红外脉搏传感器

近年来，生物传感设备的深入研究和进步大大提升了人类监测各项生命体征的手段，可以帮助医生更快速、便利、准确地了解患者的健康状况，但是，因血压的准确性可能受到紧张情绪的影响（如“白大衣性高血压”等），所以快速、便捷、轻松的血压测量和持续的血压监测技术仍存在较大需求和开发空间。　　近日，来自密苏里大学的研究团队通过光电容积脉搏波传感器测量脉搏波速度，实现了对血压的测量，有望为开发一种新型的指夹式血压测量工具提供了理论基础。相关研究成果发表在《IEEE Sensors Journal》上，题为“Toward Robust Blood Pressure Estimation from Pulse Wave Velocity Measured by Photoplethysmography Sensors”。　　科学家们设计了一种基于两个光电容积脉搏波 (PPG) 传感器开发的血压测量单元，从中可以得出血流的脉搏波速度 (PWV)，在两次心跳之间收集的后续的 PPG 波形稳定时间差用于计算PWV，一旦收集到PWV的数据，信息就会自动无线传输到计算机中，以通过机器学习算法进行信号处理和血压计算。　　这项研究取得了较为理想的通过非侵入性血压测量设备测量血压的准确率，并同时可以测量心率、血氧饱和度、体温和呼吸频率等生命体征，该项研究仍需要更大样本量的数据验证最终的准确性，这为未来开发一种指夹式生命体征监测便携设备提供了一定的设计构想和理论基础。　　论文链接：　　https://ieeexplore.ieee.org/document/9646921/metrics#metrics　　注：此研究成果摘自《Ieee Sensors Journa》，文章内容不代表本网站观点和立场，仅供参考。

“十四五”的大幕已经拉开，蓝天碧水净土保卫战全面打响，各地频频出台各项污染防治政策，为新阶段的环境保护工作明确思路，指明方向。不同于“十三五”时期，“十四五”时期的“深入打好”污染防治攻坚战为工作定下了基调，意味当下阶段的污染防治工作更加艰难复杂，所触及的矛盾问题层次更深、范围更广，要解决好生态环境领域依然存在的困难和问题，弥补污染防治工作存在的不足和短板，应对加强生态环境保护、促进经济社会发展全面绿色转型的严峻挑战，实现生态环境质量的进一步改善，必须挖深根、啃硬骨，再接再厉、深入攻坚。环境监测是新时期“深入”打好污染防治攻坚战的前哨兵和利手剑，“十四五”规划中明确提出要建设科学独立权威高效的监测体系，从环保“小监测”向全社会“大监测”拓展，从数量规模型向质量效能型跨越提升，打破均质化扩张的路径依赖，注重规模、质量、效益协调发展，注重发挥国家、地方、企业、社会各方积极性，建设现代化智慧感知监测能力，打造高质量监测网络，推进生态环境监测机构能力标准化，实施天地一体智慧监测预警重大工程，以更高标准保证监测数据“真、准、全、快、新”。如今正值“十四五“打赢污染防治攻坚战的关键时期，各类环境政策文件频发，政策的加持与倾斜都为环境监测行业的发展提供了肥沃的土壤。智易时代多年躬耕环保监测行业，一直秉承“以市场为导向，以客户为中心”的经营理念，积极响应政策号召，踊跃参与和践行生态环境保护政策，智易时代产品出现在每一个被需要的角落，以监测者的身份助力企业解锁绿色属性，实现可持续发展。 钢铁行业一直都是环保工作关注的重点领域，智易时代一直重视钢铁行业的监测工作和超低排放升级改造工作，并进行了很多的尝试和探索。长治首钢作为传统钢铁企业，生产线规模庞大，产尘点多，污染治理难度系数大，智易时代通过在厂界、排放口、棚口等位置部署多套扬尘监测设备，实现产尘点污染物（PM2.5、PM10、TSP、气象五参数等）有效监测，成功助力首钢超低排放改造，通过验收；无独有偶，山东泰山钢铁依据自身产污治污情况，提出污染物监测需求，智易时代现场调研，确定有组织排放、无组织排放等多个颗粒物监测点，部署颗粒物监测仪，弥补企业颗粒物监测空白，为企业超低排放布局奠定基础… … 在经年累月的项目建设中，智易时代不断累计经验、聆听市场与客户需求，细细打磨，逐渐形成立体完善的产品体系。在中国“智”造 号召下，我们坚持在有能力的情况下积极实现自主研发，结合先进技术引进的方式努力提升自己的产品竞争力，更好地保证了产品的性价比和灵活性，才能实现针对各类不同的用户需求提供更多元、更完善、性价比更高的设计和定制服务，我们一直遵从市场规律，从客户的真实需求出发，不断完善和创新。以热门设备VOCs监测仪为例，为提高产品精度、降低误差、延长传感器设备使用寿命，我们自主研发了一款专用于校准VOCs传感器的设备以满足客户检测精度的需求。采用流量控制原理，无需另配秒表计时，就可以轻松实现对传感器的日常校准，具备智能检测，可实现自动配气，而且体积小、重量轻、便于携带、操作简便；针对传感器的预处理功能时如何兼顾既保证高效降温除湿实现对传感器的保护，又能降低延迟确保监测效果的问题我们也进行深入思考，联合软硬件研发人员进行改进，在硬件设计层面进行相应的增加过滤材料、改善电极设计，进行算法优化试验，配置预处理体系等改进工作，改善了产品效能，确保产品了的精确度… … 今年环境日的主题是“共建清洁美丽世界”，实现蓝天净土、人与自然和谐共生是全人类共同的期许。“十四五”时期污染防治要求更加严格，筑牢新时期绿色生态屏障需要专业化、高精度的设备，势必会催发监测行业的井喷发展。近日第二轮第六批中央生态环境保护督察巡查工作结束，137个典型曝光，污水问题频频上榜，以及新型污染物的治理都将成为新时期治理工作的热点与新增长点，还有“提气、增水、固土、降碳”等的工作重点，都为环境监测行业的未来发展指明了方向。站在新的发展风口，智易时代将继续秉持“匠心”，将重点放在环境监测仪器应用上，坚持依靠改革创新，以创新为驱动力，培养高新技术人才，在积累的基础上深挖监测技术问题难点，积极开发新产品、新技术，逐步完善环境监测产品空白，探索更多可能，与时代绿色发展脉搏共振。稿件来源：天津智易时代科技发展有限公司

2023年8月14日在比利时鲁汶，imec作为纳米电子学和数字技术领域的全球研发和创新中心宣布成功集成了固定光电二极管结构到薄膜图像传感器中。通过添加固定光电栅和传输栅,薄膜成像器超过一微米波长的吸收质量终于可以被利用,以一种成本效益的方式解锁感知可见光之外光线的潜力。检测可见光范围之外的波长,例如红外光,具有明显的优势。应用包括自动驾驶汽车上的摄像头,以“看穿"烟雾或雾霭,以及用于通过面部识别解锁智能手机的摄像头。虽然可见光可以通过基于硅的成像器检测,但需要其他半导体材料来检测更长的波长,比如短波红外线(SWIR)。使用III-V材料可以克服这一检测局限。然而,制造这些吸收体的成本非常高,限制了它们的使用。相比之下,使用薄膜吸收体(如量子点)的传感器最近出现为一个有前景的替代方案。它们具有良好的吸收特性和与传统CMOS读出电路集成的潜力。尽管如此,这种红外线传感器的噪声性能较差,导致图像质量较差。早在20世纪80年代,固定光电二极管(PPD)结构就在硅CMOS图像传感器中引入。该结构引入了一个额外的晶体管栅极和一个特殊的光检测器结构,通过该结构, charges可以在积分开始前全部排空(允许在没有kTC噪声或前一帧影响的情况下复位)。因此,由于噪声更小、功耗性能更好,PPD主导了基于硅的图像传感器的消费者市场。 在硅成像之外,至今还不可能集成此结构,因为难以混合两种不同的半导体系统。现在,imec在薄膜图像传感器的读出电路中成功集成了PPD结构。 一种SWIR量子点光电检波器与一种氧化铟镓锌(IGZO)薄膜晶体管单片集成成PPD像素。 随后,该阵列被进一步处理在CMOS读出电路上以形成一个完整的薄膜SWIR图像传感器。 imec的“薄膜固定光电二极管"项目负责人Nikolas Papadopoulos 表示:“配备4T像素的原型传感器表现出显着低的读出噪声6.1e-,相比之下,传统的3T传感器超过100e-,证明了其良好的噪声性能。" 因此,红外图像的拍摄噪声、失真或干扰更小,准确性和细节更高。imec像素创新项目经理Pawel Malinowski补充说:“在imec,我们正在红外线和成像器的交汇处处于地位,这要归功于我们在薄膜光电二极管、IGZO、图像传感器和薄膜晶体管方面的综合专业知识。通过实现这一里程碑,我们克服了当前像素架构的局限性,并展示了一种将性能最佳的量子点SWIR像素与经济实用的制造方法相结合的方法。下一步包括优化这项技术在各种类型的薄膜光电二极管中的应用,以及扩大其在硅成像之外的传感器中的应用。我们期待通过与行业伙伴的合作进一步推进这些创新。“研究结果发表在2023年8月《自然电子学》杂志"具有固定光电二极管结构的薄膜图像传感器"。初步结果在2023年国际图像传感器研讨会上呈现。原文: J. Lee et al. Thin-film image sensors with a pinned photodiode structure, Nature Electronics 2023.摘要使用硅互补金属氧化物半导体技术制造的图像传感器广泛应用于各种电子设备,通常依赖固定光电二极管结构。 基于薄膜的光电二极管可以具有比硅器件更高的吸收系数和更宽的波长范围。 但是,它们在图像传感器中的使用受到高kTC噪声、暗电流和图像滞后等因素的限制。 在这里,我们展示了具有固定光电二极管结构的基于薄膜的图像传感器可以具有与硅固定光电二极管像素相当的噪声性能。 我们将一种可见近红外有机光电二极管或短波红外量子点光电二极管与薄膜晶体管和硅读出电路集成在一起。 薄膜固定光电二极管结构表现出低kTC噪声、抑制暗电流、高满量容和高电子电压转换增益,并保留了薄膜材料的优点。 基于有机吸收体的图像传感器在940 nm处的量子效率为54%,读出噪声为6.1e–。

p style="line-height: 1.75em " 日前，在德国慕尼黑上海电子展上，Bosch Sensortec携七款微电子机械(MEMS)传感器新品参展，包括专业级健康类智能传感器解决方案、智能加速度传感器、高性能陀螺仪传感器以及可定制编程的9轴运动传感器。/pp style="line-height: 1.75em "　　据介绍，Bosch Sensortec致力于为全球消费类电子市场提供全系列的微电子机械传感器解决方案，可实现移动装置对周边环境的感知，目前全世界3/4的智能手机中都装有Bosch Sensortec传感器。“可穿戴设备和物联网应用将是MEMS传感器未来最重要的两大发展方向。”Bosch Sensortec公司首席执行官兼总经理斯特凡· 芬克贝纳博士说。/pp style="line-height: 1.75em "　　据了解，BHV250和BHV160是Bosch Sensortec推出的第一代具有优化生命体征传感功能的高智能传感器解决方案。该解决方案融合光电容积脉搏波(PPG)信号与MEMS惯性传感器信号，利用实时运动信息补偿心率测量，并通过Firstbeat专业的生命体征分析算法为用户提供更有价值的专业级健康和运动状况信息。这两款全新的传感器主要针对可穿戴设备市场，如智能手表、智能耳机、智能服装等。作为完整的传感器解决方案，其特点在于小尺寸、超低功耗，搭载集成软件与针对不同PPG芯片的广泛支持。/ppbr//p

