用情况,之后不难推测物理传感器在其他的方面也有重要的应用。  比如血压测量是医学测量中的最为常规的一种。我们通常的血压测量都是间接测量,通过体表检测出来的血流和压力之间的关系,从而测出脉管里的血压值。测量血压所需要的传感器通常都包括一个弹性膜片,它将压力信号转变成为膜片的变形,然后再根据膜片的应变或位移转换成为相应的电信号。在电信号的峰值处我们可以检测出来收缩压,在通过反相器和峰值检测器后,种传感器外形我们可以得到舒张压,通过积分器就可以得到平均压。  让我们再看看呼吸测量技术。呼吸测量是临床诊断肺功能的重要依据,在外科手术和病人监护中都是必不可少的。比如在使用用于测量呼吸频率的热敏电阻式传感器时,把传感器的电阻安装在一个夹子前端的外侧,把夹子夹在鼻翼上,当呼吸气流从热敏电阻表面流过时,就可以通过热敏电阻来测量呼吸的频率以及热气的状态。  再比如最常见的体表温度测量过程,虽然看起来很容易,但是却有着复杂的测量机理。体表温度是由局部的血流量、下层组织的导热情况和表皮的散热情况等多种因素决定的,因此测量皮肤温度要考虑到多方面的影响。热电偶式传感器被较多的应用到温度的测量中,通常有杆状热电偶传感器和薄膜热电偶传感器。由于热电偶的尺寸非常小,精度比较高的可做到微米的级别,所以能够比较精确地测量出某一点处的温度,加上后期的分析统计,能够得出比较全面的分析结果。这是传统的水银温度计所不能比拟的,也展示了应用新的技术给科学发展带来的广阔前景。  从以上的介绍可以看出,仅仅在生物医学方面,物理传感器就有着多种多样的应用。传感器的发展方向是多功能、有图像的、有智能的传感器。传感器测量作为数据获得的重要手段,是工业生产乃至家庭生活所必不可少的器件,而物理传感器又是最普通的传感器家族,灵活运用物理传感器必然能够创造出更多的产品,更好的效益。  光纤传感器  近年来,传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能,例如:抗电磁干扰和原子辐射的性能,径细、质软、重量轻的机械性能,绝缘、无感应的电气性能,耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等,它能够在人达不到的地方(如高温区),或者对人有害的地区(如核辐射区),起到人的耳目的作用,而且还能超越人的生理界限,接收人的感官所感受不到的外界信息。  光纤传感器是最近几年出现的新技术,可以用来测量多种物理量,比如声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等,还可以完成现有测量技术难以完成的测量任务。在狭小的空间里,在强电磁干扰和高电压的环境里,光纤传感器都显示出了独特的能力。目前光纤传感器已经有70多种,大致上分成光纤自身传感器和利用光纤的传感器。  所谓光纤自身的传感器,就是光纤自身直接接收外界的被测量。外接的被测量物理量能够引起测量臂的长度、折射率、直径的变化,从而使得光纤内传输的光在振幅、相位、频率、偏振等方面发生变化。测量臂传输的光与参考臂的参考光互相干涉(比较),使输出的光的相位(或振幅)发生变化,根据这个变化就可检测出被测量的变化。光纤中传输的相位受外界影响的灵敏度很高,利用干涉技术能够检测出10的负4次方弧度的微小相位变化所对应的物理量。利用光纤的绕性和低损耗,能够将很长的光纤盘成直径很小的光纤圈,以增加利用长度,获得更高的灵敏度。  光纤声传感器就是一种利用光纤自身的传感器。当光纤受到一点很微小的外力作用时,就会产生微弯曲,而其传光能力发生很大的变化。声音是一种机械波,它对光纤的作用就是使光纤受力并产生弯曲,通过弯曲就能够得到声音的强弱。光纤陀螺也是光纤自身传感器的一种,与激光陀螺相比,光纤陀螺灵敏度高,体积小,成本低,可以用于飞机、舰船、导弹等的高性能惯性导航系统。如图就是光纤传感器涡轮流量计的原理。  另外一个大类的光纤传感器是利用光纤的传感器。其结构大致如下:传感器位于光纤端部,光纤只是光的传输线,将被测量的物理量变换成为光的振幅,相位或者振幅的变化。在这种传感器系统中,传统的传感器和光纤相结合。光纤的导入使得实现探针化的遥测提供了可能性。这种光纤传输的传感器适用范围广,使用简便,但是精度比第一类传感器稍低。  光纤在传感器家族中是后期之秀,它凭借着光纤的优异性能而得到广泛的应用,是在生产实践中值得注意的一种传感器。  仿生传感器  仿生传感器,是一种采用新的检测原理的新型传感器,它采用固定化的细胞、酶或者其他生物活性物质与换能器相配合组成传感器。这种传感器是近年来生物医学和电子学、工程学相互渗透而发展起来的一种新型的信息技术。这种传感器的特点是机能高、寿命长。在仿生传感器中,比较常用的是生体模拟的传感器。  仿生传感器按照使用的介质可以分为:酶传感器、微生物传感器、细胞器传感器、组织传感器等。在图中我们可以看到,仿生传感器和生物学理论的方方面面都有密切的联系,是生物学理论发展的直接成果。在生体模拟的传感器中,尿素传感器是最近开发出来的一种传感器。下面就以尿素传感器为例子介绍仿生传感器的应用。  尿素传感器,主要是由生体膜及其离子通道两部分构成。生体膜能够感受外部刺激影响,离子通道能够接收生体膜的信息,并进行放大和传送。当膜内的感受部位受到外部刺激物质的影响时,膜的透过性将产生变化,使大量的离子流入细胞内,形成信息的传送。其中起重要作用的是生体膜的组成成分膜蛋白质,它能产生保形网络变化,使膜的透过性发生变化,进行信息的传送及放大。生体膜的离子通道,由氨基酸的聚合体构成,可以用有机化学中容易合成的聚氨酸的聚合物(L一谷氨酸,PLG)为替代物质,它比酶的化学稳定性好。PLG是水溶性的,本不适合电机的修饰,但PLG和聚合物可以合成嵌段共聚物,形成传感器使用的感应膜。  生体膜的离子通道的原理基本上与生体膜一样,在电极上将嵌段共聚膜固定后,如果加感应PLG保性网络变化的物质,就会使膜的透过性发生变化,从而产生电流的变化,由电流的变化,便可以进行对刺激性物质的检测。  尿素传感器经试验证明是稳定性好的一种生体模拟传感器,检测下限为10的负3次方的数量级,还可以检测刺激性物质,但是暂时还不适合生体的计测。  目前,虽然已经发展成功了许多仿生传感器,但仿生传感器的稳定性、再现性和可批量生产性明显不足,所以仿生传感技术尚处于幼年期,因此,以后除继续开发出新系列的仿生传感器和完善现有的系列之外,生物活性膜的固定化技术和仿生传感器的固态化值得进一步研究。  在不久的将来,模拟生体功能的嗅觉、味觉、听觉、触觉仿生传感器将出现,有可能超过人类五官的敏感能力,完善目前机器人的视觉、味觉、触觉和对目的物进行操作的能力。我们能够看到仿生传感器应用的广泛前景,但这些都需要生物技术的进一步发展,我们拭目以待这一天的到来。  