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微型力值传感器

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微型力值传感器相关的资讯

  • 非侵入性微型传感器可测人体pH值,或有助于诊断癌症
    据最新一期《化学科学》杂志报道,加拿大研究人员开发出一种可更准确测量pH值的微型传感器,或有助更好地理解和诊断包括癌症在内的一系列疾病。 多伦多大学士嘉堡分校化学系助理教授张晓安称,在活生物系统中实时检测pH值,对于探测和理解pH值失衡导致的相关疾病至关重要。如低pH值与囊性纤维化、局部缺血以及癌症的病理状况密切相关。pH值信号可用于诊断疾病及监测治疗效果,了解人体组织内的pH值在何时何地发生显著变化是非常重要的。因此,迫切需要找到一种可进行深入、精确的探查,同时又确保不入侵组织的新方法。 张晓安团队使用核磁共振光谱技术开发的微型传感器,可以非侵入方式在原子水平对分子进行非常详细的观察。研究人员将大肠杆菌细胞作为实验对象,完成了对卵母细胞(鱼卵细胞)的传感器测试。 pH值是对质子(附着于其他分子的微小带电粒子)活性的测定。质子活性很难在组织中测量,因为质子移动迅速,难以用常规核磁共振的时间尺度来捕获分子位置。利用核磁共振测量pH值的主要挑战在于,在不同的质子化状态(附着或不附着)对分子进行精细成像。既有核磁共振技术无法对不同质子态的实时测量提供足够的精度。 张晓安团队研发的传感器,则通过一种缓慢的质子交换机制,提供了独特的解决方案。该探测器可减缓质子运动,并观察不同状态下的质子,从而使测量变得更为灵敏和精确。该传感器虽为医疗成像设计,但亦可扩展到环境科学、生物学乃至食品生产和质量控制等其他应用领域。
  • 天门市筹建省级微型电量传感器检测机构
    记者从天门市质监局了解到,经湖北省质监局批准,天门市开始筹建湖北省微型电量传感器计量检定中心,这是全省唯一的省级微型电量传感器检测机构,也是天门市首个省级高科技检测机构,计划在天门市建立首个国家级计量基准。  此项目由该市质量技术监督局与市电工仪器仪表研究所共同组织筹建。据市质监局有关负责人介绍,微型电流传感器是应用在电子式电能表、继电保护装置,电子测量仪器上的一种电子元器件,使用范围广泛,随着国家实施“西电东送”、“智能电网”等重点工程的进展,在国内年需求量达10亿只以上,天门市也有数家企业从事此项产品的生产。微型电流传感器在出厂后和使用中必须进行校准,而目前国内还没有相关的国家标准量值,该市质监局邀请中国计量院、国家电网武汉高压试验研究院、国家电工仪器仪表质量监督检验中心、华中科技大学等单位的专家、教授,开展技术攻关,旨在填补我国微型电流传感器量值溯源的空白,目前已完成关键技术的研发。天门市筹建省级微型电量传感器计量检定中心后,可凭借技术上的领先优势,建成国内唯一的微型电量传感器检测机构,抢占微量电量传感器这一产品的至高点,打造天门高科技“城市名片”,进一步提升天门对外影响力,促进天门经济产业结构调整升级,壮大微型电量传感器产业集群,优化天门招商引资工作环境和平台。
  • 湖北省筹建微型电量传感器计量检定中心
    12月22日,记者从天门市质监局了解到,经湖北省质监局批准,天门市开始筹建湖北省微型电量传感器计量检定中心,这是湖北省唯一的省级微型电量传感器检测机构,也是天门市首个省级高科技检测机构,计划在天门市建立首个国家级计量基准。  此项目由天门市质量技术监督局与天门电工仪器仪表研究所共同组织筹建。据天门质监局有关负责人介绍,微型电流传感器是应用在电子式电能表、继电保护装置,电子测量仪器上的一种电子元器件,使用范围广泛,随着国家实施“西电东送”、“智能电网”等重点工程的进展,在国内年需求量达10亿只以上,天门市也有数家企业从事此项产品的生产。微型电流传感器在出厂后和使用中必须进行校准,而目前国内还没有相关的国家标准量值,天门质监局邀请中国计量院、国家电网武汉高压试验研究院、国家电工仪器仪表质量监督检验中心、华中科技大学等单位的专家、教授,开展技术攻关,旨在填补我国微型电流传感器量值溯源的空白,目前已完成关键技术的研发。天门市筹建省级微型电量传感器计量检定中心后,可凭借技术上的领先优势,建成国内唯一的微型电量传感器检测机构,抢占微量电量传感器这一产品的至高点,打造天门高科技“城市名片”,进一步提升天门对外影响力,促进天门经济产业结构调整升级,壮大微型电量传感器产业集群,优化天门招商引资工作环境和平台。
  • 上海微系统所制备出微型光电一体化集成钻石量子磁传感器
    近日,上海微系统所传感技术国家重点实验室采用微纳加工技术制备了一种基于氮空位(NV)色心的微型光电一体化集成钻石量子磁传感器。相关研究成果于2022年5月9日以“Amicrofabricatedfiber-integrated diamond magnetometer with ensemble nitrogen-vacancy centers”为题发表在当期的Applied Physics Letters上。 钻石,不仅可以作为珠宝装饰品,更是具有极高研究价值的新型量子材料。氮空位缺陷——NV色心,是钻石晶体结构中最常见的点缺陷,由氮原子取代碳原子和相邻空穴而形成,利用其在磁场中的量子顺磁共振效应及荧光辐射特性可以进行精密磁测量。NV色心在常温下也具有稳定的量子态,可以在非制冷的室温下工作。同时,钻石量子磁传感器以其高空间分辨率、高灵敏度、高生物兼容性等技术优势,在近场微观磁共振、磁异常探测、生命科学等领域具有重要的应用前景。 小型化、集成化、便携化是钻石量子传感器取得实际应用的重要条件。该团队基于晶圆级微机电工艺平台,利用标准微纳加工技术,制备出钻石量子磁传感器的核心——钻石芯片。