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红外位移传感器

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红外位移传感器相关的资讯

  • 精密位移传感器技术比较
    精密位移传感器技术比较PIEZOCONCEPT 在其压电级中使用什么类型的位移传感器?为什么它优于其他传感器技术?PIEZOCONCEPT 使用单晶硅传感器,称为Si-HR 传感器。尽管它是应变仪传感器大系列的一部分,但它的性能优于其他两种常用技术(电容式传感器和金属应变仪)。这两种位置传感技术有其自身的特定缺点。 电容式传感器与 PIEZOCONCEPT 公司Si-HR 传感器的比较电容式传感器非常常用。他们提供了不错的表现,但他们对以下情况很敏感:• 气压变化:空气的介电常数取决于气压。电容测量将受到任何压力变化的影响。• 温度变化:同样的,空气的介电常数会随温度变化• 污染物的存在以上所有都会导致一些纳米级的不稳定性,因此如果您想实现真正的亚纳米级稳定性,则需要将它们考虑在内。即使可以对气压和温度进行校正,也无法校正其他因素(污染物、脱气)的影响。这解释了电容式传感器在真空环境中性能不佳的原因。此外,电容式传感器非常昂贵且体积庞大。因此,带有电容传感器的位移台不可能做的有像的 BIO3/LT3 这样薄,即使设计的好也会在稳定性方面进一步牺牲性能。因为它是一种固态技术,所以Si-HR 传感器的电阻不依赖于气压或污染物的存在。其次,温度变化会对测量产生影响(主要是因为材料的热膨胀),但这可以通过使用传感器阵列来纠正。基本上,我们为每个轴平行使用 2 个硅传感器 - 一个用于测量,另一个用于考虑由于温度变化导致的材料膨胀。金属应变计与 PIEZOCONCEPT Silicon HR 技术的比较金属应变计与我们的 Silicon HR 技术(也是应变计)之间的差异更大。金属应变计和硅传感器应变计之间存在两个巨大差异。竞争对手试图说所有的应变仪都具有相同的性能,因为它们测量的是应变。这是不正确的。半导体应变计在稳定性方面与金属应变计有很大不同。金属应变计和Si-HR 传感器(PIEZOCONCEPT 使用)之间的第yi个区别是应变系数:半导体应变仪(Si-HR)的应变系数大约是金属应变仪的 100 倍。更高的规格因子导致更高的信噪比,最终导致更高的稳定性。 更重要的是,第二个区别是金属应变计不能直接安装在弯曲本身上(即实现运动的地方):金属应变计必须安装在某种“背衬”上。因此,它必须安装在执行器本身上,因为您没有足够的空间将其安装在挠性件上。仅在执行器上测量的问题是压电执行器有很多缺陷......存在蠕变或滞后等现象。因此,由于压电执行器的伸长不均匀,因此仅测量执行器的部分伸长率并不能精确地扣除其完全伸长率。通过对弯曲本身进行测量,我们不会遇到这种“不均匀”问题。由于上述原因,如果您比较应变计(金属)和 PIEZOCONCEPT 的Si-HR 传感器,在信噪比和稳定性方面存在巨大差异。 关于法国PIEZOCONCEPT公司 PIEZOCONCEPT 是压电纳米位移台领域的领宪供应商,其应用领域包括但不限于超分辨率显微镜、光阱、纳米工业和原子力显微镜。其产品已被国内外yi流大学和研究所从事前沿研究的知名科学家使用,在工业和科研领域受到广泛好评。 多年来,纳米定位传感器领域电容式传感器一直占据市场主导地位。但这项技术存在明显的局限性。PIEZOCONCEPT经过多年研究,开发出硅基高灵敏度位置传感器(Silicon HR)技术,Si-HR传感器可以实现更高的稳定性和线性度,以满足现代显微镜技术的更高分辨率要求。 PIEZOCONCEPT的目标是为客户提供一个物美价廉的纳米或亚纳米定位解决方案,让客户享受到市面上蕞高的定位准确性和稳定性的产品使用体验。我们开发了一系列超稳定的纳米定位器件,包含单轴、两轴、三轴、物镜扫描台、快反镜和配套器件,覆盖5-1500um行程,品类丰富,并提供各类定制化服务。与市场上已有的产品相比具有显着优势,Piezoconcept的硅传感器具有很好的稳定性、超本低噪声和超高的信号反馈,该技术优于市场上昂贵的高端电容传感器。因此,我们的舞台通过其简单而高效的柔性设计和超本低噪声电子器件提供皮米级稳定性和亚纳米(或亚纳米弧度)本底噪声。更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电关于昊量光电:上海昊量光电设备有限公司是国内知名光电产品专业代理商,代理品牌均处于相关领域的发展前沿;产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等,涉及应用领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及更细分的前沿市场如量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等;可为客户提供完整的设备安装,培训,硬件开发,软件开发,系统集成等优质服务。
  • 红外探测传感器能否正确区别人与动物?
    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。
  • 红外沼气分析仪应用新趋势——模块化红外气体传感器
    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)
  • 灵动佳芯发布非接触式红外体温传感器
    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。
  • 疫情催生红外传感器市场 龙头企业上半年业绩大涨超预期
    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
  • 【2023世界传感器大会】MEMS智能传感器——先进技术分论坛成功召开
    2023年11月5日,2023世界传感器大会“MEMS智能传感器——先进技术分场活动”在郑州国际会展中心成功召开。来自智能传感器等领域专家学者、企业代表、新闻媒体近2000余人线上线下参加会议。会议由郑州市人民政府、河南省科学技术协会、沈阳仪表科学研究院有限公司、传感器国家工程研究中心、中国仪器仪表学会仪表元件分会、中国仪器仪表学会仪表工艺分会承办,郑州(国家)高新技术产业开发区管理委员会、郑州市科学技术协会、郑州众智科技股份有限公司协办。河南省科学技术协会副主席王继芬、郑州市人民政府副秘书长王举等领导出席会议并致辞。由沈阳仪表院院长助理、行业中心主任张阳主持。沈阳仪表院院长助理、行业中心主任张阳领导致辞中国工程院蒋庄德院士致开幕词。蒋院士回顾了MEMS智能传感器技术的发展历程,并鼓励中国传感器人在传感器产业细分领域不断攻坚克难、突破瓶颈,以国家战略需求为导向,加快实现高水平科技自立自强。中国工程院蒋庄德院士致开幕词中国科学院上海微系统与信息技术研究所李铁研究员作《微型全集成红外CO2气体传感器及其应用》主题报告,分享了红外二氧化碳气体传感器发展现状以及最新应用领域。传感器国家工程研究中心副总工程师、沈阳仪表院研发中心主任张春光作《大型模锻压机状态监测传感器关键技术研究》主题报告,介绍了压力传感器、位移传感器、振动传感器、粘度传感器在大型装备中应用的关键技术。西安交通大学赵立波教授聚焦压力传感器技术做《微纳特种压力传感器技术》专题报告。杭州师范大学传感技术中心钱正洪主任作《磁传感测量与数据融合处理技术》专题报告,从磁传感芯片的设计、信号测量与数据融合等方面作了详细的介绍。国防科技大学吴学忠教授作了《AI赋能MEMS传感器智能化发展新趋势》专题报告,从MEMS传感器智能化发展需求、技术途径、发展现状及趋势四个方面梳理了MEMS智能传感器技术发展方向。杭州晶华微电子股份有限公司副总经理赵双龙作了《智能传感器中国芯的方案》专题报告,分享了传感器信号调理芯片国产化方案。中科院上海微系统与信息技术研究所研究员李铁传感器国家工程研究中心副总工程师沈阳仪表院研发中心主任张春光西安交通大学教授赵立波杭州师范大学传感技术中心主任钱正洪国防科技大学教授吴学忠杭州晶华微电子股份有限公司副总经理赵双龙本次会议围绕MEMS智能传感器的前沿技术、产业趋势和热点问题等进行了深入研讨,来自不同领域的行业专家分享了传感器技术、产业和应用领域的最新研究成果,探讨了今后的发展方向。
  • 多方加速布局 传感器超2000亿市场空间待掘!