红外技术发展到现在,已经为大家所熟知,这种技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统,按照功能能够分成五类:(1)辐射计,用于辐射和光谱测量 (2)搜索和跟踪系统,用于搜索和跟踪红外目标,确定其空间位置并对它的运动进行跟踪 (3)热成像系统,可产生整个目标红外辐射的分布图象 (4)红外测距和通信系统 (5)混合系统,是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。  红外系统的核心是红外探测器,按照探测的机理的不同,可以分为热探测器和光子探测器两大类。下面以热探测器为例子来分析探测器的原理。  热探测器是利用辐射热效应,使探测元件接收到辐射能后引起温度升高,进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化,便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。当元件接收辐射,引起非电量的物理变化时,可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。  电磁传感器  磁传感器是最古老的传感器,指南针是磁传感器的最早的一种应用。但是作为现代的传感器,为了便于信号处理,需要磁传感器能将磁信号转化成为电信号输出。应用最早的是根据电磁感应原理制造的磁电式的传感器。这种磁电式传感器曾在工业控制领域作出了杰出的贡献,但是到今天已经被以高性能磁敏感材料为主的新型磁传感器所替代。  在今天所用的电磁效应的传感器中,磁旋转传感器是重要的一种。磁旋转传感器主要由半导体磁阻元件、永久磁铁、固定器、外壳等几个部分组成。典型结构是将一对磁阻元件安装在一个永磁体的刺激上,元件的输入输出端子接到固定器上,然后安装在金属盒中,再用工程塑料密封,形成密闭结构,这个结构就具有良好的可靠性。磁旋转传感器有许多半导体磁阻元件无法比拟一款电磁传感器的外形的优点。除了具备很高的灵敏度和很大的输出信号外,而且有很强的转速检测范围,这是由于电子技术发展的结果。另外,这种传感器还能够应用在很大的温度范围中,有很长的工作寿命、抗灰尘、水和油污的能力强,因此耐受各种环境条件及外部噪声。所以,这种传感器在工业应用中受到广泛的重视。  磁旋转传感器在工厂自动化系统中有广泛的应用,因为这种传感器有着令人满意的特性,同时不需要维护。其主要应用在机床伺服电机的转动检测、工厂自动化的机器人臂的定位、液压冲程的检测、工厂自动化相关设备的位置检测、旋转编码器的检测单元和各种旋转的检测单元等。  现代的磁旋转传感器主要包括有四相传感器和单相传感器。在工作过程中,四相差动旋转传感器用一对检测单元实现差动检测,另一对实现倒差动检测。这样,四相传感器的检测能力是单元件的四倍。而二元件的单相旋转传感器也有自己的优点,也就是小巧可靠的特点,并且输出信号大,能检测低速运动,抗环境影响和抗噪声能力强,成本低。因此单相传感器也将有很好的市场。  磁旋转传感器在家用电器中也有大的应用潜力。在盒式录音机的换向机构中,可用磁阻元件来检测磁带的终点。家用录像机中大多数有变速与高速重放功能,这也可用磁旋转传感器检测主轴速度并进行控制,获得高画面的质量。洗衣机中的电机的正反转和高低速旋转功能都可以通过伺服旋转传感器来实现检测和控制。  这种开关可以感应到进入自己检验区域的金属物体,控制自己内部电路的开或关。开关自己产生磁场,当有金属物体进入到磁场会引起磁场的变化。这种变化通过开关内部电路可以变成电信号。  更加突出电磁传感器是一门应用很广的高新技术,国内、国外都投入了一定的科研力量在进行研究,这种传感器的应用正在渗透入国民经济、国防建设和人们日常生活的各个领域,随着信息社会的到来,其地位和作用必将。  磁光效应传感器  现代电测技术日趋成熟,由于具有精度高、便于微机相连实现自动实时处理等优点,已经广泛应用在电气量和非电气量的测量中。然而电测法容易受到干扰,在交流测量时,频响不够宽及对耐压、绝缘方面有一定要求,在激光技术迅速发展的今天,已经能够解决上述的问题。  磁光效应传感器就是利用激光技术发展而成的高性能传感器。激光,是本世纪六十年代初迅速发展起来的又一新技术,它的出现标志着人们掌握和利用光波进入了一个新的阶段。由于以往普通光源单色度低,故很多重要的应用受到限制,而激光的出现,使无线电技术和光学技术突飞猛进、相互渗透、相互补充。现在,利用激光已经制成了许多传感器,解决了许多以前不能解决的技术难题,使它适用于煤矿、石油、天然气贮存等危险、易燃的场所。  比如说用激光制成的光导纤维传感器,能测量原油喷射、石油大罐龟裂的情况参数。在实测地点,不必电源供电,这对于安全防爆措施要求很严格的石油化工设备群尤为适用,也可用来在大型钢铁厂的某些环节实现光学方法的遥测化学技术。  磁光效应传感器的原理主要是利用光的偏振状态来实现传感器的功能。当一束偏振光通过介质时,若在光束传播方向存在着一个外磁场,那么光通过偏振面将旋转一个角度,这就是磁光效应。也就是可以通过旋转的角度来测量外加的磁场。在特定的试验装置下,偏转的角度和输出的光强成正比,通过输出光照射激光二极管LD,就可以获得数字化的光强,用来测量特定的物理量。  自六十年代末开始,RC Lecraw提出有关磁光效应的研究报告后,引起大家的重视。日本,苏联等国家均开展了研究,国内也有学者进行探索。磁光效应的传感器具有优良的电绝缘性能和抗干扰、频响宽、响应快、安全防爆等特性,因此对一些特殊场合电磁参数的测量,有独特的功效,尤其在电力系统中高压大电流的测量方面、更显示它潜在的优势。同时通过开发处理系统的软件和硬件,也可以实现电焊机和机器人控制系统的自动实时测量。在磁光效应传感器的使用中,最重要的是选择磁光介质和激光器,不同的器件在灵敏度、工作范围方面都有不同的能力。随着近几十年来的高性能激光器和新型的磁光介质的出现,磁光效应传感器的性能越来越强,应用也越来越广泛。  磁光效应传感器做为一种特定用途的传感器,能够在特定的环境中发挥自己的功能,也是一种非常重要的工业传感器。  压力传感器  压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。  我们知道,晶体是各向异性的,非晶体是各向同性的。某些晶体介质,当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时,就产生了极化效应 当机械力撤掉之后,又会重新回到不带电的状态,也就是受到压力的时候,某些晶体可能产生出电的效应,这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。  