芯片内部集成了微波辐射结构,实现了原位微波量子态操控。采用金属热压键合技术实现了钻石单晶与硅晶圆的异质集成,确保了机械稳定性。钻石芯片耦合带有梯度变化折射率透镜的光纤模块,实现了“光进光出”的工作模式,大大缩小了探头尺寸,实现了钻石磁强计探头的高集成度。并进一步指出,采用双频共振技术可以同时进行磁场和温度场的同步实时测量,不仅通过温漂抑制提高了磁场测量的信噪比,还确保了传感器的温度稳定性。 该团队提出的制备工艺可以在晶圆级进行拓展,具有批量化制备的潜力,为建立高一致性、高灵敏度的可穿戴传感器阵列提供了可能性。目前钻石量子磁传感器整体尺寸仅有20×15×1.5 mm3,灵敏度达到2.03nT/√Hz。同时,该钻石磁传感器可以对小于0.5 mm(甚至更小)的目标区域进行近距离测量,具有在心磁、脑磁等弱磁信号探测场景的应用潜力,为后续实用化的可穿戴生物磁传感器提供了良好的研究基础。 该论文的第一作者单位和通讯单位为中科院上海微系统所,第一作者为博士研究生谢非,通讯作者为武震宇研究员和陈浩副研究员。该工作得到中国科学院战略性先导科技专项(XDC07030200)、国家重点研发计划(2021YFB3202500)、中科院科研仪器装备研制(YJKYYQ20190026)等项目的支持。 论文链接:https://doi.org/10.1063/5.0089732
  • 船舶气象仪-一款有条不紊的微型气象传感器
    船舶气象仪-一款有条不紊的微型气象传感器#2022已更新【品牌型号:天合环境TH-Y6】雷雨大风天气对船舶航行安全会带来很大影响,船舶在大风浪区域航行,将出现较剧烈的摇荡运动、降速、航向不稳定,以及由此引起的其他操纵方面的困难,甚至出现难以预料的危险,而且大雨、暴雨会引起能见度下降,影响航行安全。一、产品简介山东天合环境科技有限公司作为专业研发生产销售微型气象仪的企业,一直致力于微型气象仪和气象环境解决方案推广应用。具有完整的生产链、实力雄厚的技术团队和全面的营销团队,我们研发生产的超声波风速风向仪、五要素微气象仪、六要素微气象仪和小型自动气象站等气象产品,已广泛应用到气象监测、城市环境监测、风力发电、航海船舶、航空机场、桥梁隧道等领域,客户遍布全国各地,并取得了良好的社会效益和经济效益。TH-Y6型六要素微气象仪原理为发射连续变频超声波信号,通过测量相对相位来检测风速风向。与传统的超声波风速风向仪相比,我司产品克服了对高精度计时器的需求,避免了因传感器启动延时、解调电路延时、温度变化而造成的测量不准问题。TH-Y6型六要素微气象仪创新性地将气象标准六参数(环境温度、相对湿度、风速、风向、大气压力、压电雨量)通过一个高集成度结构来实现,可实现户外气象参数24小时连续在线监测,通过数字量通讯接口将六项参数一次性输出给用户。二、产品特点1、顶盖隐藏式超声波探头,避免雨雪堆积的干扰,避免自然风遮挡2、原理为发射连续变频超声波信号,通过测量相对相位来检测风速风向3、风速、风向、温度、湿度、大气压力、压电雨量六要素一体式4、采用先进的传感技术,实时测量,无启动风速☆5、抗干扰能力强,具有看门狗电路,自动复位功能,保证系统稳定运行6、高集成度,无移动部件,零磨损7、免维护,无需现场校准8、采用ASA工程塑料室外应用常年不变色9、产品设计输出信号标配为RS485通讯接口(MODBUS协议);可选配232、USB、以太网接口,支持数据实时读取☆10、可选配无线传输模块,最小传输间隔1分钟11、探头为卡扣式设计,解决了运输、安装过程松动不准的问题☆三、技术参数1、风速:0~60m/s(±0.1m/s);2、风向:0~360°(±2°);3、空气温度:-40-60℃(±0.3℃);4、空气湿度:0-100%RH(±3%RH);5、大气压力:300-1100hpa(±0.25%);6、压电雨量:0-4mm/min(±4%)7、功率:1.08W8、生产企业具有ISO质量管理体系、环境管理体系和职业健康管理体系认证☆9、生产企业具有知识产权管理体系认证证书和计算机软件注册证书☆四、产品尺寸图五、产品结构图六、注意事项1.传感器水平周围1米半径无遮挡,避免水滴飞溅影响2.传感器安装位置应避开强机械振动源3.传感器安装上方应为开阔区域,雨滴应直接滴落至传感器,应免二次滴落和连续水流冲击
  • Parrot推微型多光谱传感器 可兼容任意民用无人机
    2月18日消息,Parrot宣布推出高科技微型多光谱传感器Sequoia。据了解,Sequoia是一款能够“测定不可见光”的多光谱微型传感器:它通过拍摄红外线校准图像以采集影响农作物生长的关键数据。Parrot无人机搭配Sequoia,能够让所有农业相关从事人员获取“大数据”。  据介绍,Sequoia 能从四个不同光谱波段记录农作物图像的多光谱传感器,内置64GB存储器,可记录光照条件并自动校准四个多光谱传感器的独立亮度传感器,同时内置全球定位系统(GPS)和惯性测量元件(IMU)。  同时,Sequoia可搭配任意款民用无人机使用,其尺寸与GoPro传感器相当。  而搭配Sequoia 的无人机单次航行即可覆盖数百公顷,因而能够拍摄极为精细的农作物影像,识别农场哪些区域需要特别关注,通过探测养分缺乏状况改善施肥模式,可以预防和检测生物胁迫(由生物引起)从而优化使用农药,以及分析氢气压力威胁的变化以控制对农作物的灌溉,更重要的是通过分理并利用农事指标预测农作物产量。  Parrot创始人兼CEOHenri Seydoux表示:“我们开发Sequoia的初衷是为了向农业领域提供一款精准的多光谱解决方案。它不仅需要融合先进技术,且要能够兼容市面上的固定翼无人机和多旋翼无人机。”  目前,Parrot将外在增长策略放在商用无人机市场内领先公司的所有权权益,尤以精准农业为甚。2012年Parrot收购专业无人机公司senseFly、2013年收购航空绘图公司Pix4D,2015年对数据处理和农艺公司MicaSense与Airinovin作出的重大投资。而Parrot计划进一步融合先进软件解决方案及针对不同农作物品种的传感器技术,以成为精准农业市场上的主要参与者。