    p style="text-indent: 2em "目前,传感器产业已被国内外公认为具有发展前途的高技术产业,它以技术含量高、经济效益好、渗透力强、市场前景广等特点为世人所瞩目。我们国家工业现代化进程和电子信息产业20%以上速度高速增长,带动传感器市场快速上升。/pp style="text-indent: 2em "企查查数据显示,目前我国共有传感器相关企业4.9万家,广东省以超过9700家的企业数量排名首位,江苏、浙江分列二三名。2019年,相关企业新注册超过7600家,同比增长17.22%,今年上半年新增企业数量为2369家。此外,全行业68%的企业注册资本低于500万。/pp style="text-indent: 2em "接近传感器(也称为检测器)是电子设备,用于通过非接触方式检测附近物体的存在。因此,它们可以被用于多个行业,包括机器人技术,制造,半导体等。据工作原理,接近传感器可以分为:电感式接近传感器、电容式接近传感器、磁感应传感器等。/pp style="text-indent: 2em "br/ 其实在智能化场景中常用的两种接近传感器是电感式接近传感器和电容式接近传感器。电感式接近传感器只能检测金属目标。这是因为传感器利用电磁场,当金属靶进入电磁场时,金属的电感特性改变了场的特性,从而警告接近传感器存在金属靶,根据金属的感应方式,可以在更大或更短的距离处检测目标。br/ br/  电感式接近传感器也叫涡流式传感器,由三大部分组成:振荡器、开关电路及放大输出电路。电感式接近传感器是核心是振荡器和放大器,用于检测金属材质的物体。但是不同的金属的衰减,标准的检测物体是铁,但是不锈钢、铝合金、铝、铜等等都会有不同的衰减程度。由此可见,这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。br/ br/  电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件,将被测转物理量或机械量换成为电容量变化的一种转换装置,实际上就是一个具有可变参数的电容器。电容式传感器结构简单,易于制造和保证高的精度,可以做得非常小巧,以实现某些特殊的测量;能工作在高温,强辐射及强磁场等恶劣的环境中,可以承受很大的温度变化,承受高压力,高冲击,过载等;能测量超高温和低压差,也能对带磁工作进行测量。br/ br/  由于电容式传感器带电极板间的静电引力很小,所需输入力和输入能量极小,因而可测极低的压力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很灵敏,分辨力高,能感应0.01μm甚至更小的位移。br/ br/  据统计数据显示,2019年中国传感器市场规模达2188.8亿元,预计到2021年市场规模将达到2951.8亿元,行业将保持17.6%的快速增长速度。值得注意的是,随着物联网技术的发展,对传统传感技术又提出了新的要求,产品正逐渐向微机电系统(MEMS)技术、无线数据传输技术、红外技术、新材料技术、纳米技术、复合传感器技术、多学科交叉融合的方向发展。br/ br/  传感器作为智能制造的重要设备,电子产品的发展已经进入到数字化时代,传感器的需求越来越广泛。如何在传感器领域实现突破?业内人士纷纷表示,原材料、技术、工艺等方面均存在“突破口”。br/ br/  接下来,国内传感器企业需要从自身出发,加大科技创新投入力度,继续优化技术和工艺细节,实现这些领域与进口产品对比的突破。与此同时,发挥在国内市场应用、服务、渠道、价格、产业生态系统等领域的固有优势,实现整体实力提升,积极推进市场化应用。br/ br/  在政策鼓励、资金扶持、技术进步等多种利好因素的作用下,相信国内传感器产业发展将取得更多成果,并造福于产业升级和社会民生。br/br//p
  • 新免疫红外传感器可提前17年检测到阿尔茨海默病
    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。”
  • 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”!
    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。
  • 开车回家太堵车?FLIR智能红外交通传感器从根源处解决问题
    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!
  • imec集成薄膜固定光电二极管以实现卓越的短波红外成像传感器
    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–。
  • 奥林巴斯研发新型原型图像传感器 可同时捕捉可见光和红外信息
    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。
  • 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。
  • 锐意自控发布锐意自控微流红外气体传感器Gasboard-2105新品
    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
  • 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。
  • 传感器国家工程研究中心常务副主任刘沁:工业基础传感器需破解核心器件产业化难题
    为适应国家工业发展需要,特别是能源、化工、交通、航空航天等特殊领域针对传感器的需求,从上世纪50年代起,国家先后组织一批国家级研究机构、专业生产企业及部分重点高校共同针对工业传感器进行攻关和生产。在经历了几代人、近半个多世纪的努力后,至今为止基本建成了具有中国特色的覆盖全工业领域的工业传感器体系。很多传感器从无到有,相当程度满足了国家工业发展的需求。传感器行业进入快速发展阶段“十二五”以来,密集的传感器相关政策推动了我国传感器行业飞跃发展。“十三五”期间,政府支持力度进一步加大,2017年工信部出台《智能传感器产业三年(2017—2019)行动指南》及《促进新一代人工智能产业发展三年(2018——2020)行动计划》,从而直接催生了重大科学仪器及设备开发、制造基础技术与关键部件研究两大专项。2020年8月国务院发布《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,针对我国集成电路产业发展从财税政策、投融资政策、研究开发政策、进出口政策、人才政策、知识产权政策、市场应用政策、国际合作政策等全方位多方面提出部署,直接将当前新时期新阶段的集成电路产业和软件产业发展推进到一个全新的发展阶段,为其他相关基础产业发展起到了引领示范作用。在一系列政策持续出台的背景下,我国传感器行业进入快速发展阶段,形成了基本全覆盖的产业布局,工业需求传感器从自主到引进全产业链覆盖。中低档产品在满足自给自足的前提下实现出口,设计、研发、应用一条龙配套建设和水平普遍提升。在快速发展的中国工业市场,针对传感器的需求已经从原始的配套变成刚性需求,巨大的中国制造转型升级带来的市场吸引力不仅对国内企业,对国外工业传感器龙头企业也是巨大的吸引,美国艾默生、德国E+H、日本横河等工业传感器巨头在中国市场的份额已经成为其公司业务重要组成部分。在政府支持和行业需求的双层推动下,我国工业传感器已形成由材料、器件、系统、网络等全方面构成的产业链模式,产业链规模、质量也不断得到完善和提高。据统计,国内具有一定规模的应用于工业制造业的各类传感器生产厂家约2000余家,产品基本覆盖工业制造各领域。生产的各类工业用传感器品种、规格约1.6万种。已经显现出有区域特点的传感器产业集群,重点集中在长三角,并逐渐形成以北京、上海、南京、深圳、沈阳和西安等中心城市为辐射的区域布局。这些集群各有侧重优势,形成了我国较为完备的传感器产业链。诸多瓶颈亟待突破尽管取得不俗成绩,但我国工业基础传感器仍存在许多问题需要破解,主要表现在:一是顶层设计仍缺乏统筹设计,规范引导。工业传感器在仪表行业是小行业,在中国制造中更是小小行业,但工业传感器在制造强国战略中却有举足轻重的地位。由于传感器具有的专业分散和行业分属的特点,长期以来传感器行业始终缺乏统一的行业认知。虽然国家投资逐年加大、政策力度逐年增强,但传感器产业需要长期不断地培育养成的特点在地方政府、企业急于求成的作用下,想取得传感器产业化的标志性成果,往往事与愿违。二是产业规模小,盈利能力低,核心技术缺乏。以压力传感器行业为例,国内具有一定规模的生产厂商大约有千余家,其中民企数量约占企业总数的90%,已经成为了中国工业压力传感器、变送器行业的与国外厂商争夺国内工业用压力传感器、变送器市场的主力军。但这些企业年销售额大于2000万元的企业不足三成,七成以上的传感器生产厂商为中小微企业,产业规模很小,自身盈利能力也不强。因此企业核心技术、企业研发能力、企业核心竞争力严重不足或缺乏。统计国内主要传感器厂商的产品分析也可以发现,目前国内厂商生产的压力传感器,70%以上是常规应变式、溅射薄膜式等传感器产品,30%左右为陶瓷材料为主的低端产品,产品结构相对单一。三是共性化问题多,产业化问题多。共性关键技术,如可靠性技术研究尚待突破。国外典型流程工业高端典型传感器在上世纪末已实现五年免调校,但国内相关产品免调校功能还在推广验证中。工业传感器共性技术如材料、设备、方法、可靠性验证分析等基础理论的研究与发展同国外发达国家的差距仍然巨大。四是工业传感器核心敏感技术产业化缺“芯”严重。尽管传统的工业传感器如应变、电感、电容、光栅、称重、位移量、位置量、金属弹性器件等年产量居世界领先地位,有些甚至已经实现出口。但是对于高端工业传感器,尤其是高端制造的重点领域、重点行业、重大工程用配套工业传感器基本上100%依靠进口。即使国内生产,也仅仅停留在研究、样机、小批量中试阶段,相关传感器核心技术(器件)的产业化仍然“路漫漫”,严重制约我国工业的快速发展及工业制造的“自主可控”。如:国内硅基MEMS压力传感器全产业基本处于封装代工阶段,从普通硅基压力传感器、OEM硅基压力传感器到流程工业高端设备控制用变送器,核心硅基敏感芯片基本上全部进口,国内自主配套不足1%;高端智能制造、CNC数控机床、大型工程机械等配套需求的位置、压力、图像、惯性器件等传感器以欧美日或欧美日在国内的合资企业垄断;国内工业基础气体传感器主要集中在中低端的催化燃烧式、电化学式、红外式,以及MOS气体传感器阶段,仅有少量高端的激光红外气体传感器及光离子化PID气体传感器在工业制造领域使用。新产品、新技术的工业气体传感器产业化落后国际先进水平至少五年左右。MEMS硅基压力传感器核心敏感元器件、高端气体传感器敏感芯片等虽然完成技术攻关,但产业化配套基本为零,国内产业化生产敏感核心器件及传感器高端市场基本上全部依赖进口。国内工业传感器主要集中在中低端制造业市场。高端应用的产业化发展空“芯”化问题已经成为制约中国制造由大到强的关键阻碍。