压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英(二氧化硅)是一种天然晶体,压电效应就是在这种晶体中发现的,在一定的温度范围之内,压电性质一直存在,但温度超过这个范围之后,压电性质完全消失(这个高温就是所谓的“居里点”)。由于随着应力的变化电场变化微小(也就说压电系数比较低),所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数,但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体,能够承受高温和相当高的湿度,所以已经得到了广泛的应用。  在现在压电效应也应用在多晶体上,比如现在的压电陶瓷,包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。  压电效应是压电传感器的主要工作原理,压电传感器不能用于静态测量,因为经过外力作用后的电荷,只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的,所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。  压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用,特别压电传感器的外形是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器心乂  也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业,例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力,也可以用来测量微小的压力。  压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中,比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的,因为测量动态压力是如此普遍,所以压电传感器的应用就非常广泛。  除了压电传感器之外,还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器,利用应变效应的应变式传感器等,这些不同的压力传感器利用不同的效应和不同的材料,在不同的场合能够发挥它们独特的用途。  相关控制系统  继电器控制  继电器是我们生活中常用的一种控制设备,通俗的意义上来说就是开关,在条件满足的情况下关闭或者开启。继电器的开关特性在很多的控制系统尤其是离散的控制系统中得到广泛的应用。从另一个角度来说,由于为某一个用途设计使用的电子电路,最终或多或少都需要和某一些机械设备相交互,所以继电器也起到电子设备和机械设备的接口作用。  最常见的继电器要数热继电器,通常使用的热继电器适用于交流50Hz、60Hz、额定电压至660V、额定电流至80A的电路中,供交流电动机的过载保护用。它具有差动机构和温度补偿环节,可与特定的交流接触器插接安装。  时间继电器也是很常用的一种继电器,它的作用是作延时元件,通常它可在交流50Hz、60Hz、电压至380V、直流至220V的控制电路中作延时元件,按预定的时间接通或分断电路。可广泛应用于电力拖动系统,自动程序控制系统及在各种生产工艺过程的自动控制系统中起时间控制作用。  在控制中常用的中间继电器通常用作继电控制,信号传输和隔离放大等用途。此外还有电流继电器用来限制电流、电压继电器用来控制电压、静态电压继电器、相序电压继电器、相序电压差继电器、频率继电器、功率方向继电器、差动继电器、接地继电器、电动机保护继电器等等。正是有了这些不同类型的继电器,我们才有可能对不同的物理量作出控制,完成一个完整的控制系统。  除了传统的继电器之外,继电器的技术还应用在其他的方面,比如说电机智能保护器是根据三相交流电动机的工作原理,分析导致电动机损坏的主要原因研制的,它是一种设计独特,工作可靠的多功能保护器,在故障出现时,能及时切断电源,便于实现电机的检修与维护,该产品具有缺相保护,短路、过载保护功能,适用于各类交流电动机,开关柜,配电箱等电器设备的安全保护和限电控制,是各类电器设备设计安装的优选配套产品。该技术安装尺寸、接线方式、电流调整与同型号的双金属片式热继电器相同。是直接代替双金属片式热继电器的更新换代的先进电子产品。继电器技术发展到现在,已经和计算机技术结合起来,产生了可编程控制器的技术。可编程控制器简称作PLC。它是将微电脑技术直接用于自动控制的先进装置。它具有可靠性高,抗干扰性强,功能齐全,体积小,灵活可扩,软件直接、简单,维护方便,外形美观等优点 以往继电器控制的电梯有几百个触点控制电梯的运行。  而PLC控制器内部有几百个固态继电器,几十个定时器/计数器,具备停电记忆功能,输入输出采用光电隔离,控制系统故障仅为继电器控制方式的10%。正因为如此,国家有关部门已明文规定从97年起新产电梯不得使用继电器控制电梯,改用PLC微电脑控制电梯。  可以看出,继电器技术在日常生活中无所不在,而且和电脑的紧密结合更加增强了它的活力,使得继电器为我们的生活更好地服务。  液压传动控制系统  液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式,它采用液压完成传递能量的过程。因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性,液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传动是研究以有压流体为能源介质,来实现各种机械和自动控制的学科。液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路,再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。  从原理上来说,液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理,就是说,液体各处的压强是一致的,这样,在平衡的系统中,比较小的活塞上面施加的压力比较小,而大的活塞上施加的压力也比较大,这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递,可以得到不同端上的不同的压力,这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。  液压传动中所需要的元件主要有动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。