传感器融合了材料科学、纳米技术、微电子等领域的前沿技术，是新一代信息技术、高端制造装备、新能源汽车等战略新兴产业的先导和基础，也是智能交通、智能楼宇、智慧医疗、智慧基础设施等物联网应用的关键技术，具有技术含量高、经济效益好、辐射和带动力强等特点。　　&ldquo 五化&rdquo 成为传感器技术发展的重要趋势　　近年来，传感器技术新原理、新材料和新技术的研究更加深入、广泛，新品种、新结构、新应用不断涌现。其中，&ldquo 五化&rdquo 成为其发展的重要趋势。　　一是智能化，两种发展轨迹齐头并进。一个方向是多种传感功能与数据处理、存储、双向通信等的集成，可全部或部分实现信号探测、变换处理、逻辑判断、功能计算、双向通讯，以及内部自检、自校、自补偿、自诊断等功能，具有低成本、高精度的信息采集、可数据存储和通信、编程自动化和功能多样化等特点。如美国凌力尔特(Linear Technology)公司的智能传感器安装了ARM架构的32位处理器。另一个方向是软传感技术，即智能传感器与人工智能相结合，目前已出现各种基于模糊推理、人工神经网络、专家系统等人工智能技术的高度智能传感器，并已经在智能家居等方面得到利用。如NEC开发出了对大量的传感器监控实施简化的新方法&ldquo 不变量分析技术&rdquo ，并已于今年面向基础设施系统投入使用。　　二是可移动化，无线传感网技术应用加快。无线传感网技术的关键是克服节点资源限制(能源供应、计算及通信能力、存储空间等)，并满足传感器网络扩展性、容错性等要求。该技术被美国麻省理工学院(MIT)的《技术评论》杂志评为对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之首。目前研发重点主要在路由协议的设计、定位技术、时间同步技术、数据融合技术、嵌入式操作系统技术、网络安全技术、能量采集技术等方面。迄今，一些发达国家及城市在智能家居、精准农业、林业监测、军事、智能建筑、智能交通等领域对技术进行了应用。如，从MIT独立出来的Voltree Power LLC公司受美国农业部的委托，在加利福尼亚州的山林等处设置温度传感器，构建了传感器网络，旨在检测森林火情，减少火灾损失。　　三是微型化，MEMS传感器研发异军突起。随着集成微电子机械加工技术的日趋成熟，MEMS传感器将半导体加工工艺(如氧化、光刻、扩散、沉积和蚀刻等)引入传感器的生产制造，实现了规模化生产，并为传感器微型化发展提供了重要的技术支撑。近年来，日本、美国、欧盟等在半导体器件、微系统及微观结构、速度测量、微系统加工方法/设备、麦克风/扬声器、水平/测距/陀螺仪、光刻制版工艺和材料性质的测定/分析等技术领域取得了重要进展。目前，MEMS传感器技术研发主要在以下几个方向：(1)微型化的同时降低功耗 (2)提高精度 (3)实现MEMS传感器的集成化及智慧化 (4)开发与光学、生物学等技术领域交叉融合的新型传感器，如MOMES传感器(与微光学结合)、生物化学传感器(与生物技术、电化学结合)以及纳米传感器(与纳米技术结合)。　　四是集成化，多功能一体化传感器受到广泛关注。传感器集成化包括两类：一种是同类型多个传感器的集成，即同一功能的多个传感元件用集成工艺在同一平面上排列，组成线性传感器(如CCD图像传感器)。另一种是多功能一体化，如几种不同的敏感元器件制作在同一硅片上，制成集成化多功能传感器，集成度高、体积小，容易实现补偿和校正，是当前传感器集成化发展的主要方向。如意法半导体提出把组合了多个传感器的模块作为传感器中枢来提高产品功能 东芝公司已开发出晶圆级别的组合传感器，并于今年3月发布能够同时检测脉搏、心电、体温及身体活动等4种生命体征信息，并将数据无线发送至智能手机或平板电脑等的传感器模块&ldquo Silmee&rdquo 。　　五是多样化，新材料技术的突破加快了多种新型传感器的涌现。新型敏感材料是传感器的技术基础，材料技术研发是提升性能、降低成本和技术升级的重要手段。除了传统的半导体材料、光导纤维等，有机敏感材料、陶瓷材料、超导、纳米和生物材料等成为研发热点，生物传感器、光纤传感器、气敏传感器、数字传感器等新型传感器加快涌现。如光纤传感器是利用光纤本身的敏感功能或利用光纤传输光波的传感器，有灵敏度高、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、绝缘性好、体积小、耗电少等特点，目前已应用的光纤传感器可测量的物理量达70多种，发展前景广阔 气敏传感器能将被测气体浓度转换为与其成一定关系的电量输出，具有稳定性好、重复性好、动态特性好、响应迅速、使用维护方便等特点，应用领域非常广泛。另据BCC Research公司指出，生物传感器和化学传感器有望成为增长最快的传感器细分领域，预计2014至2019年的年均复合增长率可达9.7%。　　未来值得关注的四大领域　　随着材料科学、纳米技术、微电子等领域前沿技术的突破以及经济社会发展的需求，四大领域可能成为传感器技术未来发展的重点。　　一是可穿戴式应用。据美国ABI调查公司预测，2017年可穿戴式传感器的数量将会达到1.6亿。以谷歌眼镜为代表的可穿戴设备是最受关注的硬件创新。谷歌眼镜内置多达10余种的传感器，包括陀螺仪传感器、加速度传感器、磁力传感器、线性加速传感器等，实现了一些传统终端无法实现的功能，如使用者仅需眨一眨眼睛就可完成拍照。当前，可穿戴设备的应用领域正从外置的手表、眼镜、鞋子等向更广阔的领域扩展，如电子肌肤等。日前，东京大学已开发出一种可以贴在肌肤上的柔性可穿戴式传感器。该传感器为薄膜状，单位面积重量只有3g/m2，是普通纸张的1/27左右，厚度也只有2微米。　　二是无人驾驶。美国IHS公司指出，推进无人驾驶发展的传感器技术应用正在加快突破。在该领域，谷歌公司的无人驾驶车辆项目开发取得了重要成果，通过车内安装的照相机、雷达传感器和激光测距仪，以每秒20次的间隔，生成汽车周边区域的实时路况信息，并利用人工智能软件进行分析，预测相关路况未来动向，同时结合谷歌地图来进行道路导航。谷歌无人驾驶汽车已经在内华达、佛罗里达和加利福尼亚州获得上路行使权。奥迪、奔驰、宝马和福特等全球汽车巨头均已展开无人驾驶技术研发，有的车型已接近量产。　　三是医护和健康监测。国内外众多医疗研究机构，包括国际著名的医疗行业巨头在传感器技术应用于医疗领域方面已取得重要进展。如罗姆公司目前正在开发一种使用近红外光(NIR)的图像传感器，其原理是照射近红外光LED后，使用专用摄像元件拍摄反射光，通过改变近红外光的波长获取图像，然后通过图像处理使血管等更加鲜明地呈现出来。一些研究机构在能够嵌入或吞入体内的材料制造传感器方面已取得进展。如美国佐治亚理工学院正在开发具备压力传感器和无线通信电路等的体内嵌入式传感器，该器件由导电金属和绝缘薄膜构成，能够根据构成的共振电路的频率变化检测出压力的变化，发挥完作用之后就会溶解于体液中。　　四是工业控制。2012年，GE公司在《工业互联网：突破智慧与机器的界限》报告中提出，通过智能传感器将人机连接，并结合软件和大数据分析，可以突破物理和材料科学的限制，并将改变世界的运行方式。报告同时指出，美国通过部署工业互联网，各行业可实现1%的效率提升，15年内能源行业将节省1%的燃料(约660亿美元)。2013年1月，GE在纽约一家电池生产企业共安装了1万多个传感器，用于监测生产时的温度、能源消耗和气压等数据，而工厂的管理人员可以通过iPad获取这些数据，从而对生产进行监督。此外，荷兰壳牌、富士电机等跨国公司也都在该领域采取了行动。　　传感器产业化发展的重要趋势　　近年来，随着技术研发的持续深入，成本的下降，性能和可靠性的提升，在物联网、移动互联网和高端装备制造快速发展的推动下，传感器的典型应用市场发展迅速。据BCCResearch公司分析指出，2014年全球传感器市场规模预计达到795亿美元，2019年则有望达到1161亿美元，复合年增长率可达7.9%。　　亚太地区将成为最有潜力的市场。目前，美国、日本、欧洲各国的传感器技术先进、上下游产业配套成熟，是中高端传感器产品的主要生产者和最大的应用市场。同时，亚太地区成为最有潜力的未来市场。英泰诺咨询公司指出，未来几年亚太地区市场份额将持续增长，预计2016年将提高至38.1%，北美和西欧市场份额将略有下降。　　交通、信息通信成为市场增长最快的领域。据英泰诺咨询公司预测，2016年全球汽车传感器规模可达419.7亿欧元，占全球市场的22.8% 信息通信行业至2016年也可达421.6亿欧元，占全球市场的22.9%，且有可能成为最大的单一应用市场。而医疗、环境监测、油气管道、智能电网等领域的创新应用将成为新热点，有望在未来创造更多的市场需求。　　企业并购日趋活跃。美国、德国和日本等国的传感器大型企业技术研发基础雄厚，各企业均形成了各自的技术优势，整体市场的竞争格局已初步确立(附表)。需要指出的是，大公司通过兼并重组，掌控技术标准和专利，在&ldquo 高、精、尖&rdquo 传感器和新型传感器市场上逐步形成垄断地位。在大企业的竞争压力下，中小企业则向&ldquo 小(中)而精、小而专&rdquo 的方向发展，开发专有技术，产品定位特定细分市场。据统计，2010年7月至2011年9月，传感器行业中大规模并购交易多达20多次。如美国私募股权公司VeritasCapitalIII以5亿美元现金收购珀金埃尔默公司的照明和检测解决方案(IDS)业务 英国思百吉公司以4.75亿美元收购美国欧米茄工程公司的温度、测量设备制造业务。目前，越来越多的并购交易在新兴市场国家出现。

本文介绍了检测沼气成分的五种主要方法:奥氏气体分析法、热催化燃烧检测法、热导元件检测法、气相色谱GC检测法、红外气体分析法，分析了这五种检测方法的特点及其在我国沼气服务体系中的适应性，并总结了目前最适宜我国大中型沼气工程沼气成分监测的分析方法是红外沼气成分分析技术。1、奥氏气体分析法 奥氏气体分析法是一种经典的化学式手动分析方法，该方法是利用溶液吸收法来测定CO、CO2和O2浓度，CH4和H2浓度则在爆炸燃烧法后用吸收法测定，剩余气体为N2。目前传统的奥氏气体分析方法在沼气成分检测中应用较少。针对农村沼气服务体系的特定应用，通常采用检测管法，该方法操作更简便，常用的检测管有H2S、O2、CO2、CO等，但没有直接测量CH4浓度的检测管，CH4浓度是通过计算所得，即100%-[ CO2 ]-[空气]-[H2S]-[ CO ]等，因此存在一定误差。 奥氏气体分析仪具有结构简单、价格便宜、维修容易等优点，常用于CO2、O2、CO、H2、烃类等气体浓度的测定，在实验室里应用广泛。但该仪器长期运行成本高，仅每年购买试剂和玻璃器皿至少要1万多元，且必须对气体进行人工取样，才可在实验室内进行分析，其中分析人员的操作技能和“态度”对分析的精确度也有着较大影响。同时奥氏气体分析仪只能对单一成分逐个进行检测分析，不具备多重输入和信号处理功能，分析费时，操作繁琐，响应速度慢，效率低，难以实时在线地分析现场工况，现逐渐被全自动分析仪器替代。2、热催化燃烧检测方法 热催化燃烧检测方法是利用两只热催化（黑白）元件——补偿元件和桥臂电阻构成惠斯顿电桥加一恒定电压，将铂丝加热到500℃，当遇到空气中的可燃气体时，测量元件在催化剂的作用下，在元件表面发生催化反应，使得温度升高，阻值增大，电桥输出不平衡，以此来测定甲烷浓度。该方法是检测甲烷泄漏最简单、经济的方法，在我国煤矿安全检测领域具有广泛应用。但载体催化元件只能检测0~4％的甲烷浓度，当空气中甲烷浓度超过5％后，元件会发生“激活”现象，造成永久损坏。同时检测设备需要频繁标定，热催化元件的仪器使用寿命一般在1年内，精度较差（10%），而在高H2S条件下，易造成传感器中毒甚至报废，使用寿命大大缩短。3、热导元件检测方法 不同气体的导热系数存在差别，热导元件检测方法就是根据这一特性，来测定气体的体积浓度。沼气的主要成分是CH4和CO2 ，被测沼气的导热系数由CH4和CO2共同决定。对于彼此之间无相互作用的多组分气体,其导热系数可近似地认为是各组分导热系数浓度的加权平均值。因此,根据沼气的导热系数与各组分导热系数之间的关系,就可以实现沼气多组分气体浓度的测定。 目前该检测方法已广泛应用在煤矿瓦斯抽排领域，也可用于沼气中甲烷浓度的测量。但该类型传感器使用寿命一般在2年左右，且该传感器对于低浓度测量，具有较大局限性，如无法测量浓度低于5%的甲烷浓度，如果用于甲烷的泄露报警将会造成较大误差。4、气相色谱GC检测方法 气相色谱GC分析方法是利用气体物理吸附能力的差别，将采样的气体在色谱中分离然后,热导检测器通过热电阻与被测气体之间热交换和热平衡来实现其CH4、CO2、O2等气体浓度的检测，该检测方法分离效能高，对物理化学性能很接近的复杂混合物质都可以进行定性、定量检测，灵敏度较高。气相色谱分析原理示意图 由于柱温与载气对分离结果的具有较大影响，其中柱温对分离结果的影响比载气的大，所以在检测过程中，除了要经常更换色谱柱外，还需要对色谱柱温和载气流速进行适度的调节，以免影响分离结果造成误差。同时色谱价格相对较贵，需要采样，不能实现在线分析。5、红外气体分析方法 当对应某一气体特征吸收波长的光波通过被测气体时，其强度将明显减弱，强度衰减程度与该气体浓度有关，两者之间的关系遵守朗伯一比尔定律，也就是红外光谱检测方法的基本原理。红外气体分析技术作为一种快速、准确的气体分析技术在实际应用中十分普遍。由于该方法是采用物理原理，分析气体不与传感器发生反应，因此传感器使用寿命很长，该类型传感器不仅可以用于测量沼气泄露的低浓度报警，也可以用于高浓度的沼气成分测量。 由上表可知，红外气体分析技术相较于奥氏、热催化、热导元件、气相色谱气体分析技术，具有响应时间快、灵敏度高、使用寿命长、仪器操作方便等优势。但对国内用户而言，红外气体分析技术普遍存在NDIR传感器价格昂贵、维护困难、产品质量参差不齐等问题。针对这些问题，四方仪器对NDIR传感器进行了升级，将红外传感器进行模块化设计，一个传感器对应检测一个气体组分，拆卸维护方便，使得仪器在体积、性能、维护、价格上具有以往仪器无法比拟的优势。 如沼气分析仪（智能便携型）Gasboard-3200Plus，采用自主知识产权的模块化红外传感器，可实现CO、CO2、CH4等多组分气体浓度的快速测量。同时其H2S、O2浓度测量可拓展，流速、流量可采集，体积轻量化，APP终端智能化等创新设计，弥补了沼气成分、流量一台仪器不可同时测量，长距离、大规模沼气项目监测设备不易携带，监测数据获取流程复杂等的不足，可广泛用于生物沼气、污水处理废气和垃圾填埋气体等沼气成分的可靠准确且经济有效的监测。在满足行业标准应用的同时，仪器测量组分还可根据用户需求定制，轻巧便携，实用性大大提高。模块化红外气体传感器工作原理6、结论 在沼气技术服务体系建设中，气体分析仪发挥了十分重要的作用，在选择配置时需要考虑仪器的使用寿命、功能、质量保障体系、实用性、性价比等因素。在奥氏吸收、热导元件、热催化、气相色谱、红外光谱的气体分析仪中，从寿命、功能、实用性等方面考虑，可优先选择红外方法的仪器；如果仅测量甲烷浓度或检测泄露，可以考虑基于热导和热催化原理的仪器；如果用于实验室定性与定量的精准测量，也可以考虑色谱分析方法。 但随着沼气生产和过程控制要求的逐渐提高，不断实现技术创新升级的红外沼气分析仪将逐渐取代奥氏吸收、热导元件、热催化、气相色谱等气体成分检测技术，成为我国大中小型沼气工程沼气成分监测与工艺过程调控必不可少的气体成分监测设备。（来源：沼气圈）

还记得盗贼电影里出现的红外线吗？这简直是所有盗贼片的经典片段。仿佛电影中没有穿过红外线的盗贼，就不是好电影， 那么一直有个疑问，红外线传感器能否区分检测环境下的人和动物？红外传感器原理：所有温度高于0k的物体都无时无刻不在向周围发射红外能量。由于各种物体吸收与含有的热能量不同，向外辐射的热红外能量自然不同。利用红外探测器，能将被测目标的红外辐射能转换成电信号，经过放大、转换等一系列处理，最终准确测定出物体的温度。人体有恒定的体温，会发出特定波长在10μm左右的红外线，红外探测器正是利用红外线反射的原理。探测器收集外界的红外辐射进而聚集到红外传感器上。红外传感器通常采用热释电元件，这种元件在接收了红外辐射温度发出变化时就会向外释放电荷，检测处理后产生报警。这种探测器是以探测人体辐射为目标的。这样的称之为被动红外探测器， 动物也有热量会发射红外线，所以常规的吸顶式人体红外探测器是没办法区分人和动物的。技术的不断突破，也推动着红外传感器的市场应用进一步扩大。现在市面上也有一些防小宠物的红外报警器，被动红外探测器发展到今天，在技术上已经比较成熟，防小宠物是被动红外探测器的复一种重要的功能，每个生产厂家对抗小宠物干扰的处理方式是不一样的，但不外乎有两种方式:一种是物理方式，即通过菲涅尔透镜的分割方式的改变来降低由于小宠物引起误报的概率，这种方式是表面的，效果也是有限的。第二种方式是采用对探测信号处理分析方式主要是对探测的信号进行数据采集，然后分析其中的信号周期，幅度，极性 .这些因素具体反应出移动物体的速制度、热释红外能量的大小，以及单位时间内的位移。探测器中的微处理器将采集的数据进行分析比较，由此判断移动物体可能是人还是小动物 。由此看来，我们要注意的是被动红外探测器的防小宠物百的功能是相对的。这种相对性包括两个方面，一个是防宠物是相对的，相对于没有防宠物功能的探测器其误报率是大大降低了，它对小宠物的数量和大小有一定限度的。第二方面是安装位置是要有一定要求度的，并不是随意的安装就可以达到防小宠物功能。随着技术的不断研发，目前，红外探测传感器正朝着探测率更高，响应波长更大，响应时间更短，抗干扰性能更高，生产成本更低的方向发展。建大仁科RS-HW-N01型吸顶式人体红外传感器小巧玲珑，内部配置人体双元热释红外传感器和少量外接元器件，采用吸顶式安装，安装高度在2.5~6m之间，安装高度在3.6m时，能都形成直径6m的探测范围，将其用在机房环境监测系统中能够对机房环境实现360度的全方位探测，是一款稳定性较高的被动红外传感器。吸顶式人体红外传感器设备内部使用8-bit 低功耗CMOS处理器，采用先进的信号分析处理技术，配备较高性能的传感信号处理集成电路，具有超高的探测和防误报性能；具有抗RFI干扰（20~1000MHZ，如移动通信）的功能；设备具有自动温度补偿功能，在温度-10℃~50℃之间，相对湿度≤95%的环境内工作，不会出现凝露现象。使用者将人体红外探测器安装在机房出入口处，当有人非法闯入红外探测区域时，探测器会自动对他进行探测，若发现他在区域内活动，会立刻启动安全报警功能：设备上的LED指示灯变亮，并把告警信息通过环境监控主机上传至机房环境监测系统，系统也会在给管理人员发送有人非法入侵告警信息。吸顶式人体红外传感器的测量范围如下图：人体红外传感器起到智能安防的作用。为方便用户使用，还具有报警延时和延时报警的功能，在具体使用中用户可根据情况，将报警持续时间调整为30s、10s或5s；延时报警则通过管理软件进行设置修改。安装人体红外传感器不仅仅是为了防贼，更重要的是保障人身安全。侵入者的非法反侦测技术手段的提高，普通的门禁不能完全阻止他们，而吸顶式红外探测器性能稳定，具有超高的探测和防误报性能，安装后也不易被人发现，被广泛应用于楼盘别墅、厂房、仓库、商场、写字楼等场所，进行安全防范。