努力完善工业基础传感器生态第一,以德国X-Fab的精、专、特标准化核心器件产业基地为对标,建成力、热、磁、气核心器件专业定点产线,实现国内工业基础传感器基础核心器件成果产业化转移,配套快速发展的中国制造业对传感器的需求特别是核心器件的需求。工业基础传感器是制造工业的基础,首先解决当前产业急需的核心器件产业化问题,完善从材料、制造、销售、使用的一条龙产业生态,彻底解决国内工业基础传感器有“器”无“芯”的尴尬局面,真正实现工业基础传感器对国家工业基础的基石和支撑作用,形成分工明确、配套清晰的产业化发展链条。建成中国的X-Fab专业产线。标准化定点专业产线不仅要求有良好洁净的工作环境,更需要清晰的产品(不可唯利是图)、清晰的工艺管控、素质技能稳定的管理管控团队。做到环境、产品、工艺、管控四“净”。第二,集中开展传感器跨学科培养,在人才评价、人才团队建设中树立领军人物,培养高端扛旗帜的企业;在标准、可靠性、专利等多方面加大奖励制度,推动人才队伍快速成长。第三,从材料、制造、销售龙头抓起,建成工业传感器“一条龙”生态。健全分工清晰明确的工业传感器生态链,实现传感器工业“基石”的支撑作用。加大流程工业用力、热、磁、流量、环境气体安全检测传感器和离散传感器产业基地建设,形成流程工业、离散工业传感器精、专、特、新的产业布局,培养一批各自产业领域的隐形冠军。针对隐形冠军培养在市场、技术、团队方面从不同角度给予政策支持,设立专项资金对技术创新型企业进行扶持,在功能工业传感器生态链上培养领军企业。第四,加大对传感器中、小微企业知识成果及科研成果保护,鼓励企业技术创新,积极开展共性关键技术、基础工艺技术的研究,降低企业科研成果转化风险,开展新型一体化智能工业传感器研究,提倡建设工业传感器小微企业的技术隐形冠军。加大国家对于传感器产业化的投入,鼓励建设产业集聚园区和公共创新平台,加速新设计、新工艺导入。加强对共性关键技术、基础工艺技术研究的投入,在政策、制度、资金等方面给予倾斜,缩短技术向产品转化的周期。强化市场应用对产业的需求牵引作用,鼓励应用厂商通过商业合作、投资入股等方式参与智能传感器的研发与制造,整合产业链上下游。支持科研院所和高等院校开展智能传感器关键技术和基础理论研究、关键芯片开发,提升产品的集成化、智能化水平,加强知识产权保护,鼓励科研成果转化。鼓励开展新型工业传感器一体化及技术及应用研究,在感知、控制、通信、算法、智能化、网络化应用方面开展工作,满足新一代工业传感器需求。第五,以市场需求为引领,产品质量为准入门槛,企业对自身产品的质量责任保障为前提,从政策面给予工业传感器在国家重点行业、重点领域、重大工程中的配套使用力度,给予国货配套更优惠条件,在工业传感器应用领域落实并加大力度实施国家“政府采购法”和“国货优先”政策。保障工业传感器在中国制造的发展过程中同步快速成长。
  • 准确测量,绿色先行:英国Alphasense红外二氧化碳传感器在农业温室气体控制中的角色
    在农业领域,随着全球气候变化的加剧,温室气体的控制与管理已成为实现绿色农业、促进可持续发展的重要一环。其中,二氧化碳作为温室效应的主要气体之一,其浓度的准确测量与控制对于提高农作物产量、优化农业生态环境具有重要意义。英国Alphasense公司研发的红外二氧化碳传感器,凭借其高准确度、高灵敏度的特点,在农业温室气体控制中扮演着不可或缺的角色。一、准确测量,科学指导在农业温室中,二氧化碳是植物光合作用的重要原料。其浓度的适宜与否直接关系到农作物的生长速度和产量。英国Alphasense红外二氧化碳传感器能够实时、准确地监测温室内的二氧化碳浓度,为农民提供科学的数据支持。通过传感器的数据反馈,农民可以及时了解温室内的环境状况,并根据作物的生长需求进行准确调控,如适时补充二氧化碳、调整通风系统等,从而优化农作物的生长环境,提高产量和品质。二、智能控制,节能减排除了准确测量外,英国Alphasense红外二氧化碳传感器还能与智能控制系统相结合,实现温室环境的自动化管理。通过设定合理的二氧化碳浓度阈值,传感器可以自动触发相应的控制指令,如开启通风设备、启动二氧化碳补充装置等,以维持温室内的最佳生长环境。这种智能化的管理方式不仅提高了农业生产的效率,还实现了节能减排的目标,减少了温室气体的排放,促进了农业的绿色可持续发展。三、数据驱动,优化决策随着大数据和物联网技术的发展,英国Alphasense红外二氧化碳传感器所采集的数据还可以被整合到农业大数据平台中,进行深度分析和挖掘。通过对历史数据的比对和分析,农民可以更加准确地预测农作物的生长趋势和产量变化,从而制定出更加科学合理的种植计划和管理策略。同时,这些数据还可以为农业科研提供有力支持,推动农业技术的不断创新和发展。四、绿色先行,带领未来在绿色农业的发展道路上,英国Alphasense红外二氧化碳传感器以其准确测量、智能控制的优势,为农业温室气体的控制与管理提供了有力保障。它的广泛应用不仅提高了农业生产的效率和品质,还促进了农业生态环境的改善和可持续发展。未来,随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展,相信英国Alphasense红外二氧化碳传感器将在农业领域发挥更加重要的作用,带领绿色农业走向更加美好的未来。
  • 应用案例 | 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
    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
  • 锐意自控基于微流红外、紫外NOX传感器的汽车排放尾气分析仪已通过多省计量认证
    p  汽车尾气排放分析仪是在汽车发动机正常运转时,对汽车排放的尾气进行检测、分析, 从而判断汽车发动机是否工作正常、排出的有害气体是否超出标准的一种仪器。作为机动车尾气检验以及维修机构的核心设备,这种仪器的质量和性能直接影响到对汽车尾气排放超标进行检查的效率和效果。因此,获得具有法定效力的计量认证证书是产品应用于市场的重要前提条件。/pp  随着新的汽车尾气排放检测法规《汽油车污染物排放限值及测量方法(双怠速及简易工况法)》GB18285-2018和《柴油车污染物排放限值及测量方法(自由加速法及加载减速法)》GB3847-2018的发布,汽车尾气分析检测逐渐标准化。凭借在环保领域多年的气体分析仪器仪表研发制造经验,湖北锐意自控全新推出测量精准度更高、稳定性更好的汽油车尾气排放分析仪Gasboard-5260和柴油车尾气排放分析仪Gasboard-5230。/ppspan style="font-size: 18px color: rgb(0, 176, 80) "strong新法规变化分析/strong/spanstrong style="font-size: 18px "/strong/pp  新法规规定,汽车尾气排放分析仪应至少能自动测量HC、CO、CO2、NO、O2五种气体浓度。在检测方法上也发生了较大的变化:一是规定原来的电化学法测量NOx的原理不再适用,必须用光学法原理测量 二是柴油车增加了NOx的检测。/pp  span style="color: rgb(255, 0, 0) "如何准确测量NOx?/span/pp  新标准的出台直接影响着NOx的测量,光学检测原理有非分光红外(NDIR)、微流NDIR、非分光紫外(NDUV)、紫外差分吸收光谱(UV-DOAS),原理不同测量的精度和结果也不同。除了检测原理不同外,还有两种测量方式的区别:一种是直接测量,把NOx分为NO 和NO2两个组分分别测量,测量浓度相加得到NOx 另一种是间接测量,采用转化炉将NO2转化为NO,通过测量NO间接得出NO2和NOx的浓度。/pp  此外,《柴油车污染物排放限值及测量方法(自由加速法及加载减速法)》GB 3847-2018中规定采用转化炉将NO2转化为NO时,转化效率应≥90%,对转化效率要定期检验,转化效率不合格的转化炉要及时更换。/pp  因此,采用转化炉间接测量法的汽车尾气分析仪会遇到以下问题:/pp  1、转化效率会影响测量精度,造成测量结果不准确 /pp  2、转化炉定期进行检测会增加作业成本 /pp  3、转化炉的使用寿命一般不超过一年,需定期更换。/ptable border="0" cellspacing="0" cellpadding="0" style="border-collapse:collapse margin-left:10px margin-right: 10px" width="648"tbodytr class="firstRow"td valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " width="79"p style="text-align:center line-height:150%"strongspan style="font-size:13px line-height:150% font-family:等线"特性/span/strong/p/tdtd valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " width="302"p style="text-align:center line-height:150%"strongspan style="font-size:13px line-height:150% font-family:等线"直接测量spanNO/span、/span/strongstrongspan style="font-size:13px line-height:150% font-family:等线"NOsub2/sub/span/strongstrong/strong/p/tdtd valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " width="266"p style="text-align:center line-height:150%"strongspan style="font-size:13px line-height:150% font-family:等线"间接测量spanNO/span、/span/strongstrongspan style="font-size:13px line-height:150% font-family:等线"NOsub2/sub/span/strongstrongspan style="font-size:13px line-height:150% font-family:等线"(转换炉)/span/strong/p/td/trtrtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " width="79"p style="text-align:center line-height:150%"span style="font-size:13px