其中液压动力元件是为液压系统产生动力的部件,主要包括各种液压泵。液压泵依靠容积变化原理来工作,所以一般也称为容积液压泵。齿轮泵是最常见的一种液压泵,它通过两个啮合的齿轮的转动使得液体进行运动。其他的液压泵还有叶片泵、柱塞泵,在选择液压泵的时候主要需要注意的问题包括消耗的能量、效率、降低噪音。  液压执行元件是用来执行将液压泵提供的液压能转变成机械能的装置,主要包括液压缸和液压马达。液压马达是与液压泵做相反的工作的装置,也就是把液压的能量转换称为机械能,从而对外做功。  液压控制元件用来控制液体流动的方向、压力的高低以及对流量的大小进行预期的控制,以满足特定的工作要求。正是因为液压控制元器件的灵活性,使得液压控制系统能够完成不同的活动。液压控制元件按照用途可以分成压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。按照操作方式可以分成人力操纵阀、机械操纵法、电动操纵阀等。  除了上述的元件以外,液压控制系统还需要液压辅助元件。这些元件包括管路和管接头、油箱、过滤器、蓄能器和密封装置。通过以上的各个器件,我们就能够建设出一个液压回路。所谓液压回路就是通过各种液压器件构成的相应的控制回路。根据不同的控制目标,我们能够设计不同的回路,比如压力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。  根据液压传动的结构及其特点,在液压系统的设计中,首先要进行系统分析,然后拟定系统的原理图,其中这个原理图是用液压机械符号来表示的。之后通过计算选择液压器件,进而再完成系统的设计和调试。这个过程中,原理图的绘制是最关键的。它决定了一个设计系统的优劣。  液压传动的应用性是很强的,比如装卸堆码机液压系统,它作为一种仓储机械,在现代化的仓库里利用它实现纺织品包、油桶、木桶等货物的装卸机械化工作。也可以应用在万能外圆磨床液压系统等生产实践中。这些系统的特点是功率比较大,生产的效率比较高,平稳性比较好。  液压作为一个广泛应用的技术,在未来更是有广阔的前景。随着计算机的深入发展,液压控制系统可以和智能控制的技术、计算机控制的技术等技术结合起来,这样就能够在更多的场合中发挥作用,也可以更加精巧的、更加灵活地完成预期的控制任务。
  • 滨松微型μPMT,圆医疗仪器的“健康瘦身”美梦
    从Macro到Micro 1982年,滨松公司利用在光电倍增管(PMT)研发中的先进技术专长,成功地生产了世界上最大的20英寸的光电倍增管(获2014年“IEEE”里程碑奖)。1983年,日本的神冈中微子探测器利用1,000个滨松20英寸光电倍增管开始了神冈实验。1987年,神冈实验是世界上第一个探测到由大麦哲伦云产生的中微子的实验。1996年,使用11,200个20英寸光电倍增管的更大的超级神冈实验(Super-K)开始了。滨松制造的8英寸、10英寸、13英寸和20英寸的PMT 从那时开始,为了创造新技术,滨松继续研发内置制造工艺,一直努力推动光子技术的边界。作为不断研发的结果,滨松开发出了新的Micro μ-PMT——世界上最小的下一代超微型光电倍增管。滨松Micro μ-PMT,该品名为滨松注册商标 滨松Micro μ-PMT利用了MEMS设备的内置半导体工艺制造技术,在硅晶片上加工打拿极,并完美结合真空电子管技术形成光阴极以及倍增级。滨松Micro μ-PMT仅指尖那么大,只有上一个世界最小光电倍增管体积的1/7,重量的1/9,但是却可实现106倍的增益。滨松开辟的新道路让人们看到光电倍增管微小化、集成化、柔软化成为了可能。滨松Micro μ-PMT内部构造滨松Micro μ-PMT组件产品的诞生 2014年,滨松正式推出了世界最小、最薄、最轻的光电倍增管组件H12400系列,该光电倍增管组件是将滨松Micro μ-PMT和分压器电路相结合的高灵敏度光电传感器。而组建的传感头和电路是分开的,这样可使其在狭小的空间条件下也可以实现测量。这样整体性的组件和模块化产品的出现,也响应了如今仪器制造行业的需求。而滨松也将继续推出建立在滨松Micro μ-PMT上的更多的模块化产品。滨松Micro μ-PMT组件H12400系列以及其构造检验医学仪器“健康瘦身”的好选择,POCT从此大不一样 对于医学来说,光学法是一种安全、可靠、非接触的检测方法,测试荧光、分析光谱、读取颜色等都是目前检验医学中对光学法的典型应用,这些应用对于传感器的探测下限、信噪比、动态范围、抗干扰性能等面都有很高的要求,所以光电倍增管一直以来是大量医疗设备中光探测器的主要选择。 随着人们生活水平、医疗水平的提高,对于便携式、小型化医疗设备的需求逐步显现,POCT(Point-of-Care Testing,及时检测)作为新兴事物正在快速发展,滨松公司的Micro μ-PMT产品也就应运而生了,其在小型的生化分析设备、血液分析设备甚至是分子诊断设备上都有着广阔的应用可能,其独一无二的微小体型以及优秀性能,能够使POCT设备在更加小型化、便携化的同时,又可以保证不牺牲,甚至是优化仪器的性能,即为POCT仪器进行一场非常“健康”的“瘦身”运动。 在未来的医疗诊断中,滨松Micro μ-PMT产品可让医学检测走出实验室或者专业的测试点,使高科技医疗仪器进一步靠近患者,让他们即使在自己的家里,也可以进行复杂的检测,从而探查到早期的病灶。这也意味着滨松Micro μ-PMT可以使复杂检测走进日常保健管理的范围,这也贯彻了滨松“life photonics”的观念,为人们的健康,提供更多,更好,更及时的保障。 而滨松Micro μ-PMT组件H12400系列即将在第12届中国检验医学暨输血仪器试剂博览会展出,届时滨松最新研制的世界最小光谱仪、光源模块,以及新型MPPC(硅光电倍增管)模块亦会领衔世界光学器件微小化、高集成化的风潮,跟广大业内人士见面。
  • 高端传感器处于高增长“临界点”