产品名称：微流红外气体传感器产品型号：Gasboard-2105采用自主知识产权及国际PCT专利(PCT/CN2018100767)微 流红外隔半气室传感器技术测量CO、NO、SO2、CO2 、CH4， 气室由被测气室和参考气室组成；传感器对被测气体具有较 好的选择性，可进行高精度、高稳定性气体浓度测量，适用 于非常恶劣的工业环境。 　　 配备水分补偿调节装置，消除水汽干扰 自动温度、压力补偿 传感器模块化设计，结构紧凑 适用于长时间在线监测，寿命长 气室采用恒温加热技术，降低温度对测量精度的影响基本参数量程CO: 0~500~1000~2000~5000ppmCO2: 0~500~5000ppmSO2: 0~200~5000ppmNO: 0~200~5000ppmCH4: 0~500~5000ppm注: 量程可定制线性误差±2%FS重复性±2%FS零点/量程漂移＜2.5%FS/7d低浓度烟气排放监测、船舶废气排放监测、机动车尾气排放检测、燃烧装置锅炉气体浓度测量、生物沼气发酵气体监测、工业过程气体监测、气体分析仪/系统集创新点：1、同时测量CO、CO2、NO、SO2、CH42、配备水分补偿调节装置，消除水汽干扰3、自动温度、压力补偿« 4、传感器模块化设计，结构紧凑5、适用于长时间在线监测，寿命长6、气室采用恒温加热技术，降低温度对测量精度的影响锐意自控微流红外气体传感器Gasboard-2105

p style="line-height: 1.75em "　 国内科研人员成功研发基于石墨稀材料的大量程、高精度的流量、温度传感器，有望在热力系统进行规模应用。/pp style="line-height: 1.75em text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201604/insimg/3e7bf569-3c52-4b91-b4b2-dd53a82c552f.jpg" title="20160407151516449.jpg"/　　/pp style="line-height: 1.75em text-align: center "清华大学 朱宏伟/pp style="line-height: 1.75em "　　近日，清华大学朱宏伟教授团队和北京华大智宝电子系统有限公司合作开发出石墨烯温度流量一体化传感器件。他们针对热力系统检测用流量、温度传感器的应用需求，通过对石墨烯传感的作用与规律研究，突破石墨烯材料在热量表流量计应用的关键技术，开发热力系统检测用石墨烯流量、温度传感器件，解决了现有传感器表面结垢、功耗高等问题，形成了批量制备能力，有望在热力系统进行规模应用。/pp style="line-height: 1.75em "　　该团队完成了石墨烯晶片形状、尺寸、表/界面状态对传感性能调制研究，通过基于石墨稀材料的传感工艺结构设计，开发了大量程、高精度的流量、温度传感器。流量传感器元件测量范围达到0.01~6m3/h，测量精度达到0.005m3/h 温度传感器元件测量范围达到0~100℃，测量精度达到0.02℃。/pp style="line-height: 1.75em "　　在石墨烯流量、温度传感材料基础上，同时开展了两项拓展研究：1)提出了一种实现高灵敏柔性应变传感的新思路，通过石墨烯与超弹超薄高分子材料复合构建了一类基于柔性传感器原型器件，开发了面向可穿戴装备的传感器的制造方法和工艺，在应变、压阻、扭转、挥发性有机物、声波等几个典型传感应用上进行了探索，并可探测脉搏、语音等微弱生理信号，有望应用于移动医疗、可穿戴式设备等领域 2)研究了水在石墨烯层片孔中的扩散特性，开发了一种同位素标记法，揭示了水分子在石墨烯中的扩散系数比微孔滤膜中微米尺寸通道的扩散系数高4~5个数量级，证明了水分子可超快速传输，为基于石墨烯的传质特性研究奠定了基础，并在快速过滤与分离领域展现出广阔的应用前景。/pp style="line-height: 1.75em "　　相关研发成果已发表SCI收录论文15篇，申请国家发明专利5项，获授权实用新型专利1项。所制备的六种传感器发表在ACSNano、Adv.Funct.Mater.、Small、NanoRes.、Appl.Phys.Lett.、Chem.Commun.等期刊上，并被学术媒体Nanowerk、Graphene-Info和MaterialsViewsWiley做为研究亮点报道，被评价为“…全新的传感机制、石墨烯的高性能应用…”，“石墨烯的机电效应结合其它特性…促进了在高灵敏传感中的应用，…这些传感器的潜在用途包括柔性显示、智能服装、电子皮肤、体外诊断等，在可穿戴健康检测类设备上有较大的应用空间”。/ppbr//p

随着全球气候变暖，带动各行各业对温度的讨论和关注；人们对健康越来越重视；医疗领域中先进仪器设备的持续引入，温度传感器技术不断升级，不仅在精度、响应速度等方面得到了提高，还出现了更多的类型和功能。近期，苏州灵动佳芯推出一款非接触式红外体温传感器芯片ZT9799，采用量子阱红外光电探测技术，快速探测红外波段的光信号，完成红外波段光信号探测，转换为电信号并通过芯片内部的温度计算单元实现实时温度值计算，精度可以达到±0.1℃以内。产品特点1) 尺寸小，LGA封装 6PIN，仅为1.9mm x 2.3mm x 0.68mm；2) 功耗低：休眠模式在0.76μA，低功耗模式2.56μA@2HZ，高信噪比模式19.71μA；3) 响应速度快：最快可以20ms计算温度值@50HZ；4) 测量精度高：实验室测试校准后测试精度在0.1℃内(高精黑体精度达0.007℃)；5) 接口简单：通过I2C接口读取计算后的温度值(±0.1℃)，对于功耗要求高的场景，可以通过预设温度值，INT方式唤醒MCU读取温度值。应用场景高精度非接触式人体温度测量（医疗级别）家电产品温度检测应用可穿戴产品温度监控IOT、工业、仓储领域温度监控应用案例| 基于ZT9799温度传感器的耳温枪设计灵动佳芯用ZT9799组装了一个耳温枪DEMO，并进行了包括精度测试，热冲击测试以及真人测试等在内的各种场景测试。耳温枪精度测试灵动佳芯基于上述结构设计考虑，组装成耳温枪DEMO实际测试看测温效果，从实际测试情况来看，在35℃~42℃范围内测量精度在±0.1℃内，在这个温度之外测量精度控制在±0.3℃以内。耳温枪热冲击测试在抗热冲测试具有比较好的表现，能够满足医学红外耳温计标准要求。行业标准要求在60s内达到精度0.2℃，但灵动ZT9799可以在40s内达到精度0.1℃，测试速度及精度远高业内标准。耳温枪真人实际测试数据对比国外知名耳温枪做了对比测试，从测试结果上看，灵动佳芯温感测试温度与国外耳温枪测试结果数据一致，在国内自研自产以及性价比上更具优势！| TWS耳机温度传感器灵动佳芯针对TWS耳机增加温度传感器并进行测试。用高精度黑体作为被测物体，测试温度从35℃到42℃，测试数据显示，灵动ZT9799能保证测量精度在0.1℃范围内，达到医疗级别。| 智能手表温度传感器智能手表越来越普及，在可穿戴产品中，智能手表的佩戴时间相对比较长时间，增加温度传感器来检测人体温度是比较不错的产品类别。灵动佳芯推出的非接触式光学温度传感器，完美的解决了传统接触式温度传感器对测温时长及测温环境的限制，在智能手表上设计相对简单（温感芯片ZT9799 FPC软板固定在手表内壳上，在手表后壳上用硅平片作为光窗），对佩戴要求没那么严格，只要能保证红外温度传感器能对准手腕皮肤就可以实现精准体温测温。灵动佳芯简介苏州灵动佳芯有限公司总部位于江苏省苏州市高新区。以压电陶瓷/化合物有机压电材料开发，芯片设计，算法开发为核心，集材料研发、芯片设计、技术服务、生产于一体，与中科院达成长期技术合作。公司产品包括各类压电传感器，光学传感器整体解决方案。服务于机器人，智能穿戴，消费电子，车载，医疗等相关领域，致力于成为智能传感器解决方案领导者。

最近，浙江大学生物系统工程与食品科学学院IBE团队刘湘江、应义斌，信息与电子工程学院汪小知和农业与生物技术学院胡仲远，为植物联合发明一款穿戴式“电子皮肤”。时至今日，通过穿戴电子设备监测心率、脉搏等，已经成为健康管理的重要一环。　　这种植物可穿戴茎流传感器，通过将柔性穿戴电子技术应用到植物体表，成功在自然生长状态下，首次持续监测草本植物体内水分的动态传输和分配过程。同时，科研人员还发现植物果实生长与光合作用不同步的现象，这不仅改变人们长期以来对植物生长发育过程的基本认识，更将为作物高产育种及栽培技术研发提供新的思路。　　这项研究，近日刊发在《先进科学》上。　　柔性传感器实现植物生理监测　　众所周知，血液是维持人体生命活动的重要物质，通过血液循环能够把人体所需要的各种营养物质，运输到各个组织和器官。　　植物也有类似也“血液”的物质，被称为茎流，是植物在蒸腾作用、渗透势等内外部压力下茎秆中产生的上升液流。茎流也是植物水分、养分、信号分子运输的载体。因此，实现对茎流的长期实时监测就能够探究植物生长过程水养分分配、信号传导以及植物对环境的响应机制等奥秘。　　然而，现有的茎流检测方法多为大型侵入式探测器，在测量时会对植物造成物理伤害，而且仪器体积大限制了它们在草本植物上的应用。很长一段时间内，科学界没有一种方法可以在自然生长状态下长期监测植物茎流。　　为了解决这一难题，来自浙江大学的智能生物产业装备创新团队(IBE)、智能传感与微纳集成团队、蔬菜种质创新与分子设计育种团队开展了跨学科交叉研究，针对植物茎秆特殊的生理特性，利用芯片级的微纳加工工艺，制备了一种植物可穿戴式茎流传感器。　　这款传感器薄如蚕翼，厚度仅0.01毫米，重0.24克，如同“纹身”一样，能贴附在植物茎秆表面进行茎流监测。　　另一个工程难题是避免传感器对植物生理产生影响。研究团队通过特殊设计，使得植物正常生长发育所需的阳光、氧气、水和二氧化碳能够自由通过传感器，实现了传感器与植物的长期“和平共处”，最终实现在自然生长状态下长期观察茎流的目的。　　“这项工作为今后研制植物可穿戴传感器提供新的研究范式。”汪小知介绍，未来如何针对特定植物表面结构和生理特性，设计制备可穿戴传感器，如何评估传感器对植物生长和生理的影响，都可以从他们的研究中找到技术路径。　　发现西瓜生长竟在夜晚生长　　工欲善其事必先利其器，有了这么好的检测“传感器”，科研团队开展了一系列丰富的研究。　　浙大科研人员在西瓜茎干上几个关键位点部署了茎流传感器，长期无损的观察了水分在西瓜叶片、果实、茎秆等不同器官上的动态分配情况。通过对茎流数据的分析，研究团队首次发现了西瓜果实生长与光合作用不同步的现象。　　西瓜果实绝大部份是水(95%左右)，然而径流传感器测量发现：在白天只有极少部分水被运输入果实用于生长(5%)，绝大部份水被叶片蒸腾作用消耗掉 但是到了夜间，几乎所有的水分都被运输到果实，绝对茎流量相对日间增加了10倍。　　“白天积累的光合产物导致的渗透势差应该是夜晚径流激增的主要原因。同时，夜晚没有蒸腾作用消耗水分，促使大量径流输入到西瓜果实，从而实现了果实的重量增加与体积膨大” 胡仲远表示，这一发现也间接证明西瓜果实生长主要在夜间。　　这一发现改写了对于植物果实生长的传统认识。教科书中一般认为，植物生物量积累主要靠光合作用，而夜间以消耗生物量的呼吸作用为主。　　这个反常识性的发现不仅具有重要的科学价值，同时具有良好的应用前景。浙大科研团队表示，水是珍贵的农业资源，基于茎流对西瓜等耐旱作物体内水分运输和抗旱机理的解析，将为全球干旱地区的农业生产、节水灌溉、抗旱作物选育提供了新理论依据和技术支持。　　该研究受到国家自然科学基金、国家重点研发计划、浙江省重点研发计划的支持。