  • 滨松推出扁平型微型光谱仪FT系列,内置高灵敏度CMOS图像传感器
    滨松微型光谱仪FT系列 C13053MA滨松新型微型光谱仪FT(扁平型)系列为封装在小且薄盒子的多色仪,其内部集成了光学元件、图像传感器以及驱动电路。使用时可通过光纤将测量光导入光谱仪,后通过USB接口传输测量结果。而该光谱仪也不需要任何外部电源,可直接通过USB总线供电。产品外形(80*60*12 mm)该产品使用了石英透射光栅,因此具备高通量的优点,而内部没有运动部件,则保证了测量能够连续稳定地进行。另外,值得注意的是,FT系列内置了高灵敏度的CMOS图像传感器,其灵敏程度与CCD保持了相同的水平,且同时具有电源功耗低的优点。微型光谱仪FT系列连接示例该产品的光谱响应范围在500到1000nm,可应用于食品酸甜度分析、塑料分类以及膜厚测量等。另外,其还具有可用于短时间积分的触发功能,亦可胜任对脉冲发射的光谱测量。在软件方面,滨松除了拥有免费软件能够进行测量条件、获取保存数据、画图等等的设置以外,DLL函数规格也是完全公开的,因此用户可以创建自己原始的测量软件程序。点击按钮,查看产品详细信息:欢迎关注滨松中国官方微信号
  • 清华大学深圳国际研究院:在微型柔性机器人触角传感器领域取得新进展
    柔性微型机器人在体积、重量上都远小于传统的刚性机器人,可以胜任诸如狭小地形探测、灾害救援等很多大型机器人难以完成的工作。但是在触觉感知能力上,微型机器人由于带负载能力弱、尺寸小,其通常无法直接搭载商用传感器和应用传统感知解决方案来获得感知能力,必须通过与微型机器人的结构与功能相匹配的特殊设计,定制微型机器人的传感器。因此如何在微型机器人驱动力弱、功率密度低、结构尺寸小的限制下实现机器人对外界环境的触觉感知,对赋予微型机器人实用化和智能化具有重要意义。图1.(a)昆虫触角系统的解剖示意图;(b)安装仿生触角的微型机器人;(c)仿生触角感受器的传感原理;(d)仿生触角在机器人主动感知中的应用示意图近日,清华大学深圳国际研究院张旻、王晓浩团队受自然界中昆虫触角的启发,提出了一种基于摩擦纳米发电机(TENG)的自供电仿生触角传感器(SBA),用于微型机器人的自主环境感知,辅助微型机器人进行障碍躲避和地形预判。该仿生触角主要由感受器、硬质导线和执行器单元三个部分组成,分别模拟了昆虫触角中的机械/接触化学感受器、神经纤维和肌肉纤维(图1),完成接触感知、信号传导和驱动工作。仿生触角感受器由银纳米线包覆的多孔弹性体(ACES)为原材料制成,文中探究了ACES的制备工艺、导体性能和摩擦电性能。当感受器部分与外界环境中的物体进行接触时,与外界物体之间形成单电极式摩擦纳米发电机进行信号输出,反映感受器与外界环境的接触状态以及接触物的材料属性。执行器单元由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜骨架和形状记忆合金(SMA)弹簧构成,赋予仿生触角水平方向和竖直方向的运动自由度,使得感受器部分可以进行自主检测动作,实现主动感知。单个仿生触角的重量约为70mg,并在体积和集成性上与微型机器人相匹配。图2.基于仿生触角的微型机器人感知系统图3.(a)仿生触角在水平面上的主动感知(在避障过程中,机器人通过读取墙壁上预设的材料指令完成预设路线的行进);(b)不同接触材料对应的开路电压信号 图4.(a)仿生触角在竖直面上的主动感知;(b)不同地形对应的开路电压信号输出研究团队进一步设计了基于仿生触角的微型机器人感知系统(图2)。通过仿生触角的水平扫掠运动,微型机器人能够主动收集墙壁上预先设置的“材料指令”,使机器人按照预先设定的路线移动(图3)。通过仿生触角的垂直摆动动作,感受器能够区分平面、边缘和斜坡/台阶地形,使微型机器人具有判断地形通过性的能力,保证微型机器人在复杂地形行驶的安全性(图4)。相关成果以“用于微型机器人触觉感知的摩擦纳米发电机自供电仿生触角”(Self-Powered Bionic Antenna based on Triboelectric Nanogenerator for Micro-Robotic Tactile Sensing)为题发表于《纳米能源》(Nano Energy)上。论文通讯作者为清华大学深圳国际研究生院张旻副研究员,第一作者为清华大学深圳国际研究生院2020级硕士研究生朱德宽。
  • 量子半导体器件实现拓扑趋肤效应,可用于制造微型高精度传感器和放大器
    科技日报北京1月22日电 德国维尔茨堡—德累斯顿卓越集群ct.qmat团队的理论和实验物理学家开发出一种由铝镓砷制成的半导体器件。这项开创性的研究发表在最新一期《自然物理学》杂志上。由于拓扑趋肤效应,量子半导体上不同触点之间的所有电流都不受杂质或其他外部扰动的影响。这使得拓扑器件对半导体行业越来越有吸引力,因为其消除了对材料纯度的要求,而材料提纯成本极高。拓扑量子材料以其卓越的稳健性而闻名,非常适合功率密集型应用。新开发的量子半导体既稳定又高度准确,这种罕见组合使该拓扑器件成为传感器工程中令人兴奋的新选择。利用拓扑趋肤效应可制造新型高性能量子器件,而且尺寸也可做得非常小。新的拓扑量子器件直径约为0.1毫米,且易于进一步缩小。这一成就的开创性在于,首次在半导体材料中实现了微观尺度的拓扑趋肤效应。这种量子现象3年前首次在宏观层面得到证实,但只是在人造超材料中,而不是在天然超材料中。因此,这是首次开发出高度稳健且超灵敏的微型半导体拓扑量子器件。通过在铝镓砷半导体器件上创造性地布置材料和触点,研究团队在超冷条件和强磁场下成功诱导出拓扑效应。他们采用了二维半导体结构,触点的排列方式可在触点边缘测量电阻,直接显示拓扑效应。研究人员表示,在新的量子器件中,电流—电压关系受到拓扑趋肤效应的保护,因为电子被限制在边缘。即使半导体材料中存在杂质,电流也能保持稳定。此外,触点甚至可检测到最轻微的电流或电压波动。这使得拓扑量子器件非常适合制造尺寸极小的高精度传感器和放大器。