    国内企业目前在成熟的国内企业目前在成熟的传感器传感器产品上已经占据了成本和技术优势,在高端的产品领域(光电传感器、红外传感器、速度传感器、加速传感器、GIS传感器等)国内企业已经突破了技术门槛,处于推广前期,一旦成功突破市场,将迎来又一次高速增长。产品上已经占据了成本和技术优势,在高端的产品领域(光电传感器、红外传感器、速度传感器、加速传感器、GIS传感器等)国内企业已经突破了技术门槛,处于推广前期,一旦成功突破市场,将迎来又一次高速增长。传感器由于具有较高的专业性,除国际一线厂商霍尼韦尔,博世,意法半导体,MEAS等公司具有较为全面的传感器品类,其余公司基本集中于某一细分领域,例如ABB的主要传感器产品适用于电力行业,飞思卡尔产品则是在汽车电子和消费电子领域,Vishay集中于工业称重领域。国内公司中情况也是如此,汉威电子的产品主要为气体传感器,孝感华工高理的产品主要为温度传感器。   气体传感器方面,2011年中国市场容量在1100万只左右,汉威电子作为国内气体传感器的龙头,销售了650万只,国内市场占有率60%左右,公司坚持“聚焦专业细分市场”的发展战略,通过多年努力,已经掌握半导体类传感器、催化燃烧类气体传感器、电化学类传感器、红外光学类气体传感器的生产技术并批量化生产,是目前国内唯一能生产以上四大类气体传感器的企业,气体传感器技术方面保持国内领先。其产品和解决方案已获得市场的广泛认可,主要用于检测、监控可燃性气体、有毒有害气体和特种气体。公司表示将深耕气体传感器市场,并大力培养和拓展燃气监控领域的市场,预计未来三年传感器在燃气领域的市场将有每年15%以上的复合增长率。由于气体传感器占整个传感器市场的比重不足3%,发展空间相对有限,公司不满足于仅在气体传感器领域拓展,转而开拓温度等传感器市场。公司近年研发生产热释电传感器,2011年销量就已经达到300 多万支,贡献收入约500 万元,如业务拓展较为顺利,预计未来几年均能实现100%以上的增长。  温度传感器方面,华工新高理则是国内最大的厂商,目前其温度传感器的产能在7亿只以上,在家用空调传感器领域国内市场占有率预计 70%,公司建有教育部敏感陶瓷工程研究中心等国家级科研机构,公司产品具有国际竞争力,LG、三星、美的、格力等国内外知名企业均为公司的核心客户,由于变频空调等产品对传感器的需求是传统产品的2-3倍,预计未来传感器在家电市场仍将保持10%-20%稳定的增长。公司通过近年来的技术研发向高端市场拓展,积极进入车用传感器市场,由于汽车温度传感器价格在6元左右,远高于家电传感器产品,如果公司产品能通过中高端品牌汽车厂商认证,并形成批量出货,其盈利前景将非常可观。  高端传感器领域里,我国正处于技术门槛已经突破,市场门槛即将突破的阶段,部分公司在光电传感器、红外传感器、速度传感器、加速传感器、GIS传感器等领域取得一定的突破,例如苏州固锝的加速传感器、中航电测的热敏传感器,但尚未形成规模,在国家政策的支持和推动下,我国的传感器行业将获得高速成长。
  • 中科院光电所研制星敏感器助力新一代北斗卫星
    p style="line-height: 1.75em " 近日,由中国科学院光电技术研究所研制的星敏感器,协助我国第五颗新一代北斗导航卫星精确调整姿态,顺利进入既定轨道。/pp style="line-height: 1.75em " 光电所光电传感技术研究室赵汝进博士介绍,星敏感器安装于卫星平台,隶属于卫星姿轨控分系统,承担了卫星姿态测量任务,通过对多颗恒星成像、识别、跟踪、解算等流程实现卫星全自主姿态测量。相对于姿轨控中其他姿态测量设备,星敏感器作为测姿精度最高的单机,测姿精度可达到角秒级甚至亚角秒级,是卫星平台不可或缺的测量设备,也代表了现代先进卫星姿轨控技术发展方向。/pp style="line-height: 1.75em " 据了解,光电所从上世纪90年代起在国家“863”计划支持下开展星敏感器技术攻关。先后研制成功我国首台接入卫星姿轨控系统的国产星敏感器和我国首台在轨应用的国产高轨星敏感器。目前该所在研星敏感器达十余种型号,超过100台(套)。/ppbr//p
  • 2012中国市场传感器领军厂商调查研究发现
    传感器进口产品所占百分比呈现两极分化 根据调查,89%的公司2011年传感器采购总额在5千万以下,其中采购总额在1千万以下的占到69%。采购传感器进口产品所占百分比呈现两极分化,进口产品所占百分比在80%以上和20%以下的情况最多,有30.5%的整机制造商传感器进口产品达到80%以上,19.5%的公司进口产品在20%以下。  欧美传感器供应商是最受欢迎的传感器购买渠道 整机制造商所买各类传感器中来自分销渠道的比例是34.1%,也就是说,65.9%的整机制造商更倾向于通过直接供应商来购买传感器。在所有传感器产品的购买渠道中,欧美传感器供应商最受欢迎,55.7%的企业喜欢从欧美传感器供应商处进行采购,远远超过其他供应商和分销渠道。排在第二位的是本土传感器供应商,愿意通过本土传感器供应商来购买传感器的企业达到25.1%   产品质量是选择第一供应商的首要考虑因素 第一供应商选择因素中,质量不可调和,性价比/技术非常重要:产品质量是影响第一供应商选择的首要因素 在质量的前提下,产品性价比、技术领先性和技术支持都是重要考虑因素。   质量、价格和货期问题导致合格供应商降级 质量出现问题、价格上涨、货期变长迫使整机制造商更换供应商。质量是考察供应商的首要因素,出现质量问题自然成为导致供应商降级的首要因素。价格失去竞争力、货期变长和售后服务不满意也是导致供应商降级的重要因素。   需求预测不准是最大的采购风险 在供应商选择和管理取舍中,产能好替代能力强等是好关系供应商的要点。供货质量和交货仍然是困惑采购工程师的问题。需求预测不准是过去一年最大的采购风险。此外,买到次品假货、产品质量出现问题,和供应商产能紧张无法供货是采购风险的主要来源。选择生产资源好的供应商是最普遍的采购风险应对措施 为了降低采购风险的影响,整机制造商采取了综合的应对措施,其中最主要的三种方式是:选择生产资源好的供应商、寻找替代物料、加强供应商关系。    本次调查活动主要选取目前市场上应用最广泛,最受青睐的八大类传感器作为调查研究对象,覆盖的8大类传感器分别是:光电传感器(太阳能电池)、环境光和接近传感器、陀螺仪传感器、压力传感器、加速度计传感器、温度传感器、麦克风传感器和图像传感器。CNTNetworks的分析师还特别通过对电子制造商的专业采购人员的采访,为调查报告提供有力的案例分析。详细内容请下载该报告的电子版。第一太阳能和尚德是最受欢迎的太阳能电池品牌 第一太阳能、尚德和三洋是使用人数最多的太阳能电池供应商品牌。其中,产品性能不足、分销渠道不好、批量供货能力不足、产品质量不可靠是对太阳能电池供应商最普遍的抱怨。整机制造商希望太阳能电池未来能提高电压稳定性、提高转化效率、增大容量、减小体积,和降低成本。整机制造商拿到太阳能电池的分销或代理商渠道主要包括原厂及其一级代理商;对分销或代理商渠道最普遍的抱怨是技术支持不及时和账期太短。更多详细内容,请查看《2012年度中国市场传感器领军厂商调查分析报告之太阳能电池篇》。美信是最受欢迎的环境光和接近传感器品牌 美信是最受欢迎的环境光和接近传感器品牌,但美信的零售渠道普遍遭到整机制造商的抱怨。对环境光和接近传感器品牌的主要抱怨还包括产品更新换代慢和产品性能不足。根据调查,环境光和接近传感器未来的改进方向应该包括更多定制服务、提高灵敏度、减小体积、增强稳定性、感应距离可控、价格降低和夜间适用。技术支持不及时和后勤支持不好是整机制造商对分销或代理商渠道最主要的抱怨。