一、燃气表行业背景分析近年来，我国加快推进“煤改气”工程建设，天然气已经成为我国现代清洁能源体系的主体能源之一。到2020年，天然气在一次能源消费结构中的占比力争达到10%左右，到 2030 年，占比提高到15%左右。在这些燃气迅速发展的利好消息促进下，燃气计量行业将迎来巨大的发展契机。膜式燃气表因其技术成熟、质量稳定和价格低廉等优点，在我国城市燃气发展中得到广泛应用，随着计算机和微电子技术的发展，膜式表也逐步实现了智能化，目前在燃气计量行业仍然占据着主导地位。但膜式燃气表结构复杂、易磨损、易受管道介质温度压力等客观因素的影响，导致测量精度降低。热式（MEMS）燃气表是利用热传递原理测量燃气标准状况下流量的一种新型燃气计量器具，采用全电子结构，无机械运转部件，体积小、精度高。虽然可以针对特定天然气组分进行修正，但是从原理上还是易受多种不同气体组分影响，温度的影响修正也相对复杂，同时长期的污染物沉积使得MEMS芯片响应变慢影响精度，使得其应用受到限制。超声波燃气表以其非接触测量、无可动部件、无压力损失、极高的计量精度和可结合更多的智能化应用等优势，引起国内外的高度重视，是近年来燃气计量领域的开发热点。 二、超声波燃气表的研究与应用现状其实早在上世纪九十年代，英国、德国等国的多家燃气公司已陆续开发了超声波燃气表。受当时超声波探头、计时芯片、电子技术等的因素限制，价格还是非常高昂，无法与传统膜式燃气表竞争。进入二十世纪后，超声波燃气表的关键部件价格大大降低，迎来了超声波燃气表的快速发展。日本东京燃气公司于2003年7月开展了超声波燃气表的各种现场测试，于2005年率先安装了5000台超声波燃气表至用户家中，在2008年全面使用超声波燃气表。目前国际上的超声波燃气表技术主要来源于松下、西门子等公司，他们在超声波领域深耕多年，从流道结构、软件算法、超声波换能器及模块到整机，都有着诸多专利。虽然国内现有多家燃气表公司已开始研发超声波燃气表，但是大多数厂家还是使用松下的超声波燃气表传感器方案，也就是购买松下的电路板和超声波探测器，自己配套外壳组装成超声波燃气表。这样的模式使得国内厂家生产的超声波燃气表价格偏高，市场推广受到限制。我国燃气表产业生态已经基本建立，因此积极开展自主知识产权、可以满足燃气表规范要求的超声波气体流量传感器的技术研究，对于打破国外技术垄断、促进我国燃气表转型升级发展具有重要意义。 三、超声波燃气表用气体流量传感器核心关键（1）超声波换能器的自主研制。目前满足超声波燃气表计量要求的核心部件的超声波换能器基本都是进口，价格占总成本的40%。国产化的难点是其带宽以及高低温特性，既要保证较长的测试距离提高测试分辨率、较高灵敏度提高信噪比，还需要考虑不同温度下的测试漂移。 （2）燃气表的性能和稳定性问题。超声波燃气表由于无机械部件，理论上稳定性较传统膜式表要高很多，但膜式表在国内多年的使用中，已广泛被燃气表公司和客户接受。超声波燃气表如何在稳定性上达到燃气表公司的需求，打消燃气表公司的顾虑，是超声波燃气表迈向市场化的非常重要的一关。（3）气体污染问题。与膜式燃气表一样，由于超声波燃气表的常年运行，燃气中的粉尘或杂质会附着在超声波换能器上，影响换能器对信号的接收敏感度，从而影响燃气表测量准确度。（4）气源适应性问题。天然气密度比空气小，信号也较空气小；不同密度的气体通过超声波换能器后，其信号的波形会很不稳定。超声波信号传输会受传播介质、环境（温度、湿度、压力）以及管道内反射等各种因素影响，接收到的超声波信号通常存在着波形变化、幅值变化。因此，家用波燃气表要想进入家庭，并广泛使用，对气源的适应性是需要克服的最重要一关。 四、超声波燃气表用气体流量传感器技术特点四方光电公司自2008年开展对超声波气体传感器的研究以来，通过在超声波换能器、时间计量芯片以及时差自动计算方法、流程成分同时感知等领域取得突破，特别是在超声波氧气流量传感器、超声波沼气流量计等领域实现了规模化生产应用，具有较好的技术和产业基础。针对家用燃气表需要的超宽量程比、宽温度范围、抗污能力、脉动气流测量等特殊要求，开发成功满足超声波燃气表用的超声波气体流量传感器。（1）“L”型流道结构设计。超声波燃气表用超声波气体流量传感器采用“L”型流道设计，包括腔体、进气口、出气口及两个超声波换能器，通过将气室腔体的横截面设置为圆形，将超声波信号在第一个换能器安装孔和第二换能器安装孔之间的传播路径设置为“L”型流道，如图1所示。 图1. 燃气表用超声波气体流量传感器结构原理图传统超声波燃气表气体流量计量气室的“W”型发射流道，“V”型对射单通单流道以及“N”型对射单通单流道，都是通过超声波在流道内产生一次或多次反射而形成的路径以增加超声波声程，间接增大了换能器的有效距离，从而获得更高测量精度。但其缺点是通过反射后探测器信号较弱，信噪比降低，对换能器的要求很高。因此造成成本也较高。采用“L”型流道、圆形横截面的超声波燃气模块，克服了现有超声波燃气表气体流量计量气室管道的横截面积较大，气室体积较大，成本较高的问题，以及两个超声波换能器之间传播距离较短，降低测量结果准确性的问题。同时，还避免了被测气体中的污染物污染超声波换能器，从而影响检测结果准确性的问题。（2）用双阈值过零检测与数据选择技术。以时差法超声波气体流量计为基础，采用双阈值过零检测与数据选择算法技术，区别于超声波自动增益控制法，不对信号进行处理，通过关联幅值与飞行时间周期变化的关系，根据幅值判断飞行时间是否发生周期性变化，从实际测量得到多个结束方波脉冲对应的时间值中选择合适的结果，作为最终的飞行时间，从而精确计算气体流量。（3）自动调零算法。燃气表在温度、压力等外部因素变化条件下，对超声信号产生一定的影响，从而影响计量的时间差；此产生的时间差变化，可能只有ns级别，对高端流量几乎没影响；但对于低端流量，特别是Qmin，影响非常大，造成测量精度超过标准要求。另外，燃气表在无流量情况下的零点，可能受到超声波换能器零点的漂移影响，产生整体计量的漂移，对低端流量造成较大的影响，这是低端流量精度和稳定性超标最重要的原因。针对超声波换能器的零点漂移问题，在软件算法上，采用自动调零的处理算法，超声波燃气表采用可调整的零点，并根据超声波换能器的信号波动特点，软件上自动调整超声波燃气表的零点，保证在外部因素或内部因素作用下，超声波燃气表的零点随环境变化而适当做出调整，抵消由于零点漂移对低端流量产生的影响；同时，考虑电路整体对时间差值的影响，在软件算法上，补偿此部分对测量的影响。 五、超声波燃气表用气体流量传感器的应用基于专利的气体流量传感器硬件和软件核心技术，四方光电公司针对我国家用表以及五小工商户客户的需求，成功开发出超声波家用和商用燃气表。其核心传感器部件见图2：图2. 家用和商用超声波燃气表核心传感器部件解决核心燃气表气体流量传感器后，就可以利用以往具有的外壳、皮膜阀、电源管理等组装燃气表。图3是采用超声波核心流量传感器的G4燃气表。 图3. G4超声波燃气表(内置国产化核心流量传感器)根据燃气表的计量要求，进行了宽量程的燃气表误差特性以及耐久性实验。 图4. G4超声波燃气表典型误差曲线 图5. G4超声波燃气表耐久性误差曲线由于我国超声波燃气表的国家标准还处于征求意见稿阶段，因此借鉴了EN-14236欧洲有关“ultrasonic-domestic-gas-meters”标准进行完整的测试。除以上图示的基本试验，还进行了线性度、压损、高低温、交变湿热、耐粉尘、脉动流量等试验。试验表明基于超声波气体流量传感器核心模块的燃气表均满足燃气表的各项指标要求。作者简介熊友辉博士，教授级高工。中国科协九大代表、中国仪器仪表学会理事、分析仪器分会副理事长。主持过科技部重大科学仪器设备开发专项、工信部物联网专项、湖北省重大科技专项等多项国家和省市科技项目。现任武汉四方光电科技有限公司总经理。 公司简介武汉四方光电科技有限公司是一家专业从事气体传感器、气体分析仪器及物联网解决方案的国家高新技术企业，其全资子公司——四方仪器自控系统有限公司，以自主知识产权的核心传感器技术为依托，陆续推出了红外/紫外烟气分析仪、红外煤气分析仪、红外天然气热值仪、激光拉曼气体分析仪等气体成分分析仪器，并先后研制了超声波气体流量计、超声波燃气表核心传感器部件、智能超声波燃气表等燃气流量测量产品。四方光电通过了ISO9001、ISO14000、ISO18000、IATF16949等有关质量、环境、健康安全、汽车电子等体系认证，目前已与多家世界五百强企业建立长期配套合作关系。

据麦姆斯咨询报道，致力于为移动和消费类设备提供高光谱传感解决方案的领先供应商Spectricity，近日宣布完成1600万美元B轮融资，以进一步加快高光谱传感器的开发和大规模量产，用于从可穿戴到智能手机和物联网领域的大批量、低成本应用。　　高光谱传感可以使设备“看到”人眼无法看到的东西，例如用户的脉搏、血液中的氧气量或皮肤的水合作用等，高光谱成像仪还可以根据用户的肤色完美匹配化妆品，或者确定食物是否新鲜。 据称，Spectricity的专利光谱传感技术是目前世界上唯一一种能够使专业级高光谱传感器和成像仪解决方案小型化、低功耗至足以安装到智能手机或可穿戴设备中的技术。这项独特的技术有望将广泛的健康、化妆品、食品和增强现实应用放入用户的口袋或戴在手腕上。 Atlantic Bridge、Capricorn Fusion中国基金和上海半导体装备和材料基金（SSMEF）等全球领先投资者参与了Spectricity此轮融资，此前的A轮投资者imec.xpand和XTRION也继续跟投了本轮融资。此轮融资完成后，Spectricity的融资总额已经达到2400万美元。　　Spectricy首席执行官Vincent Mouret表示：“这是Spectricy的一个重要里程碑，也是我们为大众市场移动设备和应用提供芯片级高光谱传感器和成像仪解决方案的一个重要里程碑。新一轮融资将使我们能够大大加快产品的大批量制造，招募关键人才，并继续扩大我们的合作网络。”　　imec.xpand合伙人Peter Vanbekbergen说：“Spectricity的发展壮大，是基于imec开发的独特技术并在欧洲实现卓越半导体创新的一个重要案例。最好的公司大多从一个强大的技术基础开始，优秀的创始人们基于该技术朝着一个目标齐聚一堂，然后在专家投资团队的帮助下逐步取得成功。作为投资团队的一员，我们致力于为Spectricy提供独特的价值和关系网络。” 根据2021年3月发布的一篇关于紧凑型光谱仪市场的文章，到2024年，新兴的芯片级光谱仪年出货量将增长至超过3亿颗。新型光谱仪的尺寸将缩小至半导体芯片的尺寸。　　imec总裁兼首席执行官Luc Van den hove表示：“我很高兴看到Spectricy离开imec独立运营三年后，不断壮大并完成了第二轮融资。Spectricy的产品基于imec的独特技术，我们的研发部将继续保持与Spectricy之间的紧密联系，以使Spectricy的产品具有持久的竞争优势。”　　imec是纳米电子和数字技术领域的世界级研发和创新中心，经过在imec十多年的研究，imec研究工程师组成的一支团队在2018年成立了Spectricity。去年4月，半导体产业资深人士Vincent Mouret（首席执行官）、Pieter Vorenkamp（董事会主席、Broadcom前高级副总裁）加入了Spectricity，他们将有力帮助公司实现技术的产品化和规模化。　　关于Spectricity　　Spectricity是一家无晶圆厂半导体设计公司，利用低成本CMOS技术为大规模移动和消费类设备提供高光谱传感解决方案。Spectricity的专利光谱传感技术，通过将数据与设备中的其他成像和3D传感器融合，能够提供增强的实时数据、先进的用户环境接口以及大数据分析。Spectricity的微型传感器可以实现从皮肤健康到化妆品、农业、增强现实（AR）、食品分析等一系列前所未有的全新应用。

p style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "疫情期间红外传感器大放异彩，使得多家上市公司业绩成长超预期。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "日前，多家以红外传感器为主营业务的上市公司发布上半年业绩预告，受益于疫情期间下游需求大增业绩均实现大幅增长。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "森霸传感7月20日晚间披露业绩预告称，2020年上半年净利润预计为7,805.59万元至8,531.69万元，比上年同期增长115%至135%；7月14日，高德红外半年度业绩修正预告显示，预计净利润为4.78亿元-5.38亿元，同比增长220%-260%；6月15日晚，汉威科技发布半年度业绩预告，预计净利润1.13亿元-1.30亿元，同比增长30%-50%。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "当前热电堆红外传感器在公共卫生、安防监控、消费电子等领域的应用广泛，市场空间十分广阔。在此基础上，新型冠状病毒肺炎疫情的爆发为测温仪带来大量需求。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "“该需求并不是短暂脉冲式的，预计会延续到2021年。”东兴证券分析师刘奕司指出：“由于我国人口和城市众多，因此后续国内对于各类测温仪，特别是自动大型设备的需求会贯穿全年，甚至会到明年。另一方面，我国红外测温设备企业产品价格低廉，性能优越，在满足国内需求的同时，海外对于其产品的需求也不容忽视。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "中商产业研究院编制的《中国红外传感器行业市场前景及投资研究报告》显示，手持红外测温仪市场需求超常释放，2020年产量预计达65万台。与此同时，全自动红外测温仪将在2020年达到6万台。/pp style="margin: 0px auto text-rendering: optimizelegibility padding: 0px max-width: 655px color: rgb(83, 83, 83) font-family: " microsoft="" white-space:="" background-color:="" text-align:="" text-indent:="" line-height:=""strong激增的民用市场/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "全球传感器市场快速发展，热电堆红外传感器的市场需求迫切。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "从需求端来看，随着适用场景和应用范围的不断扩大，红外热像仪在民用市场的消费额保持着很快的增长速度。根据Maxtech international以及北京欧立信咨询中心数据预测，2020年全球传感器市场规模有望达到2580亿美元，其中民用红外市场规模达56.01亿美元，同比增长11.11%。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "同时，受疫情的影响，下游应用市场对热电堆红外传感器的需求十分迫切。据预测，到2023年全球民用红外市场规模将达74.65亿美元。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "从供给端来看，虽然民用红外热像仪的厂商众多，但是市场份额相对集中。根据 Yole 的统计，2019年中国内部仍然以森霸传感、高德红外等少数几个公司为主导，市占率超过全国总消费额的70%。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "根据西部证券分析师邢开允的测算，在假设手持式红外体温枪渗透率分别为30%、50%、70%的情况下，分别对应手持红外设备需求为2.6、4.3、6.0亿台。假设热电堆型传感器价格为每颗10元，对应市场空间分别为25.7、42.8、60.0 亿元。市场空间总体较大。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "值得注意的是，相比疫情暴发前的行业正常需求，疫情的暴发致使额温枪及耳温仪客户端的订单需求暴涨，带动红外温度传感器供应紧张。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "彼时，2月中下旬，额温枪曾一枪难求，从100元/支的价格炒到了500~600元/支。武汉某红外仪公司一位职员告诉21世纪经济报道记者：“订单数量曾涨到红外传感器厂商从未预期过的数量。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "以杭州晶华微电子有限公司为例，其在疫情期间红外测温传感器订单量就翻了十几倍。晶华微总经理罗伟绍博士介绍道：“目前红外测温芯片市场需求巨大，晶华微收到的客户订单数量日益攀升，年初开始发货给客户，不到两个月就已完成去年全年的销售任务。”/pp style="margin: 0px auto text-rendering: optimizelegibility padding: 0px max-width: 655px color: rgb(83, 83, 83) font-family: " microsoft="" white-space:="" background-color:="" text-align:="" text-indent:="" line-height:=""strong新产品竞逐/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "随着下游物联网产业的快速发展，我国传感器技术取得了长足进步，与发达国家的差距正在缩小。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "据高德红外7月21日发布的公告，全资子公司武汉高德微机电与传感工业技术研究院有限公司将投资设立孙公司武汉卓芯科技有限公司，旨在依托现有的红外核心芯片等相关方面的技术创新构建面向人工智能、自动驾驶、智慧安全支付等领域的微机电系统应用制造平台，实现微机电系统产业集群。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "对此，武汉高德智感科技有限公司副总经理王鹏公开表示：“国内的需求逐步转向常规化，都不是那种紧急的需求了，所以说就把以前放了两个月的常规的产品线，都转入了正式开发阶段。同时也加快了新产品的研究，主要从核心底层芯片的开发，以及算法、图像处理、电器的可靠性等方面来做，都有了很大的提升。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "而汉威科技在疫情后则以传感器为核心，形成了“传感器+监测终端+数据采集+空间信息技术+云应用”的物联网解决方案，公司也表示红外热电堆传感器正在积极向消费电子类产品进行研发布局。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "汉威科技董秘办表示：“目前热电堆产品市场价格相较高峰期有所回落，但仍然保持了一定的订单量水平，由于疫情未来还存在一定不确定性，目前预测公司全年销量订单方面言之尚早。公司的其他业务板块，如智慧城市、工业安防、智慧环保等业务随着国内复工复产的推进，也都在持续加快项目落地和市场拓展，现已恢复原有经营水平，订单情况保持良好，对下半年的经营充满信心。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "但传感器行业本身技术壁垒高、投资大、周期长、产业链复杂。这也就是说，生产一颗传感器需要从研发、设计、制造、封装、测试、软件、芯片到最后的系统应用，每一道工艺都彰显了高科技，也意味着高难度。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "在未来5年，随着红外仪市场需求的快速增长，可以预期包括森霸传感、高德红外在内的红外传感器供应商将不断增加产能。但总体而言，由于红外仪的研制与生产的技术难度较大，新产品的研制周期较长，其它行业的资本难以进入该行业。因此，红外仪市场的供给不可能在短期内再次急速扩张，市场竞争更多的是体现在各个公司间新产品开发方面的竞争上。/ppbr//p