line-height:150% font-family:等线"准确性/span/p/tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " width="302"p style="text-align:left line-height:150%"span style="font-size:13px line-height:150% font-family:等线"测量精度较高,spanNOx/span测量误差低至span style="background:white"± span4%/span/span/span/p/tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " width="266"p style="text-align:left line-height:150%"span style="font-size:13px line-height:150% font-family:等线"测量精度受转化效率影响较大/span/p/td/trtrtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " width="79"p style="text-align:center line-height:150%"span style="font-size:13px line-height:150% font-family:等线"便利性/span/p/tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " width="302"p style="text-align:left line-height:150%"span style="font-size:13px line-height: 150% font-family:等线"1/spanspan style="font-size: 13px line-height:150% font-family:等线"台仪器集成span2/span个测量平台,操作方便/span/p/tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " width="266"p style="text-align:left line-height:150%"span style="font-size:13px line-height: 150% font-family:等线"1/spanspan style="font-size: 13px line-height:150% font-family:等线"台仪器外加span1/span台转换炉,操作繁琐/span/p/td/trtrtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " width="79"p style="text-align:center line-height:150%"span style="font-size:13px line-height:150% font-family:等线"成本效益/span/p/tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " width="302"p style="text-align:left line-height:150%"span style="font-size:13px line-height:150% font-family:等线"无需更换后期耗材,后期免维护/span/p/tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " width="266"p style="text-align:left line-height:150%"span style="font-size:13px line-height:150% font-family:等线"需定期更换转换炉,成本增加/span/p/td/tr/tbody/tablep style="text-align: center "strong表一、直测法VS转化炉法特性对比分析/strong/pp style="text-align: center "span style="font-size: 18px "strong/strong/span/ppspan style="font-size: 18px color: rgb(0, 176, 80) "strong锐意自控解决方案/strong/span/pp  湖北锐意自控系统有限公司自汽车尾气排放检测新国标发布以来,在核心气体传感器的测量原理及结构上取得突破。针对标准中规定的汽车尾气排放分析仪的检测组分、量程、精度的要求,以及市场普遍面临的NOx测量受水分干扰及转化炉转化效率影响的技术难点,成功研发出满足汽油车和柴油车尾气检测用的气体传感器平台。/pp  span style="color: rgb(255, 0, 0) "1、 采用微流NDIR技术直测NO/span/pp  目前国际上的微流红外气体传感器在使用过程中,测量结果随着温度变化,以及光源、探测器的老化等原因造成漂移。对此,湖北锐意自控在采用了隔半气室设计,分别设计了参考气室和测量气室,但是使用同一个光源和探测器,因此,可以通过光源通过参考气室和测量气室的信号比值来修正由于温度、光源老化、探测器老化等造成的信号漂移,从而提高微流红外气体传感器的测量精度和长期稳定性。/pp  此外,基于非分光红外(NDIR)测量NO、NO2易受水分干扰的问题,配备水分补偿调节装置,增加传感器对被测气体的响应灵敏度 通过调节叶片及线性修正,对H2O(气)干扰信号进行调整,使传感器受H2O(气)的影响相互抵消,从而消除H2O(气)的干扰,进一步保证测量的准确性。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 234px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/24ce5fd9-be58-465e-83c5-5411ae0dbd4f.jpg" title="图片.jpg" alt="图片.jpg" width="450" height="234" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "①红外光源 ②切光器 ③切光电机 ④测量气室 ⑤参比气室 ⑥检测器 ⑦微流传感器⑧第2组分检测器 ⑨信号处理及输出系统/span/pp style="text-align: center "strong图一 微流NDIR双气室技术原理/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 293px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/aed0659f-3c0a-4edc-93bd-8bdffb75a6b6.jpg" title="22.jpg" alt="22.jpg" width="450" height="293" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong图二 微流NDIR NO气体传感器/strong/pp  span style="color: rgb(255, 0, 0) "2、 非分光紫外(NDUV)直测NO2/span/pp  不同于红外(IR),紫外(UV)光谱吸收波段是纳米级别的,波长更短,波峰比较独立。非分光紫外(NDUV)可准确测量NO2气体浓度,不受水分干扰,精度更高,且非分光紫外(NDUV)相对于紫外差分吸收光谱(UV-DOAS)成本较低。采用非分光紫外(NDUV)直测NO2,成功打破汽车尾气检测中需配套NOx转化炉将NO2转化为NO,采用红外光学平台测量NO浓度,再通过NO浓度计算得出NO2浓度的局限性,更加节省系统集成空间及维护成本 且NO2测量更准确,不受转化效率的影响。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 299px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/f6bf8cf2-ddb5-4eed-a6d8-13e96be55e38.jpg" title="33.jpg" alt="33.jpg" width="450" height="299" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "  strong图三 紫外吸收光谱/strong/pp  锐意自控的汽油车尾气排放分析仪Gasboard-5260和柴油车尾气排放分析仪Gasboard-5230采用微流NDIR直测NO、非分光紫外(NDUV )直测NO2,成功打破汽车尾气检测中需配套NOx转化炉将NO2转化为NO的局限性,更加节省系统集成空间及维护成本 且NO2测量更准确,不受转化效率的影响。微流NDIR、非分光紫外(NDUV)、非分光红外(NDIR)及电化学技术均为湖北锐意自控自主掌握。/ppspan style="font-size: 18px color: rgb(0, 176, 80) "strong新产品介绍/strong/span/pp  基于核心汽车尾气传感器平台,湖北锐意自控针对汽油车和柴油车的检测需求,成功开发出汽油车尾气排放分析仪Gasboard-5260和柴油车尾气排放分析仪Gasboard-5230。