美信、安华高、罗姆、奥地利微电子均被较多的列入未来一年里计划采用的环境光和接近传感器品牌名单。更多详细内容,请查看《2012年度中国市场传感器领军厂商调查分析报告之环境光和接近传感器篇》。意法半导体是最受欢迎的MEMS陀螺仪品牌 调查显示,超过一半的整机制造商正在使用意法半导体的MEMS陀螺仪,对意法半导体的抱怨包括交货期太长和技术支持不好。对其他MEMS陀螺仪品牌的抱怨还包括产品质量不可靠、零售渠道不好、产品性能不足和批量供货能力不足。整机制造商对MEMS陀螺仪提出的建议包括减少温漂误差、消除累积误差、提高精度、减小体积、提高可靠性和抗干扰能力、更加集成化和智能化。对分销或代理商渠道最普遍的抱怨是技术支持不及时和交货不及时。关于未来计划采用MEMS陀螺仪的品牌及促使选择新品牌产品的原因等更多详细内容,请查看《2012年度中国市场传感器领军厂商调查分析报告之MEMS陀螺仪篇》。ST和飞思卡尔是最受欢迎的MEMS压力传感器品牌 ST和飞思卡尔是最受欢迎的MEMS压力传感器品牌。整机制造商对MEMS压力传感器的满意度比较高,对MEMS压力传感器提出的改进方向包括提高灵敏度、减小体积、提高可靠性、耐高温、提高寿命和降低成本。而分销商或代理商受到抱怨的原因主要包括交货不及时和账期太短。关于未来计划采用MEMS压力传感器的品牌及促使选择新品牌产品的原因等更多详细内容,请查看《2012年度中国市场传感器领军厂商调查分析报告之MEMS压力传感器篇》。飞思卡尔、ST、ADI和博世是最受欢迎的MEMS加速度计品牌 飞思卡尔、ST、ADI和博世均是受欢迎的MEMS加速度计品牌。其中,整机制造商对ST的满意度最高。MEMS加速度计品牌最容易遭到抱怨的方面是产品质量不可靠、产品更新换代慢、交货期太长和产品性能不足。MEMS加速度计未来的改进方向包括提高灵敏度、减小体积、集成化程度更高、超高速、内置处理算法等。对分销或代理商渠道的抱怨主要集中在技术支持不及时和交货不及时。关于未来计划采用MEMS加速度计的品牌及促使选择新品牌产品的原因等更多详细内容,请查看《2012年度中国市场传感器领军厂商调查分析报告之MEMS加速度计篇》。德州仪器是最受欢迎的温度传感器品牌 调查显示,47.3%的整机制造商正在使用德州仪器的温度传感器。整机制造商对温度传感器的抱怨主要集中于零售渠道不好、产品质量不可靠、交货期太长、技术支持不好;对温度传感器提出减小体积、提高灵敏度和可靠性、集成化和数字化、扩大温度范围、降低功耗、提高响应速度的改进建议。对分销或代理商渠道的抱怨包括技术支持不及时和交货不及时。关于未来计划采用温度传感器的品牌及促使选择新品牌产品的原因等更多详细内容,请查看《2012年度中国市场传感器领军厂商调查分析报告之温度传感器篇》。意法半导体和楼氏电子是最受欢迎的MEMS麦克风品牌 调查显示,超过一半的整机制造商正在使用意法半导体和楼氏电子的MEMS麦克风。对MEMS麦克风的抱怨主要包括产品性能不足、产品更新换代慢和零售渠道不好。MEMS麦克风未来的改进方向应该是微型化,提高灵敏度、性噪比和抗干扰性。分销商或代理商受到抱怨的原因主要是交货不及时和技术支持不及时。关于未来计划采用MEMS麦克风的品牌及促使选择新品牌产品的原因等更多详细内容,请查看《2012年度中国市场传感器领军厂商调查分析报告之MEMS麦克风篇》。 索尼、OmniVision和美光是最受欢迎的CMOS图像传感器品牌 调查显示,超过78%的整机制造商正在使用索尼、OmniVision和美光的CMOS图像传感器。对CMOS图像传感器的抱怨主要集中于技术支持不好、产品质量不可靠和产品性能不足;而对分销或代理商渠道的抱怨主要包括技术支持不及时和交货不及时。同时,整机制造商对CMOS图像传感器提出增加灵敏度、减少外围电路、提高分辨率和清晰度、提高传输速度、减小体积和夜间曝光等改进建议。
  • 南科大杨灿辉和葛锜团队:多材料3D打印具有多模式传感功能的离子电容传感器
    在过去十年中,离电器件(Ionotronics or Iontronics,离子-电子混合器件,即基于离子与电子协同作用的器件)因其固有的柔韧性,可拉伸性,光学透明性和生物相容性等优势引起了越来越多的关注。然而,现有的离电传感器由于器件结构简单、成分易泄漏,导致器件稳定性差,传感功能单一,极大地限制了实际应用。因此,设计制造性能稳定且具有多模式传感能力的离电传感器具有重要的工程应用价值。南方科技大学力学与航空航天工程系杨灿辉团队与机械与能源工程系葛锜团队,报道了通过多材料光固化3D打印技术一体化设计制造基于聚电解质弹性体的多模式传感离子电容传感器,解决了传统离电传感器稳定性差和功能性单一的问题,为可拉伸离电传感器的设计、智造与应用提供了新的解决方案。相关研究成果以“Polyelectrolyte elastomer-based ionotronic sensors with multi-mode sensing capabilities via multi-material 3D printing”为题发表在《Nature Communication》期刊。南方科技大学科研助理李财聪、博士生程健翔和何耘丰为论文共同第一作者,杨灿辉助理教授与葛锜教授为论文共同通讯作者。本研究得到了深圳市软材料力学与智造重点实验室和广东省自然科学基金等项目支持。如图1所示,受人体皮肤对于拉、压、扭及其组合等外力的多模态感知能力的启发,研究人员利用多材料光固化3D打印技术制备了具有多模式传感能力的离电传感器。传感器采用了聚电解质弹性体(PEE),其高分子网络中含有固定的阴离子或阳离子,以及可移动的反离子,具备抗离子泄漏的特性。在打印过程中,PEE材料与传感器上的介电弹性体(DE)材料之间通过共价和拓扑互连形成了牢固的界面粘接。图1. 皮肤启发的多模式传感离电传感器。(a) 人体皮肤内多种力感受器示意图。(b) 人体皮肤可以感知单一的力学信号如压拉、压、压+剪、压+扭。(c) 基于多材料数字光固化3D打印技术制备具有多模式传感能力的离电传感器。研究人员首先合成了一种名为1-丁基-3-甲基咪唑134-3-磺丙基丙烯酸酯(BS)的单体,作为聚电解质材料的组成成分之一,并与另一种名为MEA的疏水单体一起进行共聚。然后通过优化BS和MEA的比例,平衡聚电解质材料的力学性能和电学性能,从而优化传感器的性能,如图2所示。图2. 聚电解质弹性体的设计、制备与光学、力学、电学性能以及热、溶剂稳定性。如图3所示,研究人员进行光流变测试验证了所开发的PEE材料的可打印性。然后通过180°剥离测试,分别测量了3D打印和手动组装的PEE/DE双层结构的界面粘接强度。