近年来，数字经济的发展浪潮席卷全球，发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深都前所未有。数字经济对于每个人、每个组织都是一次巨大的机会，也推动商业模式、商业蓝海、娱乐方式、用户体验的深刻变革。党的二十大报告提出，加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群。在数字经济时代，如何进一步让大众提升数字经济素养和数字经济知识就显得尤为重要。近日，由数字经济学家陈晓华与沐盟集团董事长吴家富共同主编的《数字经济大变革》正式出版，本书围绕数字经济这一核心主题，从数字经济的发展历史、数字经济的本质和原理、数字经济发展所面临的机遇与挑战、数字经济的三个核心要素、数字经济与产业发展等几个方面对这一轮数字经济革命进行了全面的、系统性的阐述。其中在数字经济与产业发展部分，加入了新能源、生物医药及智能科技领域公司数字化转型的实际案例和解决方案，印证了数字经济的变革深入到各行各业，实现数字化转型是企业加速发展的必由之路。同时本书还邀请到第一届国务院国有重点大型企业监事会主席-谢钟毓为本书做序，在此特别感谢谢老对本书编写的大力支持，谢老在序言中表示：《数字经济大变革》一书是作者在数字经济领域多年积累成果的呈现，本书基于新一代信息技术与实体经济的深度融合探索、发展数字经济与重构治理模式提出宝贵的经验，涵盖多项该领域典型企业的实践案例，对研究中国数字经济理论体系与政府企业数字化转型实践都具有一定的借鉴和指导作用，也衷心希望更多专家学者共同参与到这项伟大事业之中，为推动中国数字经济高质量发展贡献自己的力量。《数字经济大变革》的出版是对数字经济普及以及数字化转型发展的重要理论支持，全面解读未来十年数字经济对企业和个人的影响：对个人而言，如何把握数字经济带来的成长机会；对企业和组织而言，如何把握数字经济带来的未来发展机会；对国家和社会而言，如何在数字经济的浪潮下实现可持续发展，这些问题都将在本书中寻找到对应的解决方案。数字经济被称为第五次财富发展的风口，前四次分别是下海、发股、房改、互联网，而当前是发展数字经济最好的机遇，随着数字经济规划的出台，涌现出一条价值十万亿的产业，数字经济核心产业增加值将占到GDP总量的10%以上，这个10%必然意味着数字经济将达到史无前例的高度。当前国内大多数传统产业产能过剩、消费疲软，必须需要通过数字技术提高生产率，从而出现新的财富增长点，无论是对于投资还是消费，都是一次重要的机遇。希望每个人都可以从本书中有所收获，真正做到读懂数字经济，把握时代脉搏。请在小程序里购买。#小程序://京东购物/ZixbrJSJDL2yh3b

近日，来自山西大学激光光谱研究所、光学协同创新中心，-巴里大学和巴里理工大学跨校物理系波利森斯实验室的联合研究团队发表了《Ppb级中红外石英增强光声传感器，用于使用T型音叉调谐探测DMMP》论文。二甲基甲基膦酸酯（DMMP）被广泛认为是最具代表性的模拟物，已开发并广泛用于DMMP检测的各种气体分析技术。气相色谱（GC）和质谱（MS）分析可以高敏感地鉴定不同的有机磷化合物，但它们在原位监测方面具有几个缺点，包括昂贵和耗时。此外，色谱分析必须由熟练的人员在专门的实验室中进行，不适合小型化。相比，光声光谱（PAS）是DMMP气体水平监测最有前景的技术之一，因为它具有高灵敏度、选择性和快速响应的优势。作为PAS的一种变体，石英增强光声光谱（QEPAS）技术自2002年首次报道以来迅速发展，其中超窄带石英调谐叉（QTF）与两个作为锐利共振声学换能器的声学微共振器（AmRs）在声学上耦合，用于检测声音信号，而不是传统的宽带麦克风。与体积超过10 cm3的传统光声池相比，小体积的QTF更有利于DMMP检测设备的小型化和快速响应。此外，QEPAS技术的显著特点是激发波长的独立性，这意味着可以使用相同的光谱声学器测量具有不同特征吸收光谱的痕量气体。DMMP在9–11.5 µ m的中红外区域显示出强烈的光吸收特征，因此使用高性能中红外量子级联激光器（QCLs）可以在理论上实现高灵敏度的检测。然而，中红外QCL输出光束通常具有较大的发散角，这使得将中红外激光束耦合到具有300微米叉间距的QTF中成为巨大的挑战，因为任何误散射光束击中QTF都会产生大的背景信号。在本研究中，我们展示了种基于定制T型QTF和中红外量子级联激光器（QCL）的小型化集成QEPAS DMMP传感器。T型QTF的叉间距为0.8毫米，具有约15,000的高品质因数，避免了由误散射光引起的背景信号，从而在ppb水平上获得最佳检测限。通过使用掺入DMMP的真实室外空气对传感器进行测试，以验证其有效性。实验部分：检测波长和光学激发源的选择强有力的靶向吸收带对于DMMP检测至关重要，因为实际应用需要具有亚百万分之一灵敏度的传感装置。由于其高输出功率、紧凑性和窄的光谱线宽，QCLs在中红外光谱区域已成为最多功能的半导体激发源。考虑到激发波长和激光源的大小，宁波海尔欣光电科技有限公司为该实验提供了一个发射波长为9.5 µ m，线宽为2 MHz的QCL激光器（QC-Qube 200831-AC712）作为DMMP-QEPAS传感器的激发源，其输出功率稳定性2%，一个具有极低电流噪声和温漂的QCL激光器驱动电路（QC750-Touch&trade ），在室温下操作，以稳定发射波长。通过激光驱动电路将QCL的温度设定为25.5℃。如图2所示，所使用的QCL激光器的输出波长是驱动电流的函数，并且其波长调谐范围落在所选吸收带中（图1中的绿色框区域）。图2中绘制了QCL激光器的平均功率与驱动电流之间的线性关系，表现出良好的线性关系。此外，该激光源的小尺寸是一个显著特点，外部尺寸约为300 cm3（65 × 65 × 70 mm3），使激光源能够实现紧凑的气体传感器。Fig. 1. Absorption spectra of 1-ppm DMMP/N2 gas mixture (red) obtained by the FTIR spectrometer and absorption spectra of 300-ppm H2O (blue) and 5- ppm CO2 (orange) based on HITRAN database. Inset: DMMP absorption band in the range of 1040–1065 cm&minus 1 and wavelength tuning range of the used QCL laser.Fig. 2. QCL emission wavelength and output optical power as a function of driving current in amplitude modulation operating mode with a duty cycle of 50 %. QCL laser: HealthyPhoton, QC-Qube QCL laser driving circuit:: Healthy Photon, QC750-Touch&trade 结论基于QEPAS的传感器由于其波长独立性具有很高的多功能性，这使得通过替换激光源可以检测各种神经毒剂。在本研究中，首次开发了一种紧凑尺寸和可靠性能的ppb级QEPAS DMMP传感器。选择了9.56 µ m的激发波长，这是最强的DMMP吸收带，不受H2O和CO2的干扰。优化了主要系统参数，包括激光激发功率、气体压力和调制频率。最终，在0至1.5 ppm范围内验证了传感器的线性，并在300毫秒的积分时间下实现了6 ppb的最低检测限。我们使用真实室外空气作为载气检测了500 ppb的DMMP，并获得了与以零气作为载气时相同的信号幅度，从而验证了传感器的高选择性。参考Ppb-level mid-IR quartz-enhanced photoacoustic sensor for sarin simulant detection using a T-shaped tuning fork, Sensors & Actuators: B. Chemical 390 (2023) 133937, https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.133937

今年春节假期（1月31日至2月6日）高速公路将继续实施7座以下小型客车免费通行的政策届时堵车又要“如期而至”源于网络，侵删随着国内智能交通系统的不断发展智能交通传感器为解决堵车问题做出了巨大贡献今天，小菲就来给大家推荐三款FLIR智能红外交通传感器一起来看看它们是如何在交通领域发光发热~堵车的原因造成堵车的原因有很多，除去路面施工或一些突发及特殊状况，主要有以下几个原因：1. 红绿灯是造成交通拥挤的主要原因。等待红灯排队的每一辆车都有各自加速的过程，因为加速不同时，所以车与车之间就存在间隔。因此降低了所有车通过红绿灯的效率。2. 交通事故容易造成交通堵塞。3.交通流波动很容易造成堵车。车辆形成的车流叫交通流，在一个连续交通流系统中，本来是一个小的扰动，就像道路上有个小坎儿，或司机开了一下小差然后轻触刹车，就很容易造成拥堵。要想解决道路拥堵问题可以试着从这三个方面来突破让小菲用案例给你解说下FLIR智能交通红外传感器是如何应用哒~智能控制交通信号灯FLIR的智能交通传感器可优化十字路口的交通信号灯配时，缓解城市交通拥堵。此外，FLIR交通传感器还有助于优化行人和骑车人的交通流量，改善他们在繁忙交通场景中的安全问题。FLIR ThermiCam AI 是一款面向复杂城市环境交通监测的智能红外成像传感器，用于可靠地检测和区分道路的使用者。ThermiCam AI 配备了基于25年以上交通检测经验的AI算法以及同类的红外成像，能够提供连续的视频流和数据采集，让城市更加安全、更加高效。基于边缘计算的高级AI技术能够在任何光照条件下追踪目标，进而高效地区分和采集机动车、非机动车和行人的详细数据，用于做出更好的城市规划决策。案例分享：交通拥堵问题难治理？FLIR人工智能交通传感器轻松解决减少交通事故，提高安全性快速识别和响应道路上和隧道中的交通事件是任何高效交通管理系统必须具备的能力。FLIR交通用红外热像仪和传感器能够在富有挑战性的光照和天气条件下可靠地检测交通事件，包括碰撞、停驶车辆和逆行车辆，这就使得十字路口、人行横道和隧道变得更安全、更有效。FLIR ThermiCam V2X是一款集成V2X技术的智能红外传感器，采用多核处理器架构，可同时支持红外检测和V2X消息处理。V2X基于车辆和基础设施之间的通信，从而警告驾驶员可能导致碰撞的潜在危险情况，例如前方存在刹车困难的车辆，使他们能够相应地调整速度并以更省油的方式驾驶。车载装置和路边装置（车辆和基础设施）不断发送和接收信息。V2X在为连接驾驶和自动驾驶铺路方面也起着重要作用。案例分享：德国汉堡成功优化城市交通，FLIR智能红外交通传感器“功不可没”！交通数据分析，智能规划线路FLIR的热分析和可视化分析能生成有价值的交通数据，包括停车线处或交叉口之间的计数、占用率和分类。FLIR传感器将监测数据和车流数据上传到云端，根据连续的数据流生成详尽、直观的报告。通过FLIR智能红外传感器得到的分析结果，有助于做出明智的城市规划决策，从而减少事故易发区域和交通瓶颈。FLIR ThermiCam2是一款智能红外传感器，可以检测车辆、骑行者和行人，实现动态交通信号控制和数据采集。集成Wi-Fi技术，可同时进行红外检测、旅行时间和延迟时间计算。ThermiCam2依靠热能工作，不依赖光，因而能实现24/7全天候交通流监控，还可以在夜间、眩光和恶劣天气条件下检测道路使用者。ThermiCam2通过Acyclica云平台融合数据，生成高分辨率、高质量的十字路口数据，然后智能分析系统将数据转化为有意义的交通洞见，还可帮助人们了解交通控制系统的性能。案例分享：交通事故频发？FLIR ThermiCam传感器助力保障新西兰骑行安全FLIR热像仪、传感器和软件彻底改变了世界各地的道路交通管理方式我们久经现场验证的独特解决方案可帮助世界各地的汽车、行人和自行车在复杂的城市环境中安全平稳地行驶FLIR智能交通红外传感器让我们回家的路更畅通一点~小菲祝大家回家顺顺利利虎年大吉，阖家团圆！

道路交通，是城市的血液循环系统，正所谓道路兴则城市兴，交通安则民心安。然而，随着经济社会的发展，交通拥堵、市民“出行难”等“城市病”，也困扰着各地的公安交管部门，成为影响人民群众获得感、幸福感的重要因素。目前，智能交通系统（ITS），被看作是缓解交通拥堵、提高交通安全性、改善交通污染程度的重要技术手段。今天，小菲就来给大家说一个FLIR红外传感器帮助德国汉堡优化城市交通管理的案例，我们从中可以得到哪些启发呢？01:交通拥堵严重，亟需科学改善汉堡是德国的第二大城市，也是该国北部的主要港口城市，通过易北河与北海相连。汉堡声名远播，正迅速成为德国最创新精神的智慧城市。为应对畅通和可持续发展挑战，该市已启动60余项智慧城市计划。根据导航技术公司TOMTOM 2018年对德国城市进行的一项调查，汉堡的拥堵情况超过德国任何其他城市，甚至超过柏林。该研究显示，2018年，汉堡的通勤者在33%的驾车路途中都会遇到交通拥堵，这意味着驾车者每年因交通拥堵平均损失113小时。汉堡深感时间紧迫，希望能早日解决畅通问题。深入了解城市交通状况有助于汉堡减少拥堵作为欧洲具雄心的智慧城市项目之一，德国汉堡决定迎难而上，直面在城市交通和可持续性发展领域面临的诸多挑战。为了更好地了解城市状况，汉堡坚定地选择了交通数字化方案。采集交通数据，科学规划交通汉堡市政府相信，可以通过更好地了解交通状况来缓解拥堵问题。城市里哪些地方交通畅通，哪些地方经常堵车？如何交通分流才有意义？道路工程对交通畅通性有何影响？基于此类交通数据，汉堡交通管理局希望能更好地预测交通流量，更合理地进行实时决策。为了满足对高质量交通数据的迫切需求，汉堡市交通控制和基础设施公共服务提供商Hamburg Verkehrsanlagen GmbH (HHVA)采购了3,000多台FLIR红外传感器，用于车辆和自行车检测，并计划到2021年底全部安装在交通灯和路灯上。根据道路交通的繁忙程度，这些FLIR红外传感器可以帮助交通信号控制机（近乎）实时地调整交通信号。此外，海量交通数据还可以帮助交通管理者改善长期规划，减少拥堵。汉堡将在交通灯和路灯上安装3,000多台FLIR红外传感器，用于采集车辆和自行车数据其中，汉堡市选择FLIR ThermiCam2智能红外交通传感器用于车辆和自行车的检测。FLIR ThermiCam2在工作时不需要光线，而是利用车辆和骑行者散发的热能。这样，红外传感器就能远距离地检测车辆和自行车，即使光线不足、天气恶劣、漆黑的夜间也能应付自如。想要了解更多信息，扫描下方二维码领取：汉堡市HHVA使用FLIR的Thermicam2 V2X让救护车、公交车等特殊车辆实现了实时信息交互，将特殊车辆安装了OBU（车载单元），这样等它们驶近路口时，路侧的FLIR Thermicam2 V2X通过无线通讯获取到车辆即将到达停车线的信息，随机将绿灯请求信号发送给交通信号机，实现特殊车辆信号优先。此外，FLIR Thermicam2 V2X可以检测和跟踪进入路口等待区的行人和自行车并获取其地理坐标的位置信息，感知信息通过无线通讯传输给即将右转的公交车，避免公交车司机由于视觉盲区导致人车相撞的事故。FLIR Thermicam2 V2X智能红外传感器既完成了采集交通数据的任务，还扮演着车路协同RSU（路侧单元）的角色！想要更详细的了解它，扫描下方二维码：FLIR红外传感器采集的数据都可以被发送到云端平台——汉堡城市数据平台，使用户能实时评估数据。作为该平台的用户之一， 汉堡交警可以使用这些数据来优化交通信号灯的控制，加快了解决异常拥堵、道路施工等交通问题的速度。选择FLIR智能红外传感器的优势0124/7全天候红外监测，还保护用户隐私 FLIR智能红外传感器还能轻松解决普通可见光相机难以应对的阴影和强烈阳光的问题。如此，这意味着汉堡可以在各种条件下全天24小时密切监控各个交叉路口。汉堡可以在任何天气条件下全天24小时密切监控交叉路口的交通流另一个重要优势在于，FLIR红外传感器不存在隐私问题，而这正是可见光相机面临的主要障碍。尽管FLIR红外传感器能提供足够的细节用于分辨车辆类型（FLIR ThermiCam2可以区分5种车型）， 但它们无法看到驾驶员面部或车牌，很好地保障了市民的隐私。02收集车辆数据，合理规划停车管理FLIR红外传感器将用于两个独立的数据采集项目，两个项目都将在城市数据平台上进行管理。大多数红外传感器将用于采集汉堡大约420个交叉路口的机动交通数据。计划在每个交叉路口安装多台FLIR红外传感器，监控每个可能方向的交通流量。FLIR传感器能采集交通数据，包括流量、速度、占用率、车头时距、车间距和车型分类（包括乘用车、卡车和自行车）。可以分别为每个车道和每个车型提供综合交通数据。借助所有这些信息，交通管理者能更准确地预测交通流量，模拟交通流量发展，增减车道，更合理地做出停车管理决策等。FLIR红外传感器可以区分乘用车、卡车和骑行者03汇集自行车信息，预计重大活动影响安装在45盏路灯上的FLIR红外传感器将融入全汉堡自行车交通计数网络项目，收集自行车交通数据。这些红外传感器安装在市中心的重要自行车道、主要入口路线以及易北河过河点上（因过河点较少，这些点非常拥堵）。安装在45盏路灯上的FLIR传感器将融入全汉堡自行车流量计数网络项目，收集自行车流量数据汉堡城市道路网络中计数点在位置上经科学研究，能帮助有关部门调查天气、公共假期、重大活动、建筑工地、交通分流等因素对自行车流量的影响。据市政府官员称，使用FLIR红外传感器计算自行车交通流量具有突出的效率和成本效益优势。过去，自行车是通过地磁线圈、光学传感器甚至手动计数进行统计，而FLIR红外传感器可以安装在现有的照明基础设施上，可以24/7全天候监控自行车流量。04保障交通流畅，减少城市污染分布于汉堡各点的3,000多台FLIR红外传感器将帮助交通管理局预测交通状况，减少拥堵，并就道路工程或交通分流做出更合理的决策。不过，保持交通流量畅通还有一个好处，那就是可以减少闲置交通，从而改善城市的空气质量。德国政府已采纳欧盟清洁空气倡议，该倡议针对德国城市未来十年如何改善空气质量制定了严格的指导方针，FLIR ThermiCam2与ThermiCam V2X智能红外交通传感器帮助汉堡和德国实现这一目标。