/ptable border="0" cellspacing="0" cellpadding="0" style="border-collapse:collapse margin-left:10px margin-right: 10px"tbodytr class="firstRow"td width="300" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"湖北锐意自控汽油车尾气分析仪/span/pp style="text-align:center line-height:115%"span style="font-size:13px line-height: 115% font-family:等线"Gasboard-5260/span/p/tdtd width="283" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"湖北锐意自控柴油车尾气分析仪/span/pp style="text-align:center line-height:115%"span style="font-size:13px line-height: 115% font-family:等线"Gasboard-5230/span/p/td/trtr style=" height:102px"td width="300" style="background: rgb(242, 242, 242) border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " height="102"p style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 280px height: 210px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/5afda047-238b-4bfb-8334-58263b308cad.jpg" title="尾气分析仪.jpg" alt="尾气分析仪.jpg" width="280" height="210" border="0" vspace="0"//pp style="text-align:center line-height:115%"br//p/tdtd width="283" style="background: rgb(242, 242, 242) border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " height="102"p style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/bf78c478-51d3-480f-a564-e862ee53eb95.jpg" title="44.jpg" alt="44.jpg"//pp style="text-align:center line-height:115%"br//p/td/trtr style=" height:36px"td width="300" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="36"p style="text-align:left line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"测量气体:spanHC/span、spanCO/span、spanCO2/span、spanNO/span、/spanspan style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"NOsub2/sub/spanspan style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"、spanO2/span/span/p/tdtd width="283" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="36"p style="text-align:left line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"测量气体:spanCO2/span、spanNO/span、/spanspan style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"NOsub2/sub/span/p/td/trtr style=" height:39px"td width="300" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="39"p style="text-align:left line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"测量原理:/span/pp style="text-align:left"span style="font-size:13px font-family:等线"HC/spanspan style="font-size:13px font-family:等线"、spanCO/span、spanCO2/span:非分光红外spanNDIR/span/span/pp style="text-align:left"span style="font-size:13px font-family:等线"NO: /spanspan style="font-size:13px font-family:等线"微流spanNDIR /span/span/pp style="text-align:left"span style="font-size:13px font-family:等线"NOsub2/sub/spanspan style="font-size:13px font-family:等线":非分光紫外spanNDUV/span/span/pp style="text-align:left line-height:115%"span style="font-size:13px line-height: 115% font-family:等线"O2/spanspan style="font-size: 13px line-height:115% font-family:等线":电化学/span/p/tdtd width="283" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="39"p style="text-align:left line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"测量原理:/span/pp style="text-align:left"span style="font-size:13px font-family:等线"CO2/spanspan style="font-size:13px font-family:等线":非分光红外spanNDIR/span/span/pp style="text-align:left"span style="font-size:13px font-family:等线"NO/spanspan style="font-size:13px font-family:等线":微流spanNDIR/span/span/pp style="text-align:left line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"NOsub2/sub/spanspan style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线": /spanspan style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"非分光紫外spanNDUV/span/span/p/td/trtr style=" height:39px"td width="300" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="39"p style="text-align:left line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"适用标准:/span/pp style="text-align:left line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"《汽油车污染物排放限值及测量方法(双怠速及简易工况法)》spanGB18285-2018/span/span/p/tdtd width="283" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="39"p style="text-align:left line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"适用标准:/span/pp style="text-align:left line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"《柴油车污染物排放限值及测量方法(自由加速法及加载减速法)》spanGB3847-2018/span/span/p/td/trtr style=" height:34px"td width="300" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="34"p style="text-align:left line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"检测方法:/span/pp style="text-align:left line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线 background:white"汽车排放总量分析(/spanspan style="font-size:13px line-height: 115% font-family:等线"VMAS/spanspan style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线")/span/ph3 style="margin-top:0 margin-right:0 margin-bottom:3px margin-left: 0 background:white"span style="font-size:13px font-family:等线 font-weight: normal"简易稳态工况法(/spanspan style="font-size:13px font-family: 等线 font-weight:normal"ASM/spanspan style="font-size:13px font-family:等线 font-weight: normal")/span/h3h3 style="margin-top:0 margin-right:0 margin-bottom:3px margin-left: 0 background:white"span style="font-size:13px font-family:等线 font-weight: normal"双怠速/span/h3/tdtd width="283" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="34"pspan style="font-size:13px font-family:等线"检测方法:/span/ph3 style="margin-top:0 margin-right:0 