结果表明,3D打印的双层结构由于PEE和DE之间形成的共价键和拓扑缠结而具有强韧的界面,剥离过程发生了PEE材料的本体断裂, 粘接能达339.3 J/m2;相比之下,手动组装的PEE/DE双层结构界面弱,剥离过程发生了界面断裂,粘接能只有4.1 J/m2。在耐久度测试中,基于PEE的电容式传感器由于无离子泄漏可以长时间保持稳定的信号,而基于传统的LiTFSI掺杂离子的弹性体的传感器由于离子泄漏,信号持续发生漂移,直至发生短路。图3. 离电传感器的可打印性与性能。(a) PEE存储模量和损耗模量随光固化时间的变化曲线。(b) 固化时间与能量密度随层厚的变化关系。(c) 打印的PEE阵列展示。(d) 3D打印和手动组装的PEE/DE双层结构的180°剥离曲线。(e) 3D打印的PEE/DE双层结构本体断裂示意图。(f) 手动组装的PEE/DE双层结构界面断裂示意图。(g) 基于PEE和基于LiTFSI掺杂离子的弹性体的电容式传感器的ΔC/C0随时间变化曲线。(h) 基于PEE的电容式传感器无离子泄漏。(i) 基于LiTFSI掺杂离子的弹性体的电容式传感器离子泄漏示意图。3D打印技术为器件的结构设计提供了极高的灵活性。如图4所示,研究人员分别设计并一体化打印了拉伸、压缩、剪切、扭转四种不同的离电传感器,器件均具有良好的性能和稳定性。特别地,通过器件的结构设计,即可以实现传感器灵敏度的大幅度优化,例如通过在压缩传感器的介电弹性体层引入微结构可以将灵敏度提高两个数量级,又可以实现传感器灵敏度的按需调控,例如通过设计剪切传感器前端的轮廓线或扭转传感器的扇形区域数量可以分别实现不同相应的剪切传感器和扭转传感器。图4. 拉伸、压缩、剪切、扭转离电传感器。(a) 拉伸传感器原理示意图。(b) 电容-拉伸应变曲线。(c) 压缩传感器原理示意图。(d) 有/无微结构的压力传感器的电容-压力曲线。(e) 剪切传感器原理示意图。(f) 一种剪切传感器实物图。(g) 不同灵敏度的剪切传感器的电容-剪切应变曲线。(h) 剪切传感器的疲劳测试曲线。(i) 扭转传感器原理示意图。(j) 一种扭转传感器实物图。(k) 不同灵敏度的扭转传感器的电容-扭转角曲线。(l) 扭转传感器的疲劳测试曲线。如图5所示,研究人员进一步设计并一体化打印了拉压、压剪、压扭三种组合式离电传感器。组合式传感器最大的挑战之一在于不同传感通路之间相互的信号串扰,例如,当器件拉伸时,由于材料的泊松效应会导致垂直方向上的器件几何尺寸缩小,等效于压缩变形,导致拉伸激励引起压缩通道的信号变化。研究人员结合有限元模拟分析,通过合理的器件结构设计,有效地避免了不同通道之间的信号串扰。图5. 组合式离电传感器。(a) 拉压组合传感器示意图。(b) 器件实物图。(c) 拉压组合传感器等效电路图。(d) 单一传感模式下的器件信号。(e) 压缩激励下的电容-圈数变化曲线。(f) 拉伸激励下的电容-圈数变化曲线。(g) 拉压组合变形下的信号谱。(h) 压剪组合传感器示意图。(i) 器件实物图。(j) 压剪组合传感器等效电路图。(k) 单一传感模式下的器件信号。(l) 压扭组合传感器示意图。(m) 器件实物图。(n) 压扭组合传感器等效电路图。(o) 单一传感模式下的器件信号。最后,研究人员展示了一个由四个剪切传感器和一个压缩传感器组成的可穿戴遥控单元,并将其连接到一个远程控制系统,用于远程无线控制无人机的飞行,如图6所示。这个可穿戴遥控单元中的四个剪切传感器负责感知手部的手指运动,用于控制无人机的方向。而压缩传感器则用于感知手指的压力,控制无人机的翻滚。这种可穿戴遥控单元的设计可以实现人机交互,提供更加灵活的控制方式。图6. 组合式离电传感器用于无人机的远程无线操控。(a) 无人机控制系统示意图。(b) 组合式离电传感器中剪切传感模块工作模式示意图。(c) 剪切传感模块工作原理。(d) 传感器五个通道电容信号测试。(e) 指令编译逻辑。(f) 组合式离电传感器实时电容信号。(g) 不同时刻的无人机飞行状态。文章来源:高分子科技023-40583-5MultiMatter C1基于高精度数字光处理3D打印技术和独家离心式多材料切换技术,MultiMatter C1多材料3D打印装备可实现任意复杂异质结构快速成型,在力学超材料、生物医学、柔性电子、软体机器人等领域具有重要应用潜力。离心式多材料切换技术:独家开发的离心式多材料切换技术可实现高效材料切换和残液去除。离心转速可调,最高达8000转/分钟,60秒内即可完成多材料切换,单次打印多材料切换最大次数高达2000次,处于业内领先水平。可打印材料范围广:该设备支持粘度在50-5000 cps范围内的硬性树脂、弹性体、水凝胶、形状记忆高分子和导电弹性体等材料及这些材料组合结构的多材料3D打印,为不同行业和应用领域,提供了材料选择的灵活性。多功能多材料耦合结构实现:该设备可打印高复杂度、高精度、多功能、多材料耦合结构,支持同时打印2种材料,可打印层内多材料和层间多材料,且多材料层内过渡区尺寸在200μm以内,为复杂多材料结构制造提供高精度解决方案。
  • 指尖大小的小型光谱仪即将开启新应用——滨松微型光谱仪C12666MA
    大概5年前,拇指大小的小型光谱仪(MS系列)上市发售并显著拓宽了光谱仪的应用。滨松公司现在已经研发了比以前更小的低成本微型光谱仪。该微型光谱仪是一个只有5克重量的超小模型。尽管性能和我们现在的小型光谱仪(MS系列)大部分相同,但是微型光谱仪更加紧凑坚固,且价位低廉。应用包括仍存在巨大的未开发市场的消费电子领域。为了更多了解微型光谱仪的研制背景、潜在应用和未来发展前景,我们采访了参与研发产品的4名成员。滨松微型光谱仪C12666MA 世界上最小的光谱仪你们是如何着手把一个指尖大小微型光谱仪的想法转化为产品的? Shibayama:光谱仪的通常形象是安装在实验室工作台上的一个大设备,但我们坚持研发的目的在于开发一种尽可能小的高度便携可移动产品。大约10年前,我们发布了掌上电脑大小的小型光谱仪(TG系列),大概5年前,发布了拇指大小的小型光谱仪(MS系列)。然而客户仍要求我们让它们尺寸更小价位更低。因此,我们着手工作并研发这种新的微型光谱仪。 Yokino:与宽度小于75px的小型光谱仪(MS系列)相比,微型光谱仪大概2厘米宽,在体积和重量上比MS系列的小型光谱仪小和轻约50%。这种新型微型光谱仪的封装用是金属制作的,而MS系列是塑料封装。具体来说,我们换了一个高度可靠和坚固的密封封装(见注)。这让我们在保持与MS系列相同性能的同时大幅的降低了成本和尺寸。注意:密封封装是金属-金属或者玻璃-金属焊接的气密性封装,能够保护内部组件并隔绝湿度。 客户尺寸更小的需求背后有什么背景吗? Ito:考虑到尺寸和价格,传统光谱仪主要用于测量和工业应用,不用在个人或者私人层面。然而,市场上小型光谱仪(MS系列)的出现改变了这一概念,我们随之开始研究更小更便宜的光谱仪。