近日，来自中国科学院安徽光学精密机械研究所、先进激光技术安徽省实验室、中国科学技术大学、法国滨海大学大气物理化学实验室联合研究团队发表了《基于钕铁硼环形磁体阵列的双中红外波长法拉第旋转光谱NOx传感器》论文。Recently, the joint research team from Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, HFIPS, Chinese Academy of Sciences, Advanced Laser Technology Laboratory of Anhui Province, University of Science and Technology of China, Laboratoire de Physicochimie de l′ Atmosph`ere, Universit´ e du Littoral C&circ ote d′ Opale, published an academic papers Dual mid-infrared wavelength Faraday rotation spectroscopy NOx sensor based on NdFeB ring magnet array.氮氧化物（NOx，包括二氧化氮（NO2）和一氧化氮（NO））是对流层臭氧的重要前体，同时也影响羟基和过氧基自由基的浓度。大多数气态化合物在被氧化和从空气中去除或转化成其他化学物质时，都会直接或间接接触到NOx。在典型的羟基自由基水平下，NOx的寿命取决于季节和光化学反应速率，通常为几小时。根据IPCC第六次评估报告，NOx的排放导致净正向变暖，因为它既形成短期臭氧（变暖），又破坏环境甲烷（冷却）。此外，NOx还导致酸沉降以及化学烟雾和气溶胶的形成。NO和NO2在大气光化学反应中起着核心作用，针对它们的检测有助于理解这两种气体的来源和去向，以及研究陆地生态系统与大气之间的NOx交换通量。Nitrogen oxides (NOx, the sum of nitrogen dioxide (NO2) and nitric oxide (NO)) are important precursors of tropospheric ozone, and they also influence the concentration of hydroxyl and peroxyl radicals. Most of the compounds that are oxidized and removed from the air or converted to other chemical species are in direct or indirect contact with NOx. At typical hydroxyl radical levels, the life time of NOx depends on the season and the photochemical reaction rate, which is typically a few hours. According to the IPCC sixth assessment report, the emissions of NOx result in net-positive warming from the formation of short-term ozone (warming) and the destruction of ambient methane (cooling). Additionally, NOx contributes to acid deposition and the formation of chemical smog and aerosols. Since NO and NO2 play a central role in atmospheric photochemical reactions, their simultaneous detection helps to understand the sources and sinks of these two gases, in addition to studying the NOx exchange fluxes between terrestrial ecosystems and the atmosphere.化学发光检测（NO + O3 → NO2 + O2 + hν）是测量NOx的传统方法。在通过化学发光反应（Mo + 3NO2 → MoO3 + 3NO）测量之前，NO2首先需要在高温（~325°C）下转化为NO。虽然这种方法被广泛使用，但其他氧化氮化合物，如过乙酰亚硝酸酯（PAN）和硝酸（HNO3），可能会在测量NOx浓度时引起交叉干扰。同时，这种方法不能区分NO和NO2。红外吸收法也可用于测量NO和NO2。在这种方法中，通常需要通过转化器将NO2还原为NO。由于NO和NO2是顺磁分子，法拉第旋转光谱（FRS）可以用作实现其高度敏感和选择性检测的潜在方法。FRS通过检测气态介质在纵向磁场中引起的光偏振状态的变化，实现对物种浓度的高灵敏度检测。该方法通过测量光学色散实现气体浓度的检测，因此其动态测量范围比基于比尔-兰伯定律的吸收光谱（动态范围上限≤10%）更大。FRS的另一个重要优势是它对于抗磁性分子（如水和二氧化碳）具有较强的抗干扰能力，从而使其具有高样品特异性。Chemiluminescence detection (NO+O3→NO2+O2+hν) is the conventional method for measuring NOx. NO2 first needs to be converted to NO at high temperature (~325 ◦ C) before it can be measured by chemiluminescence reaction (Mo+3NO2→MoO3+3NO). Although this method is more widely used, other oxidized nitrogen compounds, such as peroxyacetyl nitrate (PAN) and nitric acid (HNO3), can cause cross-interference in the measurement of NOx concentrations. Simultaneously, this method is non-selective in discriminating between NO and NO2. The infrared absorption method can also be used for NO and NO2 measurements. In this method, NO2 usually needs to be reduced to NO by the converter. As NO and NO2 are paramagnetic molecules, Faraday rotation spectroscopy (FRS) can be used as a potential method to achieve their highly sensitive and selective detection. FRS enables highly sensitive detection of species concentrations by detecting changes in the polarization state of light induced by a gaseous medium immersed in a longitudinal magnetic field. This method realizes the detection of gas concentration by measuring optical dispersion, so it has a higher dynamic measurement range than absorption spectroscopy (dynamic range upper limit ≤10%) based on Beer-Lambert law. Another significant advantage of FRS is that it is reasonably immune to diamagnetic species (e.g., water and carbon dioxide), which allows it to exhibit high sample specificity. 大多数这些报道的FRS传感器使用螺线管提供外部纵向磁场，从而导致能耗高和产生过多焦耳热。同时产生目标磁场所需的高电流交流电路会产生不受控制的电磁干扰（EMI），通常会降低FRS传感器的长期稳定性。此外，当前报道的FRS传感器只能在吸收池中进行单组分测量，不能满足复杂环境中同时进行多组分测量的需求。Most of these reported FRS sensors use solenoid coils to provide an external longitudinal magnetic field, which makes them suffer from high power consumption and excessive Joule heat generation. The high-current alternating current circuit required to generate the target magnetic field produces uncontrolled electromagnetic interference (EMI), which usually deteriorates the long-term stability of the FRS sensors. In addition, the currently reported FRS sensors are only capable of single-component measurements in the absorption cell and cannot meet the demand for simultaneous multi-component measurements in complex environments.在本研究中，提出了一种新型的低能耗FRS传感器，基于钕铁硼（NdFeB）环形磁体阵列，实现在单个吸收池中同时检测NO和NO2。分析了同轴双波长赫里奥特池（DWHC）的环形磁体阵列的磁场分布特性。使用两台室温连续波中红外量子级联激光器（QCL），波长分别为5.33 µ m（1875.81 cm&minus 1）和6.2 µ m（1613.25 cm&minus 1），同时探测DWHC内的磁光效应。通过对激光波长进行高频调制，有效抑制了1/f噪声。优化了双波长FRS NOx传感器的性能，包括调制幅度、调制频率、样品气压和分析器偏置角。本研究提出的FRS传感器为现场可部署的微量气体检测设备提供了理想解决方案。宁波海尔欣光电科技有限公司为此研究提供了HPPD-M-B 前置放大制冷一体型碲镉汞（MCT）光电探测器，用以分别检测2个激光束。In the present work, a novel low-power FRS sensor based on a neodymium-iron-boron (NdFeB) ring magnet array was proposed to achieve simultaneous detection of NO and NO2 in a single absorption cell. The magnetic field distribution characteristics of a ring magnet array coaxial to a dual-wavelength Herriott cell (DWHC) were analyzed. Two room-temperature continuous wave mid-infrared quantum cascade lasers (QCL) with wavelengths of 5.33 µ m (1875.81 cm&minus 1) and 6.2 µ m (1613.25 cm&minus 1), respectively, were used simultaneously to probe magneto-optical effects within the DWHC. The 1/f noise was effectively suppressed by high-frequency modulation of the laser wavelength. The performance of the dual-wavelength FRS NOx sensor was optimized with respect to modulation amplitude, modulation frequency, sample gas pressure, and analyzer offset angle. The FRS sensor proposed in this work provides a preferable solution for field deployable trace gas detection equipment. The laser detected by two TEC-cooled mid-infrared thermoelectrically cooled mercury-cadmium- telluride (MCT) photodetectors (Healthy Photon, model HPPD-B- 10–150 K).(a) Schematic diagram of the dual mid-infrared wavelength FRS NOx sensor based on a NdFeB ring magnet array (b) Optical layout of the FRS NOx sensor.thermoelectrically cooled mercury-cadmium- telluride (MCT) photodetectors (Healthy Photon, model HPPD-B- 10–150 K),结论本研究开发了一种基于NdFeB环形磁铁阵列的双中红外波长FRS传感器，用于同时检测NO2和NO。在光学路径长度为23.7米，积分时间为100秒的条件下，NO2和NO的检测限分别为0.58 ppb和0.95 ppb。高频激光波长调制与外部静态磁场相结合，最大程度地减小了低频噪声对FRS信号的影响。基于有限元方法分析了使用的永磁体阵列的磁场分布特性，帮助确定与其耦合的吸收池长度。采用双波长赫里奥特池放大两种不同偏振光波长与氮氧化物分子之间的相互作用，从而实现了在单个吸收池内对两种顺磁分子的高灵敏度检测。本文提出的FRS NOx传感器在大气环境监测或生态系统NOx通量观测等领域，具有进一步发展成为便携式、可在实地使用的仪器的巨大潜力。Conclusion In this work, a dual mid-infrared wavelength FRS sensor based on a NdFeB ring magnet array was developed for the simultaneous detection of NO2 and NO. The detection limits for NO2 and NO were 0.58 ppb and 0.95 ppb, respectively, at an optical path length of 23.7 m and an integration time of 100 s. High frequency laser wavelength modulation was combined with an external static magnetic field to minimize the effect of low frequency noise on the FRS signal. The magnetic field distribution characteristics of the used permanent magnet array were analyzed based on the finite element method, which helped to determine the length of the absorption cell coupled to it. A dual-wavelength Herriott cell was used to amplify the interaction between two different wavelengths of linearly polarized light and nitrogen oxide molecules, thus achieving highly sensitive detection of two paramagnetic molecules within a single absorption cell. The FRS NOx sensor presented in this work shows great potential for further development into a portable, field-deployable instrument with applications in atmospheric environmental monitoring or ecosystem NOx flux observation. (a) Schematic diagram of a dual-wavelength Herriott cell (DWHC) with a NdFeB ring magnet array (b) Characteristics of the magnetic inductance line distribution around a NdFeB ring magnet array (c) Ray tracing results in a DWHC (d) Spot distribution on a concave mirror.Optimization of laser modulation frequency for the dual mid-infrared wavelength FRS NOx sensor.Optimization of laser modulation amplitude for the dual mid-infrared wavelength FRS NOx sensor.(a), (b) Measured FRS NOx signal as a function of analyzer angle (c), (d) Calculated FRS NOx noise as a function of analyzer angle (e), (f) Calculated SNR as a function of analyzer angle.Measured FRS NOx signal amplitude as a function of sample pressure.(a) , (b) FRS signals for different concentrations of NOx (c), (d) Linear dependence of FRS signal amplitude as a function of NOx concentration.Allan deviation plot of the dual mid-infrared wavelength FRS NOx sensor.Reference:Yuan Cao, Kun Liu, Ruifeng Wang, Guishi Wang, xiaoming Gao, Weidong Chen，Dual mid-infrared wavelength Faraday rotation spectroscopy NOx sensor based on NdFeB ring magnet array, Sensors & Actuators: B. Chemical 388 (2023) 133805https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.133805

在首次出现临床症状之前，阿尔茨海默病有15—20年的无症状期。一个研究小组利用在德国波鸿鲁尔大学开发的免疫红外传感器，最早可在临床症状出现前17年，在血液中识别出阿尔茨海默病外在症状的标志。其原理是检测蛋白质生物标记物&beta -淀粉样蛋白的错误折叠。波鸿鲁尔大学蛋白质诊断中心的创始主任克劳斯格威特教授说：“我们的目标是在阿尔茨海默病达到晚期之前，甚至在大脑中形成有毒斑块之前，通过简单的血液测试来确定阿尔茨海默病的风险，以确保及时启动治疗。”该研究小组在最近的《阿尔茨海默病与痴呆症：阿尔茨海默病协会杂志》上发表了研究结果。他们分析了在德国萨尔州进行的ESTHER研究参与者的血浆，以寻找潜在的阿尔茨海默病生物标志物。血液样本是在2000年至2002年期间采集的，参与者当时的年龄在50—75岁之间，还未被诊断出患有阿尔茨海默病。研究比较了在17年的跟踪调查中被诊断为阿尔茨海默病的68名患者和240名未被诊断为阿尔茨海默病的对照组受试者，以确定能否在早期的血液样本中检测到阿尔茨海默病的特征。这种免疫红外传感器正确识别出了68名最终患上阿尔茨海默病的测试者。为了进行比较，研究人员使用了互补的、高度灵敏的SIMOA（互补单分子阵列）技术来分析其他生物标记物，特别是P-tau181生物标记物。结果发现，胶质纤维蛋白（GFAP）的浓度可以在临床阶段之前的17年内指示疾病。通过结合&beta -淀粉样蛋白错误折叠与GFAP浓度，研究人员能进一步提高无症状阶段测试的准确性。研究人员希望，基于&beta -淀粉样蛋白错误折叠的早期诊断可以使患者在早期阶段就使用相关药物，从而产生更好的效果。尽管这种免疫红外传感器仍在优化中，但该技术已在全球范围内获得专利。格威特说：“我们计划利用这种错误折叠测试建立一种针对老年人的筛查方法，以确定他们患阿尔茨海默病的风险。”