margin-bottom:3px margin-left: 0 text-align:justify text-justify:inter-ideograph background:white"span style="font-size:13px font-family:等线 font-weight: normal"加载减速工况法(/spanspan style="font-size:13px font-family: 等线 font-weight:normal"Lugdowm/spanspan style="font-size:13px font-family:等线 font-weight: normal")/span/h3/td/trtr style=" height:34px"td width="300" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="34"p style="text-align:left line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"适用车型:汽油车/span/p/tdtd width="283" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="34"p style="line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线"适用车型:柴油车/span/pp style="line-height:115%"span style="font-size:13px line-height:115% font-family:等线" /span/p/td/tr/tbody/tablep  根据汽车尾气排放分析仪的计量要求,湖北锐意自控对产品进行了充分严格的测试,已一次性批量通过河南省、湖北省、广西省计量院的检定。除上述三省外,湖北锐意自控正在加快推进全国其他省市的计量校准工作,以满足更多地区检测站(I站)和维修站(M站)的使用需求。/p
  • 一文解读气体传感器原理、分类、用途
    所谓气体传感器,是指用于探测在一定区域范围内是否存在特定气体和/或能连续测量气体成分浓度的传感器。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面,气体传感器常用于探测可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否,或氧气的消耗量等。气体传感器主要用于针对某种特定气体进行检测,测量该气体在传感器附近是否存在,或在传感器附近空气中的含量。因此,在安全系统中,气体传感器通常都是不可或缺的。从工作原理、特性分析到测量技术,从所用材料到制造工艺,从检测对象到应用领域,都可以构成独立的分类标准,衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系,尤其在分类标准的问题上目前还没有统一,要对其进行严格的系统分类难度颇大。气体传感器的分类从检测气体种类上,通常分为可燃气体传感器(常采用催化燃烧式、红外、热导、半导体式)、有毒气体传感器(一般采用电化学、金属半导 体、光离子化、火焰离子化式)、有害气体传感器(常采用红外、紫外等)、氧气(常采用顺磁式、氧化锆式)等其它类传感器。从使用方法上,通常分为便携式气体传感器和固定式气体传感器。从获得气体样品的方式上,通常分为扩散式气体传感器(即传感器直接安装在被测对象环境中,实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触)、吸入式气体传感器(是指通过使 用吸气泵等手段,将待测气体引入传感器检测元件中进行检测。根据对被测气体是否稀释,又可细分为完全吸入式和稀释式等)。从分析气体组成上,通常分为单一式气体传感器(仅对特定气体进行检测)和复合式气体传感器(对多种气体成分进行同时检测)。按传感器检测原理,通常分为热学式气体传感器、电化学式气体传感器、磁学式气体传感器、光学式气体传感器、半导体式气体传感器、气相色谱式气体传感器等。先来了解一下气体传感器的特性:1、稳定性稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性,取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时,整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化,表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下,一个传感器在连续工作条件下,每年零点漂移小于10%。2、灵敏度灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比,主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术,它对目标气体的阀限制或爆炸限的百分比的检测要有足够的灵敏性。3、选择性选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的,因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性,理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。4、抗腐蚀性抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时,探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下,传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的基本特征,即灵敏度、选择性以及稳定性等,主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料,使气体传感器的敏感特性达到优。接下来是关于不同气体传感器的检测原理、特点和用途:一、半导体式气体传感器根据由金属氧化物或金属半导体氧化物材料制成的检测元件,与气体相互作用时产生表面吸附或反应,引起载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化而进行气体浓度测量的。从作用机理上可分为表面控制型(采用气体吸附于半导体表面而产生电导率变化的敏感元件)、表面电位型(采用 半导体吸附气体后产生表面电位或界面电位变化的气体敏感元件)、体积控制型(基于半导体与气体发生反应时体积发生变化,从而产生电导率变化的工作原理) 等。可以检测百分比浓度的可燃气体,也可检测ppm级的有毒有害气体。优点:结构简单、价格低廉、检测灵敏度高、反应速度快等。不足:测量线性 范围较小,受背景气体干扰较大,易受环境温度影响等。二、固体电解质气体传感器固体电解质是一种具有与电解质水溶液相同的离子导电特性的固态物质,当用作气体传感器时,它是一种电池。它无需使气体经过透气膜溶于电解液中,可以避免溶液蒸发和电极消耗等问题。由于这种传感器电导率高,灵敏度和选择性好,几乎在石化、环保、矿业、食品等各个领域都得到了广泛的应用,其重要性仅次于金属—氧化物一半导体气体传感器。这种传感器介于半导体气体传感器和电化学气体传感器之间,选择性、灵敏度高于半导体气体传感器,寿命长于电化学气体传感器,因此得到广泛应用。这种传感器的不足之处是响应时间过长。三、催化燃烧式气体传感器这种传感器实际上是基于铂电阻温度传感器的一种气体传感器,即在铂电阻表面制备耐高温催化剂层,在一定温度下,可燃气体在表面催化燃烧,因此铂电阻温度升高,导致电阻的阻值变化。由于催化燃烧式气体传感器铂电阻外通常由多孔陶瓷构成陶瓷珠包裹,因此这种传感器通常也被称为催化珠气体传感器。理论上这种传感器可以检测所有可以燃烧的气体,但实际应用中有很多例外。这种传感器通常可以用于检测空气中的甲烷、LPG、丙酮等可燃气体。四、电化学气体传感器电化学气体传感器是把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流,得出对象气体浓度的探测器。包含原电池型气体传感器、恒定电位电解池型气体传感器、浓差电池型气体传感器和极限电流型气体传感器。1、原电池型气体传感器(也称:加伏尼电池型气体传感器,也有称燃料电池型气体传感器,也有称自发电池型气体传感器),他们的原理行同我们用的干电池,只是,电池的碳锰电极被气体电极替代了。以氧气传感器为例,氧在阴极被还原,电子通过电流表流到阳极,在那里铅金属被氧化。电流的大小与氧气的浓度直接相关。这种传感器可以有效地检测氧气、二氧化硫等。2、恒定电位电解池型气体传感器,这种传感器用于检测还原性气体非常有效,它的原理与原电池型传感器不一样,它的电化学反应是在电流强制下发生的,是一种真正的库仑分析(根据电解过程中消耗的电量,由法拉第定律来确定被测物质含量)传感器。这种传感器用于:一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测之中,是目前有毒有害气体检测的主流传感器。3、浓差电池型气体传感器,具有电化学活性的气体在电化学电池的两侧,会自发形成浓差电动势,电动势的大小与气体的浓度有关,这种传感器实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。4、极限电流型气体传感器,有一种测量氧气浓度的传感器利用电化池中的极限电流与载流子浓度相关的原理制备氧(气)浓度传感器,用于汽车的氧气检测,和钢水中氧浓度检测。主要优点:体积小,功耗小,线性和重复性较好,分辨率一般可以达到0.1ppm,寿命较长。主要不足:易受干扰,灵敏度受温度变化影响较大。五、PID——光离子化气体传感器PID由紫外光源和气室构成。紫外发光原理与日光灯管相同,只是频率高,能量大。被测气体到达气室后,被紫外灯发射的紫外光电离产生电荷流,气体浓度和电荷流的大小正相关,测量电荷流即可测得气体浓度。可以检测从10ppb到较高浓度的10000ppm的挥发性有机物和其他有毒气体。许多有害物质都含有挥发性有机化合物,PID对挥发性有机化合物灵敏度很高。六、热学式气体传感器热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率,通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的。其在工业界的应用已有几十年的历史,其仪表类型较多,能分析的气体也较广泛。热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应,其中广泛应用的是气体的氧化反应(即燃烧),其典型为催化燃烧式气体传感器,其主要工作原理是在一定温度下,一些金属氧化物半导体材料的电导率会跟随环境气体的成份变化而变化。