  • 海洋光学研发出基于CMOS传感器的微型光谱仪
    海洋光学研发了一种低成本,高性能的基于 CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器的光谱仪。该光谱仪特别适宜于嵌入 OEM 设备中。虽然 STS 的体积很小,只有40mm x 42mm x 24mm,但是它的功能表现丝毫不逊于大型系统。主要特色:低杂散光的全光谱分析、高信噪比(1500:1)和典型1.5纳米 (FWHM) 光学分辨率。STS 是可见-近红外光谱应用的理想选择,诸如对 LED 的光谱光度及颜色测量和样品的透射、吸收测量。并且它还是 OEM 应用的理想选择,特别是需要在线监视一条或多条光谱线,又需要高重复性、稳定性的结果的应用环境中。  STS 光谱仪有350-800纳米和650-1100纳米两种标准配置。大批量的 OEM 客户还能自订波长范围,入射孔径和其他光学配件。与其他微型光谱仪不同的是,STS 自带有内嵌的光闸以实现暗背景测量。单独定价的操作软件提供了包括光闸控制等全方位的光谱采集与分析功能。客户也可以根据需要来订制 STS 操作软件。  STS 的核心是一个1024像素的 CMOS 探测器,它位于一个交叉结构的 Czerny Turner 光具座内。该光具座的不同之处在于其特别设计的准直镜和聚焦镜,以及每毫米600条刻线密度的光栅。其光学设计和先进的 CMOS 探测器提升了 STS 的性能,使之与昂贵的大型光谱仪相比毫不逊色。例如,STS 拥有14位 A/D,功耗仅为0.75w,通过定制的入射孔径,完全能够实现小于1.0纳米(FWHM)的光学分辨率。 这也是 STS 如此吸引人的原因所在。
  • 遥感卫星大型传感器测试用大孔径积分球均匀光源
    背景图1 卫星遥感在制造用于卫星和望远镜的传感器的过程中,最重要的步骤之一是表征传感器的辐射性能,并建立到达传感器的光与传感器的数值输出之间的关系。 某国家航天局需要一套积分球均匀光源系统,用于在大型传感器的开发中进行校准测试。 开口尺寸需要1.5 米才能使发光面完全覆盖整个设备。另外还要求控制外部温度,确保可靠的长期使用。图2 成像传感器Labsphere(蓝菲光学)解决方案图3 蓝菲光学研发的大孔径积分球均匀光源图4 最大的辐亮度为此开发的系统需要大的积分球,获得超大开口端和总共 37 个灯以实现测试所需的均匀性和光谱辐射。Labsphere(蓝菲光学) 善于定制产品的开发,该系统具有以下独特功能:通过两个侧面安装的电动活塞自动调节高度;稳定性好,具有调平千斤顶工业脚轮;包含软件和硬件的完全集成的计算机系统;可控制灯产生的热量:开口周围的定制散热器,用于吸收大部分热量开口处的手动百叶窗,用于保护用户和设备免受测试后过热的影响后半球隔热罩,防止意外伤害三个温度探头来监测积分球内部的热量三个外部鼓风机连接到积分球周围的通风口具有带宽和 FOV 滤光片的可拆卸硅探测器;具有热电冷却功能的可拆卸 InGaAs 探测器;更新了具有附加功能的 HELIOSense 软件。特点先进的热重定向系统,可防止组件和材料损坏并保护用户免受意外伤害;高度可调和开口端缩孔器,可以灵活地对各种不同的传感器系统进行测试;具有针对客户应用程序优化的软件,最大限度地提高效率和可用性;可控制和获得宽光谱,通过 Labsphere(蓝菲光学) 的 HELIOSense 软件微调光谱辐射、色温和波长分布;满足所有光谱要求, 97% 以上的均匀性提供覆盖可见光和红外带内辐射度;照度 (lux)176,737光谱辐射度(W/m2-sr)1,605面均匀性 (100% Power)97.32%面均匀性(10% Power)95.08%角度均匀性 (±10°)99.5%角度均匀性 (±45°)99.2%短期(5s) 稳定性99.995%长期(30s) 稳定性99.994%硅探测器非线性度0.42%InGaAs 探测器非线性度0.37%最高外部温度39.5°C总灯功率17,680W
  • 黑科技再现?全球首款搭载微型分子光谱传感器的智能手机问世
    美国当地时间1月6日上午,长虹控股公司总经理李进在CES展会现场发布全球首款分子识别手机—长虹H2,这是世界上第一个搭载小型化分子光谱传感器的智能手机,可实现果蔬糖分、水分,药品真伪,皮肤年龄,酒类品质等检测,成为随身携带的个性化健康管理集成终端。  在发布会上,李进称,随着长虹H2的发布,物质识别门槛被突破,手机行业有望迎来新的革命。  行业观察人士则认为,智能手机搭载小型化分子光谱传感器,其意义将不亚于当年GPS传感器搭载到手机所引发的位置服务革命。  传感器成就H2黑科技  早在2013年,长虹控股公司董事长赵勇提出面向物联网的“新三坐标”智能战略,并表示,智能终端正式进入“传感器”时代。  手机作为至关重要的智能终端,影响着生活的方方面面,正是无数传感器的作用。如今,可以通过GPS传感器实现各种位置服务,也可以通过温度,湿度,压力等传感器探测当前环境,还能通过运动、睡眠等传感器管理我们的健康。但是对于纷繁的物质世界,手机似乎无能为力,“能办周天之事,却难辨周天之物”正是对当前手机功能的最佳写照,因为到目前为止还没有一台手机能够通过传感器具备物质识别的能力,这无疑是一个巨大的缺憾。  随着长虹H2的发布,这个缺憾将被弥补。