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

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

把握时代前进脉搏，顺应技术发展趋势！7月22日，由中关村论坛组委会办公室指导，中国仪器仪表学会、北京怀柔仪器和传感器有限公司主办，北京怀柔硬科技创新服务有限公司承办，清华大学、北京理工大学、哈尔滨工业大学、北京信息科技大学等单位支持的2021雁栖湖科学仪器和传感器论坛（SISF 2021)同期科学仪器技术论坛在北京雁栖湖国际会展中心成功举办！科学仪器技术论坛现场本次论坛由长春理工大学副校长、中国仪器仪表学会理事、中国仪器仪表学会光机电技术与系统集成分会常务副理事长郝群主持。论坛上，中国计量科学研究院研究员、中国仪器仪表学会名誉理事长、中国工程院院士李天初，北京欧波同光学技术有限公司、北京欧波同检测技术有限公司企业战略发展及投资部总监、兼任应用中心总监韩鹏，英国皇家工程院院士、爱丁堡皇家学会院士、英国格拉斯哥大学教授Jonathan Cooper，中国工程院院士、长春理工大学教授姜会林，美国约翰霍普金斯大学教授、OSA/SPIE/AIMBE Fellow Jin Kang，北京理工大学教授、OSA/SPIE/IET/COS Fellow王涌天，日本和歌山大学教授、SPIE Fellow Takanori Nomura一起探讨科学仪器和传感器新趋势、培育未来发展新优势、推动智能制造关键技术装备发展。中国计量科学研究院研究员、中国仪器仪表学会名誉理事长、中国工程院院士李天初中国计量科学研究院研究员、中国仪器仪表学会名誉理事长、中国工程院院士李天初现场为我们分享了《国际基本单位量子-常数化和中国计量院的应对研究》主题报告，他介绍现代计量起源、量子/常数定义，以及计量技术和设备演变过程。阐述了在科技突飞猛进的当下，新的定义兼容更强，溯源链更短，优越性非常显著。李院士以北斗系统和计量尺应用说明，新的计量定义具有更加显著的应用效果。北京欧波同光学技术有限公司、北京欧波同检测技术有限公司企业战略发展及投资部总监，兼任应用中心总监韩鹏北京欧波同光学技术有限公司、北京欧波同检测技术有限公司企业战略发展及投资部总监，兼任应用中心总监韩鹏现场为我们分享了《新一代智能矿物分析系统及其在页岩气水平井中的应用》主题报告，介绍了公司新一代智能矿物分析系统MaipSCAN在油气勘探开发领域的应用，通过MaipSCAN强大的定量分析能力，该软件可以实现多软件功能；同时拥有强大的显示绘图功能，便于数据快速直观分析，从而提升油气储层勘探评价和开发方案制定水平、推进提质降本增效。英国皇家工程院院士、爱丁堡皇家学会院士、英国格拉斯哥大学教授Jonathan Cooper英国皇家工程院院士、爱丁堡皇家学会院士、英国格拉斯哥大学教授Jonathan Cooper以视频的形式现场为我们分享了《新型传染病检测诊断仪器》（《New Diagnostic Instruments for Infectious Disease Testing》）主题报告，利用生物传感器，在“纸基微流控技术”研究的基础上，Cooper教授介绍了如何以极低的成本操作DNA检测，并通过移动电话技术将信息转换为决策；同时还讨论了将超声技术应用在台式仪器中进行DNA相关检测的话题。长春理工大学副校长、中国仪器仪表学会理事、中国仪器仪表学会光机电技术与系统集成分会常务副理事长郝群中国工程院院士、长春理工大学教授姜会林委托郝群教授分享了《先进光电技术发展态势分析》主题报告，从五新、五特、五多、五化、五域多维度介绍目前国际先进光电技术研发及应用进展，开阔了与会者视野，同时也令大家对中国目前的研发能力倍感振奋。光电技术在新材料、新工艺、新器件、新机理、新方法支撑之上，呈现出多前沿、多维度、多谱段、多功能、多学科特点，顺应信息化、网络化、智能化、数字化、芯片化趋势，在空间探测、海洋探测、光电显示、医疗健康、智慧城市中发挥越来越重要的作用。美国约翰霍普金斯大学教授、OSA/SPIE/AIMBE Fellow Jin Kang美国约翰霍普金斯大学教授、OSA/SPIE/AIMBE Fellow Jin Kang以视频报告的形式在现场分享了《光学相干断层扫描(OCT)》（《Optical Coherence Tomography Image-Guided Robot-Assisted Microsurgery》）主题报告，提到在医学实践中显微手术面临的可视性、空间分辨率和深度知觉有限等挑战，并指出通过实时传感和成像反馈，利用小型手持机器人或基于OCT技术的术中成像系统，使用激光成像，通过技术结合，从而提高手术精度，降低手术复杂度、减少手术时间和疲劳，让手术方式创新成为可能。北京理工大学教授、OSA/SPIE/IET/COS Fellow王涌天北京理工大学教授、OSA/SPIE/IET/COS Fellow王涌天现场为我们分享了《多模态图像引导手术导航关键技术及应用》主题报告，他介绍了北京理工大学科研团队将增强现实技术、人工智能技术、新型显示技术等导入医疗行业，研发了具有国际领先水平的鼻内镜手术导航系统、心血管介入诊疗系统、肝肾肿瘤微创治疗系统。他领导的北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心与国内知名医疗机构深入合作，为精准、安全、微创的诊断、医疗、手术校准等提供重要辅助，建立了具有自主知识产权的医疗系统创新知识体系，孵化了一批创新创业公司，为创新研发、成果转化和产业化发展提供了宝贵借鉴。日本和歌山大学教授、SPIE Fellow Takanori Nomura日本和歌山大学教授、SPIE Fellow Takanori Nomura以视频的形式在现场分享了《基于强度传输方程的相位成像技术》（《Phase-imaging Techniques by Scan-less Transport Intensity Equations》）主题报告，提到，强度传输方程（TIE）以数学计算的方式给出了相位信息和散焦图像强度分布之间的关系，指出该技术通过移动图像传感器能够使人观察到焦外图像，获得某些相位信息，进而复原出图像信息，该技术可应用在生物细胞观察等领域。科学仪器和传感器是新型产业生态系统的基础设施，发挥着重要战略基础作用。本次“科学仪器技术论坛”的知名学者在论坛期间分享的科学仪器和传感器关键技术研究的最新动态，将为科学仪器和传感器产业关键技术突破提供更多科技成果、解决方案和多维思路。同时也将促进交流全球科学仪器和传感器科技、产业和应用的最新成果；促进政、产、学、研、用、金、媒等环节的合作，多层次、全方位推动全球科学仪器和传感器发展；促进学术交流、产业推广和产品技术展示。对于加快推动怀柔高端仪器和传感器产业发展，助推怀柔综合性国家科学中心建设发展具有重要意义。怀柔概况怀柔区位于北京市东北部，北依燕山山脉，南偎华北平原，全区总面积2122.8平方公里,距中心城区50公里，距北京首都国际机场32公里。截至2019年底，怀柔区有12个镇、2个乡、2个街道办事处，常住人口42.2万人。《北京城市总体规划（2016年-2035年）》确定怀柔区的功能定位是：首都北部重点生态保育和区域生态治理协作区；服务国家对外交往的生态发展示范区；绿色创新引领的科技文化发展区。怀柔科学城怀柔科学城位于北京市东北部，规划范围100.9平方公里，以怀柔区为主，并拓展到密云区部分地区，是北京建设国际科技创新中心“三城一区”主平台之一，是国家发展改革委、科技部联合批复的北京怀柔综合性国家科学中心的核心承载区，是我国建设创新型国家和世界科技强国的重要支撑。

英国研究人员16日说，他们制造出了世界上最小的超声波传感器。它是如此微小，以至于可以在一根头发丝上排成队列。这一成果可广泛用于探索细胞内部等微观环境。　　英国诺丁汉大学当天发布公报说，该校应用光学研究小组制造出了这种微型超声波传感器。它比现有的超声波传感器要小许多，500个这种传感器排在一起才会达到一根头发丝的宽度。它同时具有超声波特性和光学特性，在感知到超声波时会微微变形，这种变形可以被照射它们的激光所探测到，从而获得超声波的信息 反过来，如果对它发出一个激光脉冲，它也可以受激向外发出超声波，探测目标对象。　　研究人员马特克拉克说，纳米技术的兴起带来了对微型超声波探测器的需求，他们开发的新设备将超声波探测技术推广到了纳米尺度上。目前人们比较熟悉的超声波应用是医疗检查，这种新型设备就可以用来对一个细胞的内部进行超声波检查，提供过去难以获得的生理信息。　　此外，这种超声波传感器的分辨率也很高，它所用的声波频率超出了可见光的频率，因此在理论上它可以获得比最好的光学显微镜还要清晰的图像。

奥林巴斯正联合东京工业大学开发一款新型的图像传感器原型，能够同时捕捉可见光和近红外线图像信息。据Digital Trends解释，实现此功能的原理是通过定制版RGB拜耳滤色器(Bayer RGB Filter)来实现，Bayer模式通常用来获取彩色的图像信息，像素根据RGGB排列，每种像素都规定只进入一种色彩的光，捕捉可见光图像信息。　　而奥林巴斯最新的影像传感器使用了近红外像素来取代R或者B像素排列，近红外像素捕捉近红外线信息，这就使得图像传感器能够同时获得可见光和近红外线图像信息。据悉这种新型图像传感器能够应用于许多专业领域，比如机器人、建筑、医学影像和安保等。希望这种技术能够尽早实现商业应用。

11月6日，2023世界传感器大会——中欧传感器产业合作交流会在郑州顺利召开。此论坛由河南省人民政府、中国科学技术协会主办，中国仪器仪表学会、郑州市人民政府、德中友好协会联合会承办，来自高校、科研院所、企业等代表150余人参会。论坛由清华大学苏州汽车研究院（相城）协同控制所副所长刘玉敏主持。中国仪器仪表学会副秘书长张莉、郑州市人民政府副秘书长王凤霞为论坛致开幕辞。中国仪器仪表学会副秘书长张莉致辞郑州市人民政府副秘书长王凤霞致辞清华大学苏州汽车研究院（相城）协同控制所副所长刘玉敏主持论坛欧洲科学院院士亨利H拉达姆森以线上报告的形式介绍了红外器件的发展现状和中国在该领域的新机遇，他展示的采用了短波红外（SWIR）技术的照片，相比传统光学照片和热成像照片有更多成像细节和成本上的优势。“这项突破性技术可以广泛应用在汽车制造、肿瘤检测等领域。”亨利院士兴奋地表示，相关的设备和芯片都已在中国生产，这项技术拥有着光明的未来。葡萄牙使馆商务处中国区投资主管玛丽安娜威尔逊介绍了葡萄牙半导体产业发展现状和合作机遇，分享了葡萄牙在半导体、传感器、信息技术、AMKOR技术等领域的发展，在传感器相关领域的人才培养，以及葡萄牙的营商环境等。“大多数人工智能的动作以及应用场景都是通过传感器来进行表达和传达的。”剑桥大学制造研究院工业顾问刘铠文博士介绍了AI人工智能领域前沿应用—通过AI多模态测评技术革新教育评价体系。他举例，“剑桥大学老师每年要花600个小时去给学生做评价，我们研发的打分评价系统，可以直接帮老师减少80%的繁重工作量。”着重分享了AI多模态测评技术在教育评价体系中的优势与应用。IMAP大中华区管理合伙人王俊雄介绍了欧洲传感器行业的并购市场情况。“欧洲市场现在由于技术创新，汽车、医疗、航空航天、消费电子等领域都处在爆发式的增长期。”王俊雄认为，国内很多厂商的资质和能力、产品、质量，已经完全够得上抢占海外市场先机。中国以色列商务发展经理刘思嘉介绍了以色列创新传感器产业、商业环境与中国合作机遇。Newsight（中国）董事长李利凯做《投资传感器产业—打造中国世界级行业领袖》主题报告，分享了投资传感器产业的心得经验。海德堡印刷电子有限公司及创新实验室总经理迈克尔克罗格尔介绍了柔性传感器带来无限机遇，分析了不同场景的柔性传感器使用方案。海德堡创新实验室业务发展主管佛罗里安乌尔里希通过汽车安全带提醒技术的实际案例，分享了柔性印刷传感器在汽车领域的应用。本次论坛围绕中欧传感器产业，通过不同的角度进行了精彩的分享，来自俄罗斯联邦驻华商务代表处、德国驻华大使馆经济处、上海阿根廷总商会的专家、企业家们也参与其中，共同研讨中欧智能传感器产业的新发展、新理念。论坛的成功举办促进了中欧文化和科技的交流，让参会代表对传感器产业有了更多新的认识与理解。