其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥,主要用于检测可燃气体,如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的CO、H2 、C2H2等可燃气体,采煤矿井用于分析坑道中的CH4含量,石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量,燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸 气、酒精乙醚蒸气等。七、红外气体传感器一个完整的红外气体传感器由红外光源、光学腔体、红外探测器和信号调理电路构成。这种传感器利用气体对特定频率的红外光谱的吸收作用制成。红外光从发射端射向接收端,当有气体时,对红外光产生吸收,接收到的红外光就会减少,从而检测出气体含量。目前较先进的红外式采用双波长、双接收器,使检测更准确、可靠。优点:选择性好,只检测特定波长的气体,可以根据气体定制;采用光学检测方式,不易受有害气体的影响而中毒、老化;响应速度快、稳定性好;利用物理特性,没有化学反应,防爆性好;信噪比高,抗干扰能力强;使用寿命长;测量精度高。缺点:测量范围窄;怕灰尘、潮湿,现场环境要好,需要定期对反射镜面上的灰尘进行清洁维护;现场有气流时无法检测;价格较高。八、磁学式气体分析传感器在磁学式气体分析传感器中,常见的是利用氧气的高磁化特性来测量氧气浓度的磁性氧量分析传感器,利用的是空气中的氧气可以被强磁场吸引的原理。其氧量的测量范围宽,是一种十分有效的氧量测量传感器。常用的有热磁对流式氧量分析传感器(按构成方式不同,又可细分为测速热磁式、压力平衡热磁式)和磁力机械式氧量分析传感器。主要用途:用于氧气的检测,选择性极好,是磁性氧气分析仪的核心。其典型应用场合有化肥生 产、深冷空气分离、火电站燃烧系统、天然气制乙炔等工业生产中氧的控制和连锁,废气、尾气、烟气等排放的环保监测等。九、气相色谱式分析仪基于色谱分离技术和检测技术,分离并测定气样中各组分浓度,因此是全分析传感器。在发电厂锅炉试验中,已有应用。工作时,从进样装置定期采取一定容积的气样,在流量一定的纯净载气(即流动相)携带下,流经色谱柱,色谱柱中装有称为固定相的固体或液体,利用固定相对气样各组分的吸收或溶解能力的不同,使各组分在两相中反复进行分配,从而使各组分分离,并按时间先后流出色谱柱进入检测器进行定量测定。根据检测原理,气相色谱式分析仪又细分为浓度型检测器和质量型检测器两种。浓度型检测器测量的是气体中某组分浓度瞬间的变化,即检测器的响应值和组分的浓度成正比。质量型检测器测量的是气体中某组分进入检测器的速度变化,即检测器的响应值和单位时间进入检测器某组分的量成正比。常用的检测器有TCD热导检测器、FLD氢火焰离子化检测器、HCD电子捕获检测器、FPD火焰光度检测器等。优点:灵敏度高,适合于微量和痕量分析,能分析复杂的多相分气体。不足:定期取样不能实现连续进样分析,系统较为复杂,多用于 试验室分析用,不太适合工业现场气体监测。十、其他气体传感器1.超声波气体探测器这种气体探测器比较特殊,其原理是当气体通过很小的泄漏孔从高压端向低压端泄漏时,就会形成湍流,产生振动。典型的湍流气流会在差压高于0.2MPa时变成因素,超过0.2MPa就会产生超声波。湍流分子互相碰撞产生热能和振动。热能快速分散,但振动会被传送到相当远的距离。超声波探测器就是通过接收超声波判断是否有空气泄漏。这类探测器通常用于石油和天然气平台、发电厂燃气轮机、压缩机以及其它户外管道。2.磁氧分析仪这种气体分析仪是基于氧气的磁化率远大于其他气体磁化率这一物理现象,测量混合气体中氧气的一种物理气体分析设备。这种设备适合自动检测各种工业气体中的氧气含量,只能用于氧气检测,选择性极好。
  • 光纤传感器助力物联网发展市场容量将近万亿
    近年来,传感器朝着灵敏、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 尽缘、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),起到人的线人作用,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。  基本工作原理及应用领域  光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送进调制器,使待测参数与进进调制区的光相互作用后,导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化,称为被调制的信号光,在经过光纤送进光探测器,经解调后,获得被测参数。  光纤传感器的应用于对磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和应变等物理量的丈量。光纤传感器的应用范围很广,几乎涉及国民经济和国防上所有重要领域和人们的日常生活,尤其可以安全有效地在恶劣环境中使用,解决了很多行业多年来一直存在的技术困难,具有很大的市场需求。主要表现在以下几个方面的应用:  1、市建设中桥梁、大坝、油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器的应用。光纤传感器可预埋在混凝土、碳纤维增强塑料及各种复合材料中,用于测试应力松驰、施工应力和动荷载应力,从而评估桥梁短期施工阶段和长期营运状态的结构性能。  2、电力系统,需要测定温度、电流等参数,如对高压变压器和大型电机的定子、转子内的温度检测等,由于电类传感器易受电磁场的干扰,无法在这类场合中使用,只能用光纤传感器。分布式光纤温度传感器是近几年发展起来的一种用于实时丈量空间温度场分布的高新技术,分布式光纤温度传感系统不仅具有普遍光纤传感器的优点,还具有对光纤沿线各点的温度的分布传感能力,利用这种特点我们可以连续实时丈量光纤沿线几公里内各点温度,定位精度可达米的量级,丈量精度可达1度的水平,非常适用大范围交点测温的应用场合。  在实际生活中,光纤传感器种类是非常多的,但是,我们将这些传感器类型归结为两大类型,即传感型与传光型。和传统电传感器进行比较,光纤传感器具有很多的优点,例如抗干扰能力较强、绝缘性好、灵敏度偏高,所以,当前在各个领域都有光纤传感器的身影。  光纤传感器助力物联网发展市场容量将近万亿  自出现光纤传感器后,它的优势与应用引起了各个国家人们的高度关注。并且对光纤传感技术进行了深入的研究。现如今,通过光纤传感器可以对位移、温度、速度、角度等物理量进行测量。现如今,很多西方发达国家将对光纤传感器研究的重点放在光纤控制系统、核辐射监控、民用计划等多个方面,同时已经取得了可喜的成绩。  我国对光纤传感器的研究起步较晚,有很多研究所、企业等对光纤传感器的深入研究促进了光纤传感技术的发展。在2010年,张旭平的关于&ldquo 布里渊效应连续分布式光纤传感技术&rdquo 通过了专家的鉴定。专家组都认为此技术有很强的创新性,技术已达到世界先进水平,因此,有广阔的发展前景。此技术的发展主要是应用了物联网技术,从而加速了我国物联网的发展。  传感器成为物联网极其重要的一组成部分。因此,传感器性能好坏决定了物联网的性能好坏。可以说,物联网获得信息的主要手段为传感器。这样一来,传感器所采集信息的可靠性与准确性都会对控制节点处理和传输信息产生一定影响。由此看来,传感器的可靠性、抗干扰性等都会对物联网应用性能发挥举足轻重的作用。  光纤传感技术在物联网中的应用  通过上述分析得知,物联网的发展必须要借助大量传感器获得各种环境参数,从而为物联网更可靠的数据信息,再经过系统的处理,得到人们需要的结果。以下是对光纤传感技术在物联网中的应用进行详细的探讨。  目前应用最广的光纤传感器有四种,分别是光纤陀螺、光纤水听器、光纤光栅传感器和光纤电流传感器。其中,光纤陀螺有干涉型、谐振型和布里渊型三种类型,干涉型光纤陀螺是技术上很成熟的第一代商品化阶段,谐振光纤陀螺是处于实验室研究阶段的第二代,布里渊型光纤陀螺是在理论研究阶段的第三代光纤陀螺传感器 光纤水听器是在光纤、光电子技术基础上的一种水下声音信号传感器,这种传感器通过高度灵敏的光纤相干检测,把水中的声音信号转换成光信号,再通过光纤传到信号处理系统转换为声音信号,这种传感器按原理可以分为干涉型、强度型、光栅型等类型 在光纤光栅传感器的产品中包括应变传感器、温度传感器和压力传感器,其中光纤bragg光栅传感器是这几年的研究热点,它们大部分属于光强型和干涉型,并且各有利弊。自今年来电力的发展是突飞猛进的,这种情况下,面对着强大电流的测量问题,光纤电流传感器可以很好的避免一些由于电力过强而引发的事故。
  • 武汉市科技型中小企业技术创新基金项目“电调制非分光红外气体传感器”通过验收
    5月17日上午,武汉市科技局和武汉市财政局在我司会议室组织召开了武汉市科技型中小企业技术创新基金项目&ldquo 电调制非分光红外气体传感器&rdquo 验收会。 与会专家审阅了相关材料,听取了公司项目负责人所作的工作报告与技术报告,并进行了实地察看。经质询和讨论,与会专家一致认为该项目已按时完成项目合同的技术和经济指标,通过验收。 本项目产品是公司红外气体分析仪器的核心关键部件,在烟气、煤气、尾气、沼气分析领域得到广泛应用,相关产品获国家制造计量器具许可证9项、通过CE认证1项、防爆认证3项、煤安认证1项。项目实施期内累计实现销售收入7300余万元,并出口到45个国家。
  • 纯干货!全球智能传感器产业链一览
    “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
  • 【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
    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。
  • 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)
  • 千亿传感器市场引角逐