据了解,长虹将实验室级别光谱仪的能力和精度整合进可供人们日常携带和使用的手机中,有效提高用户的日常生活质量。以药品和食品为例,根据世界卫生组织的报告,假药占到全球药品交易量的10%,假药致死的现象屡有发生 食品安全问题同样严峻,近期俄罗斯爆发的假酒事件震惊普京,已造成72人死亡。如何才能识别真假?长虹H2手机只要轻轻一扫即可辨别。  那么,这是如何实现的呢?据李进介绍,在APK程序的控制下,H2手机向所搭载的小型化高分辨率近红外光谱传感器发出指令对被测物体进行“近红外吸收光谱”的数据采集,并将光谱数据传输至云平台进行分析、计算、处理,得出定性、定量分析结果,手机将数据化和图形化的结果呈现给用户,并向用户给出相应建议及推荐,H2手机即可直接识别到物质的分子属性。  由于世间万物大部分都是由分子所构成,理论上长虹H2都能识别。而这种分子层级的识别直达万物本质,远非肉眼所能比拟。例如在挑选水果时,只要在水果表面一扫,水果的糖分,水份,维他命等营养含量一目了然,并计算出综合指数供用户参考。再比如,测试人的胖瘦,通过长虹H2一扫,用户的体脂率将立即呈现,是胖还是瘦一目了然。此外,酒类的原料成分、工艺的过程控制、品质等都可以通过长虹H2轻松检测。当然,这些只是冰山一角,理论上长虹H2能识别世间万物。  数据运营实现信息实时感知  “万物互联”正在成为智能手机新的风口。长虹股份公司总经理兼通信公司董事长刘体斌表示,以传感器为主体的物联网控制、交互和协同技术,实现手机与其他智能终端的广泛联接、协同、交互、共享,长虹已将手机带入物联网时代。  据了解,长虹H2手机实现了跨终端、跨领域的“泛联接”和“大协同”,完成海量用户与终端之间的数据感知、收集、内容交互及服务协同,形成一个以大数据为基础的智能生态系统。基于物联网的应用和服务,H2以“智能光谱传感终端”为物质分子信息感知平台,通过后台“智能光谱分析平台”进行大数据分析,再将分析结果实时回传到手机并提供多项运营服务的功能。这不只是简单的联接与控制,而是涵盖日常生活状态的实时感知与内容协同。
  • 分析仪不离传感器 微电子智能化为主
    分析仪器是我国科技、经济和社会持续发展的基础,无论在工业过程控制、设施农业、生物医学、环境控制、食品安全乃至航空航天、国防工程等领域,均迫切需要各类新型传感器作为信息摄取源的小型化、专用化、简用化、家庭化的新一代分析仪器,实现更灵敏、更准确、更快速、更可靠地实时检测,以迅速改变我国分析仪器的落后状况。  传感器作为现代科技的前沿技术,传感器产业也是国内外公认的具有发展前途的高技术产业,它以其技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。  几十年来,以微电子技术为基础,促进了传感器技术的发展。多学科、多种高新技术的交叉融合,推动了新一代传感器的诞生与发展。例如:我国重点开发的MEMS、MOMES、智能传感器、生物化学传感器等以及今后将大力开发的网络化传感器、纳米传感器均是多学科、多种学科技术交叉融合的新一代传感器。  微型化是建立在微电子机械系统(MEMS)技术基础上的,目前已成功应用在硅器件上形成硅压力传感器(如上述EJX变送器)。微电子机械加工技术,包括体微机械加工技术、表面微机械加工技术、LIGA技术(X光深层光刻、微电铸和微复制技术)、激光微加工技术和微型封装技术等。  MEMS的发展,把传感器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度。传感器的检测仪表,在微电子技术基础上,内置微处理器,或把微传感器和微处理器及相关集成电路(运算放大器、A/D或D/A、存贮器、网络通讯接口电路)等封装在一起完成了数字化、智能化、网络化、系统化。(注:MEMS技术还完成了微电动机或执行器等产品,将另作文介绍)网络化方面,目前主要是指采用多种现场总线和以太网(互联网),这要按各行业的特点,选择其中的一种或多种,近年内最流行的有FF、Profibus、CAN、Lonworks、AS-Interbus、TCP/IP等。  除MEMS外,新型传感器的发展还有赖于新型敏感材料、敏感元件和纳米技术,如新一代光纤传感器、超导传感器、焦平面陈列红外探测器、生物传感器、纳米传感器、新型量子传感器、微型陀螺、网络化传感器、智能传感器、模糊传感器、多功能传感器等。  多传感器数据融合技术正在形成热点,不同于一般信号处理,也不同于单个或多个传感器的监测和测量,而是对基于多个传感器测量结果基础上的更高层次的综合决策过程。有鉴于传感器技术的微型化、智能化程度提高,在信息获取基础上,多种功能进一步集成以致于融合,这是必然的趋势,多传感器数据融合技术也促进了传感器技术的发展。  多传感器数据融合的定义概括:把分布在不同位置的多个同类或不同类传感器所提供的局部数据资源加以综合,采用计算机技术对其进行分析,消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾,加以互补,降低其不确实性,获得被测对象的一致性解释与描述,从而提高系统决策、规划、反应的快速性和正确性,使系统获得更充分的信息。其信息融合在不同信息层次上出现,包括数据层(像素层)融合、特征层融合、决策层(证据层)融合。由于它比单一传感器信息有如下优点,即容错性、互补性、实时性、经济性,所以逐步得到推广应用。应用领域除军事外,已适用于自动化技术、机器人、海洋监视、地震观测、建筑、空中交通管制、医学诊断、遥感技术等方面。  近年来,传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它不仅促进了传统产业的改造,而且可导致建立新型工业,是21世纪新的经济增长点。
  • 玩儿“智”造?没智能传感器怎能行!