“我们看到这几年来新技术、新概念层出不穷，感受到无论是产业的发展还是社会的进步的速度都比以前快很多，所以变革的大潮确实是汹涌澎湃！虽然现在有很多概念、很多技术，如云计算、物联网、大数据、人工智能、虚拟现实、增强现实等，但是我们要能透过现象看本质，知晓推动变革的最基础的东西是什么、发生变革的核心部分是什么。所有的这些变革的起点是感知，进而产生核心的一条数据链。”这是工信部原副部长杨学山先生受邀参加2017全球传感器与物联网产业峰会时发表主题演讲的一个开头。确实，传感器是万物互联的基础，智能时代的需要，也造就了传感器产业的大发展。最为直观的是手机，iPhone4只配备4颗传感器，而到了iPhone8已增加至12颗。对这个高速发展的行业，中国信通院与中国高端芯片联盟还在峰会上联合发布了智能传感器产业地图。就智能传感器产业链、重点产品、国内产业地域分布特征等进行了梳理，较为全面、清晰、完整地构建了智能传感器技术产业全景图。下面小编对该地图（图片）进行二次整理，以文字配合图片的形式，轻松的阅读体验，方便大家更加深入了解智能传感器产业。1产业链条智能传感器是具有信息处理功能的传感器，其最大的价值就是将传感器的信号检测功能与微处理器的信号处理功能有机地融合在一起。国内智能传感器市场中，本土企业竞争力较弱，跨国公司占据了87%的市场份额。不过，中国智能传感器产业生态也趋于完备，设计制造，封测等重点环节均有骨干企业布局。智能传感器产业链研究与开发本土智能传感器技术研发明初步展开，国内例如北大、东南大学、214所等高校，科研院所已开展深入技术研发。同时，以上海微系统与信息技术研究所，苏州微纳中心等为代表的科研机构已建立起智能传感器中试服务平台，助推国内产业创新发展。国外：AT&TBellLaboratories、IBM、IMEC微电子研究中心、微电子研究所、弗吉尼亚大学、马里兰大学、密歇根大学、加州大学伯克利分校、MIT、新加坡国立大学、南洋理工大学国内：上海微系统与信息技术研究所、中国电子科技集团公司、工业技术研究院（台）、北京大学、东南大学、中国兵器工业集团214研究所、天津大学、中科院微电子所、中科院电子所、清华大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学设计国外：应美盛、楼氏电子、Maradin、MicroVision、Qualtre、Maxim、CirrusLogic、村田制作所、ST、索尼、博世、博通、高通、欧姆龙、旭化成微电子、ADI、NXP、英飞凌、爱普科斯、霍尼韦尔。国内：美新半导体、深迪半导体、歌尔声学、明皜传感、瑞声科技、芯奥微、敏芯微电子、康森斯克、多维科技、豪威科技、格科微电子、思比科、汇顶科技、美泰科技、士兰微、高德红外制造国外：格罗方德、TeledyneDALSA、爱普生、Semefab、Silex、索尼、FraunhoferISIT、Tronics、博世、ST、旭化成微电子、ADI、NXP、英飞凌、爱普科斯、霍尼韦尔。国内：台积电（台）、中芯国际、联华电子（台）、华润上华、上海先进半导体、华虹集团、美纳科技、士兰微、罕王微电子、中航微电子、国高微系统、离德红外封装国外：Amkor、卡西欧、HanaMicroelectronics、星电高科技、Unisen、UTAC、Boschman、楼氏电子、UBOTIC国内：日月光（台）、瑞声科技、长电科技、萎生公司（台）、同欣电子（台）、矽品科技、华天科技、晶方科技、南通富士通、力成科技（台）、南茂科技（台）、欣邦科技（台）、歌尔声学、固锝电子、红光股份2015年全球封装测试厂商市场份额测试国外：Acutronic、ADI、爱普科斯、NXP、应美盛、MaXim、村田制作所、ST、索尼、楼氏电子、博世、欧姆龙国内：京元电子（台）、上海华岭、歌尔声学、美新半导体、瑞声科技、深迪半导体、美泰科技、芯奥微、共达电声、矽睿科技传感器配套软件、芯片方面，本土均有布局，但相比博世、英美盛等自带软件算法的IDM传感器企业。以及高通、Marvell等传统嵌入式芯片企业，还有较大差距。软件国外：旭化成微电子、应美盛、博世、NXP、Kionix、HillcrestLabs、楼氏电子、PNISensor、ST国内：诺亦腾、鼎亿数码科技、飞智、速位科技、爱盛科技、敏芯微电子、明皜传感、深迪半导体、矽睿科技芯片国外：高通、博通、英伟达、英特尔、Marvell、苹果、三星国内：展讯、联发科技（台）、联芯科技、锐迪科微电子、海思、紫光国芯、珠海炬力、小米系统/应用在产业链下游，中国市场，特别是消费电子市场，极其广阔。同时，包括华为、中兴、小米等企业创新能力较强，具有很强的系统整合与创新能力。国外：苹果、三星、谷歌、LG、诺基亚、索尼、Facebook、戴尔、微软、GoPro、飞利浦。国内：华为、中兴、OPPO、vivo、、小米、HTC（台）、联想、酷派、360、一加、TCL、金立、乐视2应用及产品2016年全球智能传感器市场规模达至258亿美元，预计2019年将达到378.5亿美元，年复合增长率超10％。从应用场景来看，消费电子是智能传感器应用最广泛的领域，2016年市场占比接近70％。从产品类型来看，CMOS图像传感器仍是价值最高的产品，市场占比达到了45％，其次是指纹传感器、压力传感器、加速度计等。消费电子高增长，国际巨头领先，本土企业快速跟进全球消费电子市场主要由国际巨头企业把控，其中包括：惯性传感器龙头：博世、意法半导体、恩智浦等；音频传感器巨头：楼氏电子等；CMOS图像传感器巨头：索尼等。本土企业近年发展较快，但由于起步晚、技术积累弱等因素整体仍存在企业规模较小、产品线单一解决方案供给能力弱等问题。国外：博世、ST、罗姆、NXP、ADI、英飞凌、mCube、楼氏电子、索尼国内：美新半导体、明皜传感、歌尔声学、瑞声科技、敏芯微电子、矽睿科技、水木智芯、矽创电子、士兰微、深迪半导体、豪威科技、格科微电子、汇顶科技、思比科、敦泰、迈瑞微汽车电子稳步增长，产品市场相对集中全球汽车传感器90%以上的市场份额被博世、德尔福、森萨塔、霍尼韦尔等国际零部件巨头瓜分。中国的汽车传感器产品与国外同类产品相比，技术水平相差较大，高端汽车传感器严重依赖进口。国内美泰科技、美芯半导体、昆山双桥等企业均在积极布局汽车电子领域，并取得一进展。但国内汽车传感器整体技术水平还相对较弱，普遍存在准确度低、分解能力差、信号精度不高、抗干扰性弱等问题。国外：博世、霍尼韦尔、英飞凌、盛思锐、ST、NXP、ADI、TE国内：美泰科技、美新半导体、比亚迪微电子、康森斯克、思比科、高德红外、纳微电子、水木智芯、矽创电子、芯敏微系统、深迪半导体、明皜传感工业电子规模较小，国内具备一定基础2016年，传感器在工业领域的应用规模达350亿美元，其中智能传感器规模仅为15亿美元，整体占比较低。不过，工业物联网将促进工业传感器市场规模的迅速增长。对于压力、温度等基础工业传感器我国具备一定基础，在石油化工等流程工业可基本实现国产化。但在高端工业传感领域，90%产品依赖进口。国外：霍尼韦尔、欧姆龙、英飞凌、盛思锐、ST、NXP、ADI、TE、SICK国内：美泰科技、四方光电、炜盛科技、昆山双桥、高德红外、必创科技、戴维莱传感、多维科技、汉威电子、矽创电子、明皜传感医疗电子高增长，市场被国际巨头垄断2015年，医疗传感器市场规模为98亿美元，预计到2024年将增长近一倍，达到185亿美元。医疗电子属于高价值传感器领域，该领域使用的高价值设备包含了很昂贵的特殊传感器。中国医疗电子传感器布局基本空白，仍高度依赖进口。国外：霍尼韦尔、罗姆、思比科、盛思锐、ST、NXP、ADI、TE国内：高德红外、明皜传感、三诺生物上述内容介绍了规模最大的消费、汽车电子以及高附加值的医疗电子和发展工业物联网需要的工业电子，4个应用领域。下面则介绍6个主要产品。运动传感器国外：博世、霍尼韦尔、村田制作所、盛思锐、应美盛、爱普生、索尼、旭化成微电子、松下、ST、NXP、ADI、TE、Coilbrys、SignalQuest、SiliconDesigns、mCube、Maxim、Allegro、TDK、Amotech国内：美泰科技、美新半导体、明皜传感、矽睿科技、敏芯微、高德红外、深迪半导体、矽创电子、水木智芯、多维科技压力传感器国外：博世、英飞凌、ST、NXP、ADI、TE、Melexis国内：美泰科技、纳微电子、康森斯克、芯敏微系统、敏芯微电子CMOS图像传感器国外：三星、英飞凌、索尼、安森美、佳能、东芝、ST、LG、AMS国内：豪威科技、格科微电子、思比科、瑞芯微电子、长光辰芯指纹传感器国外：AuthenTec、FPC、IDEX、Synopsys国内：汇顶科技、神盾、迈瑞微、思立微、敦泰、芯启航、费恩格尔、信炜科技、贝特莱、集创北方环境传感器国外：博世、城市技术、盛思锐、欧姆龙、SI、TI、AMS、Nenvitech、MEMSVision、IDT、TDK国内：烤盛科技、戴维莱传感、汉威电子、能斯达、四方光电麦克风国外：楼氏电子、欧姆龙、星电高科技、Akustica、ADI、ST、Sonion国内：歌尔声学、瑞声科技、芯奥微、共达电声、敏芯微电子详见往期文章：幸福来得太突然！MEMS麦克风厂商笑醒3产业空间格局从产业空间布局上，中国智能传感器形成了长三角、环渤海、珠三角、中西部四大聚集区域。长三角传感器产品、软件开发及系统集成企业的主要聚集地和应用推广地。上海序号公司1深迪半导体（上海）有限公司2上海矽睿科技有限公司3上海敏芯微系统技术有限公司4上海文襄汽车传感器有限公司5中芯国际集成电路制造有限公司6上海华虹宏力半导体制造有限公司7上海先进半导体制造股份有限公司8上海飞恩微电子有限公司9慧石（上海）测控科技有限公司10上海微联传感科技有限公司11上海天英微系统科技有限公司12上海铭动电子科技有限公司13上海巨哥电子科技有限公司14格科微电子（上海）有限公司15上海芯摄达科技有限公司16上海思立微电子科技有限公司17上海图正信息科技股份有限公司18大唐微电子技术有限公司19豪威科技（上海）有限公司20中芯国际集成电路制造有限公司江苏序号公司1美新半导体（无锡）有限公司2苏州明皜传感科技有限公司3苏州敏芯微电子技术有限公司4昆山双桥传感器测控技术有限公司5江苏多维科技有限公司6无锡微奥科技有限公司7无锡市杰锝感知科技有限公司8华润上华科技有限公司9苏州纳米科技发展有限公司10江苏英特神斯科技有限公司11无锡华景传感科技有限公司12无锡元创华芯微机电有限公司13苏州文智芯微系统技术有限公司14无锡纳微电子有限公司15无锡康森斯克电子科技有限公司16南京沃天科技有限公司17苏州美仑凯力电子有限公司18无锡芯感智半导体有限公司19南京中霍传感科技有限公司20南京艾驰电子科技有限公司21无锡乐尔科技有限公司22江苏森尼克电子科技有限公司23无锡沃浦光电传感科技有限公司24无锡微奇科技有限公司25昆山光微电子有限公司26苏州宏见智能传感科技有限公司27昆山锐芯微电子有限公司28淮安德科码半导体有限公司29苏州迈瑞微电子有限公司30苏州能斯达电子科技有限公司31无锡芯奥微传感技术有限公司32矽品科技（苏州）有限公司33江苏长电科技股份有限公司34华润上华半导体有限公司35苏州晶方半导体科技股份有限公司36南通富士通微电子股份有限公司37无锡红光微电子股份有限公司浙江序号公司1杭州士兰微电子股份有限公司2浙江大立科技有限公司3微动科技（杭州）有限公司有限公司4宁波麦思电子科技有限公司5新磁（上海）电子有限公司6上海麦恩微电子股份有限公司7宁波希磁电子科技有限公司8温州致同传感科技有限公司9杭州晟元芯片技术有限公司安徽：安徽北方芯动联科微系统技术有限公司环渤海以研发设计为主导，高校、重点实验室。地区序号公司北京1水木智芯科技〈北京）有限公司2北京时代民芯科技有限公司3北京航天时代光电科技有限公司4北京青鸟元心微系统科技有限责任公司5北方广微科技有限公司6博奥生物有限公司7北京沃尔康科技有限责任公司8北京华力创通科技股份有限公司9北京鑫诺金传感技术有限公司10北京飞特驰科技有限公司11北京胜广达科技有限公司12北京思比科微电子技术股份有限公司13北京必创科技有限公司14北京集创北方科技有限公司河北1河北美泰电子科技有限公司2保定市霍尔电子有限公司天津1诺思（天津）微系统有限公司2天津微纳芯科技有限公司地区序号公司辽宁1罕王微电子（辽宁）有限公司2沈阳仪表科学研究院有限公司山东1歌尔声学股份有限公司2山东共达电声股份有限公司3烟台睿创微纳技术有限公司4国高（淄博）制造微系统科技有限公司5威海双峰电子集团有限公司6山东昊润自动化技术有限公司珠三角重在制造，以产品带动应用。广东序号公司1瑞声声学科技（深圳）有限公司2深圳市惠贻华普电子有限公司3深圳市华夏磁电子技术开发有限公司4广州飒特红外股份有限公司5深圳市力准传感技术有限公司6敦泰科技（深圳）有限公司7深圳比亚微电子有限公司8深圳市汇顶科技股份有限公司9深圳信炜科技有限公司10深圳市戴维莱传感技术开发有限公司11深圳芯启航科技有限公司12深圳贝特莱电子科技股份有限公司中西部新型技术攻关与应用创新地区序号公司四川1成都国腾电子技术股份有限公司2成都芯进电子有限公司3成都费恩格尔微电子技术有限公司重庆1重庆金山科技（集团）有限公司2重庆光电有限公司3中航（重庆）微电子有限公司陕西1西安中星测控有限公司2西安励德微系统科技有限公司3陕西航天长城测控有限公司4麦克传感器有限公司5西安维纳信息测控有限公司6宝鸡秦明传感器有限公司7西安定华电子有限公司8飞秒光电科技〈西安）有限公司其他区域地区公司云南中国兵器工业集团公司北方夜视科技集团有限公司贵州贵州雅光电子科技股份有限公司甘肃天水华天科技股份有限公司地区序号公司山西1山西科泰微技术有限公司（更正）2山西国惠光电科技有限公司湖北1武汉高德红外股份有限公司2湖北泓盈传感术有限公司3宜昌东方微磁科技有限责任公司4武汉四方光电科技有限公司福建1智恒（厦门）微电子有限公司2厦门乃尔电子有限公司3福建上润精密仪器有限公司4瑞芯微电子股份有限公司湖南1三诺生物传感股份有限公司吉林1长春长光辰芯光电技术有限公司结语以上即为智能传感器产业全景，有一大批本土企业正奋发图强。在当天演讲的最后，杨学山先生着重强调道：对于中国传感器产业来说，当前是一个极其好的发展机会和时机，我们千万不要把这个千载难逢的机遇错过了！全球物联网观察独家整理

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

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。

根据应用场景选择合适传感器光学气体传感器是多种分析设备的核心部件，直接决定了仪器的性能指标和功能，仪器设计之初，传感器选型非常重要。市面上各种原理、各个厂家的光学气体传感器琳琅满目，指标参数参差不齐，要如何选择最合适、性价比最高的传感器呢？实际上每款传感器都有其优缺点和适用范围，要么性能指标有优势，要么可靠性更值得信赖，要么价格便宜等等。要根据具体需求和应用场景选择合适传感器，比如经常要测量组分繁杂、湿度高的气体，最好选择UVDOAS、FTIR这类色散分光原理的气体传感器。关于传感器的性能、体积、功耗、扩展性、价格等要综合权衡。 传感器性能指标权衡选择光学气体传感器，首先传感器的关键指标参数要优于预研仪器的设计参数，除体积重量外，一般要考虑以下几点要素，（每个要素都很复杂，本期先简单描述，后面几期再根据反馈详细分析）：1. 测量气体种类和干扰。前者好理解，要和仪器的目标气体一致，比如开发环境空气CO2分析仪器选择低量程LY-NDIR双通道CO2模块就完全能满足要求，但在背景气中有干扰组分的就要同时考虑干扰组分的同时测量，这是很多仪器开发者经常忽略的问题。比如开发污染源SO2分析仪选择NDIR原理就要考虑烟气常见组分CH4的干扰，因为红外波段CH4在SO2吸收峰处同样有吸收，会带来正干扰，当然选择紫外差分原理的如LY-UVDOAS系列的传感器就不用考虑CH4干扰。2. 量程、检出限和线性误差。分别代表了传感器的实际测量范围、最低响应浓度和结果正确度，其中量程和检出限指标是一对有点矛盾的参数，一般长光程设计的传感器，会有低的检出限和量程指标，反之亦然，当然，也有少数高端的传感器可以两者都兼顾，比如崂应的UVDOAS系列传感器，通过自适应调整光谱波段算法，测超低浓度时选择强吸收谱段反演计算测，超高浓度时选择弱吸收谱段反演计算，这样两个参数都能获得很优秀的指标。3. 响应时间、重复性和稳定性响应时间一般是T90、T10，表征了传感器的响应速度，跟气室体积、气体流速和平滑算法都有关系，因此也与精度、检出限指标有点负相关。关于重复性和稳定性，一般是在环境条件稳定的情况下，反复多次测量结果的一致性程度。4. 漂移（零漂、量漂）和适用温度范围漂移指标分为不同时间的漂移，常见的有1h/4h/8h/24h/月/年漂移，便携式仪器，小时漂移更重要，在线运行仪器月漂移也很重要，这关系到仪器设计或运行时的调零周期，有些仪器还需要设计自动调零气路。适用温度范围，在本文中不仅指传感器可工作的温度范围，还代表确保传感器精度/线性误差满足指标的温度范围，温度对光学气体传感器的影响非常大，所以需要确定精度是在什么温度范围内能满足。有些传感器比如崂应UVDOAS/NDIR/NDUV系列，采取了大量的措施确保了温度适用性，指标表里的误差均是指在工作温度范围内都能满足的误差；也有很多传感器指标误差中仅仅在室温条件满足（有些在指标表中看不出，有些会用温度漂移1℃示值漂移不超过满量程的多少来描述），这样就意味着仪器设计中要考虑增加对气体传感器应用环境的恒温设计或温度补偿算法，以满足仪器的高低温性能指标要求，据了解在多个领域的标准中都有仪器高低温适用性指标要求，毕竟仪器的客户群体大多分布在全国各地，四季温差、昼夜温差跨度非常大。5. 考虑升级和可扩展性，在仪器整个生命周期中，满足当前设计指标就可以？还是会根据市场需求而扩展升级（这种情况在快速发展的行业中是经常出现的，污染源监测行业指标就一直随着环保需求而不断收紧）？如果是后者，在核心传感器选型时就要考虑传感器的指标可扩展性，市面有少数高端传感器具备扩展空间，比如崂应的大部分UVDOAS传感器和NDIR传感器可以在硬件不变的情况下升级扩展量程，LY-UVDOAS更是可以在原基础上扩展测量气体的种类，然而这些扩展功能是基于深厚的技术水平的，能做到、做好的不多，有仪器扩展升级考量的要仔细甄别，选择对的传感器，有利于仪器的快速升级、缩减研发时间和成本。关于光学气体传感器的价格和价值这是个有意思的话题，本文简单一说。市面上不同传感器价格差异很大，这跟很多因素有关，最关键的还是指标。有些传感器是半定量的，有个不离谱的示值就可以，仅作为一个参考，这种很便宜；有些较准确，可以作为阈值判断用，价格一般；有些给出精确示值，比如误差在±5%以内，属于工业级的，价格较高；有些更高端的传感器给出更精确示值、表现非常好的环境使用性，比如误差在±2%甚至±1%以内，价格很高。不同等级的传感器，价格差异是数量级的，毕竟气体传感器做到一定精度指标之后，每一点小的提升，都会需要付出很高的成本代价去实现。所以，要根据预研仪器的要求和定位选择最合适的传感器。另外，传感器的附加值差异也很大，比如价格对比时，不要单独看一个传感器的价格，要看测一种气体的价格，比如多通道LYNDIR传感器一种气体的价格就明显低于多个单一气体传感器，同时去除了相互间的干扰，节省了体积，对仪器设计而言，增加功能同时省时、实力、省空间，性价比自然高很多。关于传感器之外的隐形附加价值也要权衡。比如购买崂应的传感器，就附加了定制化的解决方案，协助根据应用场景选择最佳好传感器、设计时用好，高质量的售后服务和可能的升级空间。最后，传感器基本选好了后，还要实测，尤其上文中提到的几个关键指标，毕竟光学气体传感器良莠不齐，自己测过才知道。欢迎致电崂应咨询交流。