但在尺寸和价位方面需要更进一步,以使它们在消费电子市场得到广泛应用。 Hikita:小型光谱仪可以内置在紧凑设备中。例如,我们将看到室内与智能手机或医疗设备相连接的新应用。 Yokion:考虑到室内和室外使用,我们决定采用高坚固、可靠的金属来制造密封封装,而不使用水分可以穿过的塑料封装。 市场上有类似产品吗? Hikta:是的,只考虑尺寸,有类似产品。然而严格来说,它们并不相同,因为我们的微型光谱仪让光线从狭缝通过,而竞争产品使用光纤传导光。 Ito:所以如果你规定相似产品为允许直接输入光的光谱仪,那么我们的产品是世界上最小的,并且具有高性能。我们的产品很可能在市场上开拓了一个全新的领域。 采用MEMS和图像传感器制造技术实现紧凑尺寸和高性能相比目前的产品,你们如何能使其尺寸更小? Shibayama:通过重新审视光学设计和组成部分,优化MEMS技术并简化结构,我们实现目标。此微型光谱仪包括三个部分,一个光线可以进入的狭缝,一个光谱衍射光栅和一个探测光的图像传感器。我们利用MEMS技术制造这些部分,因此MEMS技术是我们可以制作更小的微型光谱仪的主要因素。更具体地说,我们利用MEMS干法刻蚀技术形成让光通过到达图像传感器的狭缝,还使用了称为纳米压印的精细成型技术形成衍射光的光栅。 Yokino:在光谱仪尺寸和性能特点间有一种权衡关系。当尺寸变得更小,分辨率和性能都下降。我们的微型光谱仪采用光在光谱仪内部反射一次后再衍射的方法,并在尺寸和性能方面都具有尽可能好的表现。 降低成本过程中你们如何解决遇到的问题? Shibayama:小型光谱仪(MS系列)使用一个玻璃透镜作为光传输的介质。如果玻璃本身的尺寸精度可以保持,玻璃能够提供为光谱仪所要求的精度。然而,玻璃透镜的成本高,所以我们不得不放弃玻璃镜片并找到满足要求的低成本替代品。 Yokino: MS系列的小型光谱仪通过纳米压印在玻璃上形成一个光栅。然而,如果纳米压印失败,玻璃透镜将无法使用,造成的问题成本更高。所以我们重新评估将光栅作为独立单元制造来代替在玻璃透镜上形成光栅的可能性。这将减少生产光栅的玻璃,在降低成本上也是有效的。 微型光谱仪中使用了何种型号的传感器? Yokion:微型光谱仪使用一个集成了入射狭缝的图像传感器。此类型传感器可使光谱仪减小到指尖大小。入射光经光栅衍射后,短波长光到达入射狭缝位置很近。如果狭缝和传感器是分离的,需要极高精度的定位,否则会降低光谱性能。和传感器集成的狭缝不存在此定位问题。 Shibayama:我们还给集成了入射狭缝的图像传感器增加了截止滤波片(见注)。在生产小型光谱仪(MS系列)时,我们在金属接线的玻璃接线板上安装图像传感器,并在此玻璃接线板上制造截止滤波片。但是对于微型光谱仪,我们不用玻璃而是利用中空来传导光,所以用这种方式为图像传感器制造截止滤波片是不可或缺的工序。 Ito:除了接收光的基本功能,由于具有入射狭缝和截止滤波片,图像传感器还有其他价值。我们的独特优势是同时具有图像传感器技术和MEMS技术。注:截止滤波片是能够去除多重反射光和衍射光等杂散光分量的滤波片,却不影响被测光。 为客户应用开发提供理想性能参数你们预期此微型光谱仪具有何种应用? Ito:我们目前收到有关颜色的应用需求,比如便携式色度计和打印材料的颜色检测等。从小型光谱仪(MS系列)到微型光谱仪也增加了与定点医护工作相关的手持医疗设备的咨询。使用小型、低价、高可靠性的防潮封装证明是成功的。 Hikita:我们的立场是帮助客户开发用于消费电子产品的光谱仪应用。因此我们认为我们的主要任务是为客户提所需性能参数以使光谱仪应用成为现实。 你们可以定制生产设计来满足客户需求吗? Ito:我们首先验证客户所需性能参数和预计数量,如果需要大量产品,我们之后会提出符合要求的设计。当收到产品需求,初始阶段我们的工程师会讨论研究。 你们可以举一个和客户讨论的具体例子吗? Hikita:比如针对糖尿病患者的葡萄糖监测仪的讨论。如果一个产品能够利用光来诊断葡萄糖水平,这将解除患者巨大负担。为了使这种产品成为现实,我们首先验证必须的特性参数,之后做必要协调和调整。 Yokino:我们在去年九月份举办的科技展览——2013光子展览上介绍了微型光谱仪,收到了来自参观者的积极反馈。我们准备了与智能手机相连接的概念模型来验证诸如颜色分析等应用,引发在光谱分析和其他应用中使用的特定讨论。通过向客户展示模型本身并引导他们联想实际中如何应用,我们获取了重要的结果。 Ito:光子展览上有很多对微型光谱仪与智能手机相耦合感兴趣的客户。也有一些特别的咨询,比如是否能够用于调整剧场照明或者在教学中是否能够教导孩子光波长。小型尺寸引发人们思考,它是否可以用于此处呢也同样激发人们关于新应用的想象。大多数情况下,是先有一个目标应用,再生产满足此应用的产品,但是微型光谱仪却更可能是创造新应用。你可以它称为反向工作的现象。不去管它究竟能完成什么,我认为它确实拓展了未来可能性。 从今年三月份官方发布后,反响如何? Hikita:官方发布前,去年底我们已经能够提供样品,销售了大约100个样品,其中很多被国外购买。一些客户评价,尽管外形小巧,仍然可以保证精确测量。还有其他诸如此类的积极反响。 Ito:今年9月份,我们的新13号大楼将在主要工厂投入生产。我们将在那里做产品研发并建立车载装置和移动终端大规模生产系统,比如基于MEMS技术的微型光谱仪,同时提出解决日渐增加的客户需求。(工厂现已投产) 你们从这里预测到什么样的发展趋势? Shibayama:尽管微型光谱仪现在已经做到可以放到指尖上的尺寸,我们仍接到来自客户做到更小更薄的需求。目前反射光束一次的方法已经达到此尺寸的极限,所以为了满足更多的需求,我们不断地把新的想法融入设计来开发更小的设备。 Hikita:直到现在我们都采取只提供硬件,把电路和软件开发留给客户。但是如果我们也为客户解决这些额外的请求,我们的产品将会更易使用。我是负责模块开发领域,所以我们现在准备提供包含必要电路的软件和模块产品,而不仅仅是设备级。 滨松微型光谱仪MS系列和新型微型光谱仪C12666MA比较规格MS系列光谱响应范围340 to 780 nm640 to 1050 nm340 to 750 nm光谱分辨率(FWHM, 最大值)15 nm20 nm14 nm总像素数256 pixels256 pixels256 pixels测量条件Ta=25 ℃典型值 Ta=25 ℃ (特殊说明除外)典型值 Ta=25 ℃ (特殊说明除外)重量5g9g9g大小20.1 × 12.5 × 10.1 mm27.6 × 16.8 × 13 mm27.6 × 16.8 × 13 mm 更多滨松微型光谱仪信息,敬请点击表格按钮。
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