    “智能”是时下一个非常热门的话题,人的感知被各种科技设备延伸,我们可更便捷、快速地了解到环境、饮食、自己身体等各方面的信息。如今,中国的“智”造大门已被推开,核心的“感知力”即是踏入这个门槛的第一步,而智能传感器则可成为智能设备的“神经元”,帮它们完成“感知“的使命。近期,滨松中国官网推出了“滨松智能传感器中心”。在这里可以了解到滨松使用MOEMS技术制作的光IC,利用独特半导体处理技术生产的硅光电二极管、雪崩二极管等适用于智能设备的光电半导体器件,应用可覆盖可穿戴设备、食品快检以及汽车电子等。另外,在中心里集中推出了备受关注的产品类型和具体型号供“智造者”们参考。可穿戴设备可穿戴设备,顾名思义,是可以直接穿戴在人身上或者整合在衣服上的便携式设备。在互联网时代的今天,可穿戴设备不仅是一种硬件设备,更是一个数据输入端口,通过内置在设备中的软件以及数据交互、云端交互技术来实现更加强大的功能,在可预计的未来,可穿戴设备将会对人类的生活模式、感知方式产生很大的影响。滨松光电半导体在智能可穿戴设备中的应用基于MOEMS技术开发出来的一系列的微型半导体探测器,可作为可穿戴设备中核心的感知触手,在血氧、心率、皮肤水分测量以及PM2.5的监测上充分满足探测需求,成为由“硬件+软件+云”构成的智能、精准生活网中重要的一个部分。滨松智能传感器(定制化)在测试皮肤水分的应用食品快检食品安全问题已成为社会焦点,如何准确分析食物的成分、检测出变质食品、分辨劣质食用油等,都是老百姓们越来越关心的话题。拉曼光谱法,红外光谱法等适用于食品、纺织物快检的分析技术成为行业发展的热点,而小型化、民用化的市场需求也初步展现。利用滨松光电半导体可实现的食品检测项目滨松拥有手掌大MEMS-FTIR光谱仪、超小近红外微型光谱仪、MEMS-FPI、紧凑的高灵敏度线阵图像传感器,以及可根据客户需求定制化的InGaAs阵列等各类探测器产品。这一系列超紧凑型、微型、低成本的探测器,让更小、更多的设备实现食品或者纺织物快检功能成为可能,“安全生活、健康生活、智能生活”从此便更能在我们的“掌握”之中。滨松2015年推出的新型MEMS-FPI*模块demo将在8月31日的CIOE国内首展除此之外,滨松的智能传感器还可应用在汽车电子中,在汽车MOST网络、安全可视化、内部环境控制系统、智能辅助系统、人机界面等方面发挥作用。面对这个新开启的世界,滨松非常乐意参与其中,并凭借60余年光电产品研制经验的积淀,为智能设备提供更具品质保障的探测器,而根据具体需求的定制化开发,也为“智造者”开放。滨松智能传感器中心现已经在滨松中国官网上线,敬请登录查看。
  • 海洋光学革命性的产品 -- Spark光谱传感器问世
    p  上海2015年8月27日电 -- 全球安全、健康和环境科技的领军集团 -- 英国豪迈旗下的海洋光学(oceanoptics.cn)发布了新一代超小型光谱传感器 Spark,该光谱传感器采用全新的色散分光光学设计,体积小巧、易于集成,相较传统的 RGB 光电二极管,Spark 带来了更新颖的技术,能提供全光谱信息,从而帮助用户进行各种光谱测试,开拓新的应用领域。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="1.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/eea7a82c-07a2-4232-8a33-1daa0bfe380a.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong海洋光学的超小型光谱传感器Spark/strong/pp  随着微型光谱仪应用市场的不断壮大和深入,对体积更小、检测速度更快及价格更低的光谱仪需求越来越大。Spark 的问世将开创出一个灵活的、低价的光谱仪应用市场,能够激发上千种奇特的小型化应用。/pp  Spark 光谱传感器能输出高达1024个数据点的光谱,可用于各种光谱测试,比如颜色、吸收、散射和荧光测试等应用,可用于教育和工业领域。Spark 小巧的体积,使得它能胜任多种应用 --可以集成到手持式设备,用于生物医学、环境和质量控制(QC)相关的应用 也可以集成做在线过程监控,或者安装在无人机上等等。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="2.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/cbaa7ff0-ca07-4d5e-ab2b-2a12576df837.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strongSpark光谱传感器的三种版本/strong/pp  Spark 目前提供三种版本产品:一种标准即插即用型号,以及两种嵌入式,为 OEM 优化的型号。其中体积最小的型号 Spark-DET,重量小于1 g,是市面上最小的光谱设备之一。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="3.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/insimg/78557531-6bbb-45c1-bcd0-7f91e81396ef.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strongSpark光谱传感器用于基础颜色测量/strong/pp  作为一种全新的光谱传感器,Spark 不同于之前海洋光学发布的微型光谱仪(比如 STS 微型光谱仪),是海洋光学第一款采用非光栅分光技术的设备。Spark 体积非常小巧紧凑,同时它在可见光区域内具有全光谱测量的优点,对于有 OEM 量产需求的客户和设备集成商是理想选择。/p
  • 山西大学激光光谱团队制作出基于三维竖直石墨烯应变传感器
    近日,山西大学激光光谱研究所陈旭远教授和王梅教授等人在《ACS Applied Materials & Interfaces》上发表文章《Vertical Graphene Canal Mesh for Strain Sensing with a Supereminent Resolution》,报导了一种基于三维竖直石墨烯(Vertical Graphene, VG)的超低检测限应变传感器。   微应变传感器的发展为微型机器人、智能人机交互、健康监测和医疗康复等众多领域提供了广阔的前景。高分辨率的柔性应变传感器可广泛应用于多种柔性可穿戴电子设备中,有助于提升设备探测灵敏度并保证亲肤性。目前,已有诸多活性材料在柔性传感器中展示了良好的应用效果,如碳纳米管、银纳米线、MXene等。但是具有极高分辨率的柔性应变传感器仍然是应变传感器研究中的一项挑战。   作者通过设计三维石墨烯微观和宏观结构制作了网状结构的应变传感器(VGCM),使其在0-4%的总应变范围内实现了低至0.1‰的应变精确响应,获得了极高的分辨率。同时通过实验验证及理论模拟揭示了VG在应变过程中微裂纹的演化规律和电阻变化机理。 图1 基于VGCM的应变传感器制备过程及VGCM的SEM图像   此工作以铜网为模板,利用等离子化学增强气相沉积法在铜网上生长了VG。利用化学刻蚀去除铜网后获得中空网状VGCM结构。这种网状结构使得拉伸应力集中,增强了应变过程中的电阻变化,实现了对低至0.1‰的微小应变的高分辨响应。 图2 拉伸过程中的应力分布示意图   有限元模拟展示了VGCM在拉伸过程中的应力分布。结果显示VGCM的中空管道结构使得应力集中分布在管状VGCM的顶端和底部。同时,三维石墨烯竖直结构也会导致应力在竖直结构之间形成集中。 图3 VGCM传感器传感原理图;VGCM应变中的SEM图像;VG和2D石墨烯应力分布模拟图   进一步通过实验验证了在拉伸情况下,应力集中产生裂纹且主要分布在中空管道顶端和底部。裂纹的产生加速了电阻的增加,从而提高了VGCM的灵敏度和分辨率,与模拟结果完全吻合。VGCM传感器利用了三维石墨烯的微观结构和网状的宏观结构的协同作用,使得应力集中,增大了电阻在拉伸过程中的变化,赋予了VGCM传感器卓越的分辨率和良好的应用前景。