    今年以来,全球几大消费电子巨头纷纷发力抢占以智能眼镜及智能手表为代表的可穿戴设备市场。而在本轮可穿戴设备的追逐热潮中,传感器已然成为可穿戴设备产业链中的点金石,是硬件产业链上机会确定性较强的一块领域。据美国《华尔街日报》的报道显示,苹果即将发布的iWatch智能手表就将整合至少10种传感器,这无疑将对传感器市场的大热进一步起到推波助澜的作用。此外,前瞻产业研究院在此前发布的《2013-2017年中国传感器制造行业发展前景与投资预测分析报告》中,曾预测2013-2017年中国传感器制造行业销售收入将保持快速增长,2017年行业销售收入将突破5000亿元。分析人士表示,苹果等巨头的示范效应叠加传感器市场规模超千亿,都将推动国内传感器市场加速发展,相关概念大概率将获得资金青睐。  iWatch将成传感器大热催化剂  据外媒报道,最近Sensoplex公司的首席执行官Hamid Farzaneh在采访中对iWatch中可能出现的传感器进行了推测。作为一家新型可穿戴产品设计和供应传感器模块公司,Sensoplex在此领域非常具有发言权。  据悉,Farzaneh专门对这10种传感器进行了分类,有五种可能性比较大,而另外五种则是较有可能。其认为,几乎肯定会被整合进iWatch的传感器,包括加速度传感器、陀螺仪、磁力计、晴雨表/气压传感器及环境温度传感器。  Farzaneh指出,加速度传感器似乎已经成为智能手机的标配,而iWatch将使用加速度传感器测量身体运动,并且可以记录用户步数以及睡眠习惯。而陀螺仪是一款不可缺少的组件,可以侦测转动。陀螺仪获得的数据可以与锻炼逻辑算法相互协作 而且陀螺仪还能让iWatch&ldquo 感知&rdquo 用户,比如举起手腕准备看表时,屏幕自动亮起。气压传感器则不仅仅可以向用户提供更准确的天气数据,还可感知海拔高度的变化,对于跑步爱好者和登山爱好者来说,海拔高度数据非常重要。  针对比较有可能被整合进iWatch的传感器,Farzaneh认为,包括心率监控仪、血氧传感器、皮肤电导传感器、皮肤温度传感器以及GPS。  除此之外,据《华尔街日报》报道称,台湾厂商广大电脑将成为iWatch的主要生产商。而LG将为苹果智能手表独家提供显示屏,这种屏幕拥有2.5英寸,为长方形设计,且呈拱形,支持触摸以及无线充电功能等特点。  iPhone 6或搭载气压计及  传感器装置  据科技博客9to5mac报道,当前业界关于苹果下一代iPhone的传闻正沸沸扬扬,似乎iPhone 6将采用更大的屏幕设计、重新启用金属面板等,已是板上钉钉的事情。近期又有知情人士爆料,iPhone 6可能将搭载运动气压计和大气传感器装置。  据介绍,在通常情况下,气压计是用来测量位置高度的一个装置,这一传感器已经普遍存在于常见的Android设备上,比如三星的Galaxy Nexus手机。对于徒步旅行者、登山者、骑行和一些希望能够获取自己当前位置精确高度的发烧友来说,气压计传感器装置很实用。当然,通过一些气压数据,气压计同时可以预测气温和天气状况。  业内人士表示,&ldquo iPhone 6可能将搭载运动气压计&rdquo 的传闻并非空穴来风,在苹果最新的软件开发工具包Xcode 6和iOS 8操作系统的代码上,可以找到相关信息。其中的CoreMotion APIs上,赫然显示有高度测量功能。  此外,在当前的苹果应用商店内,已有几款可以跟踪高度的应用存在,这些应用基于现有的GPS芯片和运动跟踪芯片。不过,据相关开发人员称,Xcode 6 和iOS 8中的高度测量基于新的技术框架,需要有新的苹果硬件支持。  上述开发人员称,iOS 8操作系统对新的测量高度的硬件支持,意味着苹果将在未来发布的iOS设备中嵌入这一新功能,这些设备不仅包括今年秋季推出的iPhone 6,还有可能覆盖新的ipad,甚至iWatch。  此外,开发人员在iOS 8上还找到了环境压力跟踪参数,根据这些参数,除了根据气压可以确定高度外,还可以分析周边降水或天气阴晴状况。开发人员称,未来iOS设备的这种天气预测功能。  5000亿市场引角逐  应该说,传感器已经成为可穿戴设备产业链中的点金石,是硬件产业链上机会确定性较强的一块领域。以谷歌眼镜为例,其内置了多达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、线性加速等传感器的应用,这让谷歌眼镜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以完成拍照。虽然谷歌没有透露具体的技术细节,但是业界专家都认为,这主要是因为谷歌眼镜内置了红外传感器和距离传感器,在两者的有机结合下,用户眼睛活动被识别,从而最终实现对应用的操作。  而在可穿戴设备智能化升级的过程中,MEMS传感器是传感器发展的必然趋势。MEMS被称为微机电系统,主要包括传感器和执行器两类,广泛应用于包括智能手机、平板电脑和可穿戴设备等在内的消费电子领域。分析人士表示,各类传感器功能性的全融合将成为传感器的研发方向,未来可穿戴产品终端前景的发展将取决于传感器等产业链上游技术的提升,其中,MEMS创新应用将是可穿戴设备发展的源泉。  另外,早在去年,前瞻产业研究院发布的《2013-2017年中国传感器制造行业发展前景与投资预测分析报告》就曾预测,2013-2017年传感器制造行业销售收入将保持快速增长,2017年行业销售收入将突破5000亿元。  具体而言,传感器制造行业研究小组认为,传感器制造行业的下游主要应用领域包括工业检测、汽车、医疗、环境保护、航空航天等。鉴于传感器制造行业下游市场给力,我国传感器制造行业的前景值得期待。其一,传感器在机械行业将会有广阔的应用前景。未来机械行业将会广泛全面地应用信息技术,加快产品更新换代,提高产品技术含量,缩短与国际先进水平的差距,在机械产品中融入传感器、单片机、微处理器、PLC、NC、数字通信接口以及激光等现代信息技术和高新技术,提高产品的机电一体化、数字化、智能化和网络化的程度,使产品的技术含量、知识含量、附加值得以提高。其二,随着传感器技术作为物联网的核心技术,家电物联网的发展必定会带动相关传感器技术的大规模应用,传感器在家电领域的发展前景也十分广阔。其三,在疾病的早期诊断、早期治疗、远距离诊断及人工器官的研制等广泛范围内发挥作用的大趋势之下,传感器在这些方面将会得到越来越多的应用。
  • 应用案例 | 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
    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
  • 公司"红外气体传感器及其产业化" 项目获国家科技型中小企业创新基金重点项目立项
    9月1日,据2010年度国家科技型中小企业技术创新基金第二批项目立项的通知(http://www.innofund.gov.cn/innobull/2010lxgg2.htm),公司&ldquo 红外气体传感器及其产业化&rdquo 项目获国家科技型中小企业创新基金重点项目立项,获资助160万元。国家科技型中小企业技术创新基金是经国务院批准设立,用于支持科技型中小企业技术创新的政府专项基金。
  • 关注内资厂商进军传感器事件
    我国企业在传感器高端领域(如红外传感器、速度传感器、加速传感器、GIS传感器等)已经突破了技术门槛,伴随消费电子和物联网行业的高速发展,有望迎来高成长。国内相关公司包括汉威电子、华工科技、苏州固锝、歌尔声学等。   汉威电子从事气体传感器研究生产已有二十年的历史,是国内从事气体传感器研究、生产的最早厂家。公司拥有从气体传感器-气体检测仪器仪表-气体检测控制系统的完整产业链,拥有年产65万套气体检测仪器仪表和280万支气体传感器的生产能力,而且产业链各环节已经形成了良性循环,为公司建立行业领先地位提供根本保证。2012年公司在传感器、智能仪器仪表、监控系统三大产业领域已完成及正在开发的新产品及产品升级改进共计30余项,包括由工信部批复的国家电子信息产业发展基金项目&ldquo 基于双光路气体探测技术的煤矿安全监控系统&rdquo 和国家物联网发展专项&ldquo 微型智能半导体气体传感器&rdquo ,以及由国家发改委批复的国家物联网技术研发及产业化专项&ldquo 电化学式气体探测智能终端关键技术研发及产业化项目&rdquo 。高性能热释电红外探测器、用于疾病诊断的电化学气体传感器、激光原理燃气检漏设备、激光原理工业气体检测仪、湿度传感器在2012年下半年分别投产。   华工科技是华中地区批由高校产业重组上市的高科技公司。子公司新高理自1988年始即专业从事PTC、NTC系列热敏电阻的设计、生产、安装和服务,建有教育部敏感陶瓷工程研究中心等科研机构,具有年产1亿只热敏电阻的生产能力,是目前国内的热敏电阻专业生产厂家。产品高精密温度传感器可应用于家电、厨房设备、汽车、军工及中低温干燥箱、恒温箱等场合的温度测量与控制。2012年公司提高了NTC传感器的耐候性,实现PTC传感器批量销售,积极推进汽车电子领域应用,通过东风汽车(3.04,-0.03,-0.98%)等客户审核。未来公司拟拓展办公自动化及通讯设备元器件领域,实现NRC、GRC项目批量销售。此信息由和呈小编摘录,和呈产品有培养箱系列:、霉菌培养箱、生化培养箱、恒温培养箱、细菌培养箱、低温培养箱、培养箱、隔水式恒温培养箱、电热恒温培养箱
  • 振动试验基础:加速度传感器介绍
    如果说振动控制仪是振动试验系统的大脑,那么加速度传感器就是人体的感官部分。本文主要介绍电荷型加速度传感器的原理和使用方法。※振动领域常用传感器加速度:压电型(电荷输出型或电压输出型IEPE)、动电型等。速度:激光测定器等。位移:LVDT(Linear Variable Differential Transformer)、Laser等。频率响应特性:加速度传感器 速度传感器 位移传感器(原因:相位关系),所以振动试验机系统多采用加速度传感器。※电荷输出型加速度传感器构造:原理:Q(电荷量) = C(电容) × V(电压)压力(F=mA)作用,压敏材料上产生电荷,对应电荷,输出电压变化。常见电荷型加速度传感器:※加速度传感器质量要求必须保证测定物质量的1/10以下。※加速度传感器频率使用范围避开传感器的共振点,使用直线形区域。在低频区域(1-5Hz)尤其要注意,由于频率响应特性的缘故,测得的加速度会有一定的偏差,对反馈控制有较大影响。也许这就是振动台厂家的设备产品目录中设备频率使用范围都是从5Hz开始标注的缘故吧。另外还要注意环境对传感器灵敏度的影响,比如,温度、湿度、电磁干扰等,别篇叙述。※加速度传感器的固定要求①用手测 ②磁铁(2点吸附) ③磁铁(平面吸附) ④垫片胶水粘贴 ⑤胶水粘贴 ⑥螺丝固定上图中,可以看出采用螺丝固定是最好的,但是由于实际情况,一般振动试验,能提供螺丝固定的螺孔基本上没有,所以通常采用胶水(502胶水等)粘贴或垫片(绝缘地线)胶水粘贴传感器。※加速度传感器的使用方法※加速度传感器的重要参数灵敏度、最大测定加速度、电容等。例:加速度传感器型号:2353B、灵敏度:0.209pC/(m/s²)传感器电容: 890pF,加速度500m/s²振动时,输出的电压是多少?(传感器低噪声电缆的电容已忽略。)Q=0.209×500=104.5[pC]V=Q/C=104.5/890=0.11742[V]= 11.742[mV]※前置功放(电荷放大器)将加速度传感器的电荷输出电压(mV级别)转换,通过增幅放大到±V级的电压信号,输出给振动控制仪。电压输出型(IEPE or ICP)加速度传感器也经常应用,稳定可靠,直接电压输出。内部含有微电子电路,受温度和湿度的影响比较大,一般使用上限在+125℃左右,建议在常温下采用。在三综合试验中,尤其需要特别注意试验条件的温度。备注:图片和部分文字等来源于网络,如有侵权,请联系作者本人。
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