  • 【2023世界传感器大会】无源无线传感与智能微系统分场活动成功举办
    11月5日-7日,由河南省人民政府和中国科学技术协会主办的2023年世界传感器大会在河南郑州举行。中国移动研究院联合中国仪器仪表学会、无源物联网技术联合创新中心、清华大学-中国移动联合研究院承办了无源无线传感与智能微系统分场活动,来自政产学研用各界千余人次参会。会议邀请了加拿大工程院沈卫明院士、河南省科学技术协会王继芬副主席、郑州市政府陈立志副秘书长致辞。来自中国科学院、清华大学、北京大学武汉人工智能研究院、意大利国家应用物理研究所、电子科技大学、上海交通大学等多家国内外学术机构的专家学者发表主题演讲。沈卫明院士在致辞中阐述了智能微系统的发展趋势和尚存技术挑战,强调了智能微系统发展离不开产业通力合作,共同探索新场景新模式。河南省和郑州市政府领导在先后致辞中强调了学术交流是科学创新的重要源泉,倡导各界加强交流,启迪智慧,推动无源无线与智能微系统的发展。来自中国科学院的载人航天工程空间应用系统副总师钟红恩、意大利国家应用物理研究所主任Anna MIGNANI分享了航空航天、食品分析等场景下对于无源无线传感器的需求以及痛点问题,并提出了针对性的解决方案。清华大学仪器科学与技术研究所所长赵嘉昊介绍了智能微系统集成化关键技术和最近研究进展,提出智能微系统未来向微型化和系统化发展,基于先进封装技术,实现低功耗、高密度、异质异构集成。北京大学武汉人工智能研究院执行院长吴志强教授介绍了智能感知和数据智能在社会治理中的重要意义,通过人工智能、大数据、云计算、互联网等信息技术的加持,将会为每一座城市带来更加智能化的社会治理方式。电子科技大学李建教授介绍了无源标签通过集成感知能力、通信能力和标识能力,将在泛在感知、泛在智能的数字化场景中具有广阔应用前景。上海交通大学文玉梅教授介绍了基于RFID的无源自采能技术,通过采集环境中的射频能,转换为电能供传感器工作,实现了传感器终端的去电池化,解决了基于有线或电池的传感器终端存在的难以维护的行业痛点。最后,中国移动通信研究院物联网技术与应用研究所所长肖善鹏作了题为《无源无线智能微系统 构筑数实融合新时代》主题演讲,从无源化、无线化、集成化、智能化等方面,阐述了智能微系统变革的方向,并介绍了无源无线智能微系统融合创新实践。会上同步发布了《先进感知技术白皮书(1.0版)》,中国移动携手产业上下游共同探索传感前沿和传感融合最新的代表性技术,旨在更好的服务产业,加快先进感知技术的研究突破和落地应用。与会专家就智能微系统技术、产品及应用的未来发展进行了充分研讨,一致希望共同推动我国物联网传感器与智能微系统技术创新与应用落地,共建良好的产业发展生态,深度赋能产业数字化转型与升级,携手构筑数实融合新时代。
  • 如何实现超短支温度传感器校准?
    应用背景温度数据的监测在制药行业里有相当重要的地位,不论是产品质量保障、节能降耗还是合规要求,再或者药品研发、生产、包装、运输、存储的各个环节,都与温度息息相关,而且对温度参数的准确可靠有较高要求。温度监测系统由温度传感器和显示设备组成,随着时间的推移,温度传感器会受到诸多因素的影响,例如震动,应力变化,化学腐蚀等,其性能参数也会产生变化,因此需要对其进行校准以确定其误差的大小,确保其在允许误差范围内工作。而新版GMP规范第五章第五节对校准也做了明确规定:对于生产和检验用的仪表要定期校准,保存校准记录,未经校准的仪表不得使用。AMETEK校准仪器具有40年的温度校准经验,深入了解用户需求,为制药行业用户设计了有综合性的专业解决方案:✔ 卫生型温度传感器✔ 超短支温度传感器✔ 无法拆卸狭小空间温度传感器✔ 超低温冰箱、冻干设备温度传感器✔ 湿热灭菌器温度传感器✔ 隧道灭菌温度传感器✔ 表面安装温度开关如何实现超短支温度传感器校准?解决方案:RTC-158B 干体-液槽两用温度校准仪配特殊专用套管✔ 干湿两用:干体炉-微型液槽均可使用,对于插入深度小于30mm的传感器可选择液槽。✔ 温场直径大:特殊设计的专用恒温块可匹配超短或异形传感器,即使是卡盘超短卫生型传感器也可使用 。✔ 性能: D LC 动态负载补偿 及外部参考控温,保证垂直温场均匀稳定,控温准确。✔ 快捷: 升降温速度远快于传统液槽,成倍提高工作效率。关于Ametek Jofra 干体炉Ametek校准仪器是全球主要的温度、压力及电信号校准仪生产厂商之一,AMETEK JOFRA生产和销售干体炉有三十多年历史,能提供快速精准的温度校准方案。AMETEK干体炉有5大系列共50多个型号,温度覆盖-100~1205℃,满足各个行业的温度校准需求。根据应用情况提供多样的解决方案,实现实验室及现场的快速精准温度校准。
  • 制药行业温度校准方案(一) | 安装于工艺设备卫生型温度传感器校准
    应用背景温度数据的监测在制药行业里有相当重要的地位,不论是产品质量保障、节能降耗还是合规要求,再或者药品研发-生产-包装-运输-存储的各个环节,都与温度息息相关,而且对温度参数的准确可靠有较高要求。温度监测大都由温度传感器和显示设备组成,随着时间的推移,温度传感器会受到诸多因素的影响,例如震动,盈利变化,化学腐蚀等,其性能参数也会产生变化,因此需要对其进行校准以确定其误差的大小,确保其在允许误差范围内工作。而新版GMP规范第五章第五节对校准也做了明确规定:对于生产和检验用的仪表要定期校准,保存校准记录,未经校准的仪表不得使用。AMETEK校准仪器具有40年的温度校准经验,深入了解用户需求,为制药行业用户设计了有综合性的专业解决方案:✔ 卫生型温度传感器✔ 超短支温度传感器✔ 无法拆卸狭小空间温度传感器✔ 超低温冰箱、冻干设备温度传感器✔ 湿热灭菌器温度传感器✔ 隧道灭菌温度传感器✔ 表面安装温度开关制药行业温度校准方案(一)安装于工艺设备卫生型温度传感器校准解决方案:RTC-156B 超级标准体炉配短支校准套件✔ 专业套件:定制套管保证与卫生型卡盘传感器充分热平衡,补偿热损失,外接参考传感器与被检传感器位置保持一致,精准控温。✔ 洁净 无液体介质,不易污染探头,尤其适用于对探头洁净度有严格标准的企业 。✔ 性能: 双区加热配合 DLC 动态负载补偿 ,保证垂直温场均匀稳定,不受被检传感器 插入深度影响 。✔ 便携 干体炉 便于携带至 现场 ,可以 进行 全回路校准,减少分离回路校准的附加误差 。✔ 安全: 无液体挥发,不会对操作人员健康产生危害,也不会污染实验室工作空间✔ 快捷: 升降温速度远快于 液槽,成倍提高 工作效率关于Ametek Jofra 干体炉Ametek校准仪器是全球主要的温度、压力及电信号校准仪生产厂商之一,干体炉的发明者,能提供快速精准的温度校准方案。AMETEK干体炉有5大系列共50多个型号,温度覆盖-100~1205℃,满足各个行业的温度校准需求。根据应用情况提供多样的解决方案,实现实验室及现场的快速精准温度校准。
  • 赛智科技推出140997系列Micron传感器
    赛智科技(杭州)有限公司依托浙江大学先进学科、专注于分析测试领域的科技型企业,是国内领先的液相色谱仪及部件、耗材制造商,专业的HPLC应用方案服务提供商,也是我国最大的色谱软件供应商和服务商。 2012年,赛智科技取得美国micron instruments公司Micron传感器系列的代理权,成为该公司在中国的独家总代理商。  赛智科技的代理产品:Micron Model MP40是一个由防腐蚀钛(6AL4V)制成可安装的微型,低成本,可冲洗的一般型压力/温度传感器。钛密封头保证了MPT40系列绝对密封性质,并且正好位于传感器应变计隔膜后方,惰性环境使得传感器的稳定性和可靠性大大提高,也适用于高震动的情况。该产品广泛应用于测试和测量设备,能源控制,生产设备和控制,液位,实验室仪器及设备,校准设备应用领域。 2014年新年伊始,赛智科技根据特定用户需求,再次推出订制版140997系列传感器。Micron传感器细节图:中国官方代理申明: 以下为订制版140997系列数据:性能参数:平衡(零点) 0±3.00 mV全方位灵敏度 20.0 ±2.0 mV/V静误差带 ±0.50 %FS热平衡浮动 ± 0.02 %FS/°F热敏感性 ± 0.02 %FS/°F温度范围 0° TO 180°F补偿温度范围 30° TO 130°F加速度 100 g' s, any axis输入电压 5.0 V DC or AC最大电压 30 V for short periods输入电阻 1400 ± 400?输出电阻 850 ± 200?最小绝缘电阻 50 M? @ 50 VDC设计图: 赛智科技(杭州)有限公司 全国服务热线:400 001 2010 公司总机:0571-28021919技术服务热线:0571-28021930官方网站:www.surwit.com
  • RephiLe推出新一代密理博水箱兼容性液位传感器
    2013年11月,RephiLe正式推出新一代密理博水箱兼容性液位传感器。新一代的产品采用高集成传感电路板设计,具有更强的传感灵敏度;外壳采用聚碳酸酯(PC)塑料,使用过程中可抑制细菌、抗污染,同时还具备优异的电绝缘性和耐腐蚀性等特点。采用新设计和原材料、电器元配件的RephiLe新一代兼容性液位传感器,使用寿命更长,安全性更高,同时将大大降低产品的故障率,为用户提供更为满意的使用效果。 经过多年的研发和制造,RephiLe生产的密理博纯水系统兼容耗材已经应用到各个领域,产品遍布国外60多个国家。不久的将来,RephiLe会推出更多高性价比的密理博兼容耗材,来满足市场的不同需求。RephiLe货号产品名称对应Millipore货号RAPF0538030L水箱液位传感器FTPF05380RAPF0538160L水箱液位传感器FTPF05381RAPF06805100L水箱液位传感器FTPF06805RAPF20022200L水箱液位传感器FTPF07743RAPF20023350L水箱液位传感器FTPF07744 关于 RephiLe: RephiLe 是一家提供水纯化和实验室分离纯化产品的专业制造商和供应商,在实验室纯水及过滤领域具有深厚的技术背景。 RephiLe 根据自己的研发成果,以创新为驱动,以服务为导向,逐步建立了自己的产品品牌,拥有自主知识产权并获得多项专利。国际化运作的管理理念,完善、可靠的质量监测和保障体系,使 RephiLe 的产品可靠,一进入市场就受到广大用户的认可和青睐,在国内同类产品中处于高端领先的技术和质量水平。 RephiLe 已与国内外多家技术领先的机构有多层次的合作,产品销往欧美 60 多个国家。 更多 RephiLe 产品信息,请登陆 :RephiLe 官网 官方微博:RephiLe 微博 官方博客:RephiLe 博客 RephiLe 企业微信名:纯水热线400 690 0090
  • 基于面投影微立体光刻3D打印技术的共形压电传感器设计与制造
    随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及,能够用来监测人类生理指标(如心跳、脉搏、运动周期、血压等)和机械运行状态(如主轴跳动、机器人运动状态感知等)信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前,大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺,要制备与复杂曲线表面(例如人体关节)共形的电子器件尤为困难。面投影微立体光刻3D打印技术(PμSL)可快速制造并成型任意形状和可设计的结构,为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而,考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性,传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围,降低了微结构的设计与成型尺度,制约了功能器件的成型和性能提升的范围。图1 论文工作的摘要图近日,西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员,从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发,利用面投影微立体光刻3D打印技术(nanoArch S140,10μm精度,深圳摩方),通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料(BNNTs)和光敏聚合物树脂的界面相容性,结合拓扑优化微结构方法,实现了具有高灵敏度、宽响应,且结构可覆形的柔性压电传感器制造。该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上,为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。工作要点一:功能纳米复合材料(BNNTs)的表面改性与材料制备,超低负载量(0.2wt%)的纳米复合材料表现出出色的压电性能:图2 功能纳米复合材料(BNNTs)的设计、改性与表征:a)BNNTs表面功能化工艺;(b)原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图;(c)极化与未极化BNNTs等压电输出信号为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性,以及纳米复合材料的压电性能,通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成,在超声处理下,官能化分子(TMSPM)与BNNT-OH表面的官能团嫁接,生成化学官能化的纳米管(F-BNNTs)。同时,纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出;实验表明:相对于原始BNNTs,基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% (见图2)。工作要点二:结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能,微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度; 课题组研究人员的前期研究工作表明,微结构化能显著提升压电器件的输出信号(Small 13 (23), 1604245;Nano Energy 60, 701等)。因此为了实现器件电信号输出的最大化,本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构,并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力,实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明,微结构的引入能显著提高压电输出,并且具有优化微结构(struct B-P 和struct C-P)的压电薄膜能进一步提高信号输出(见图3)。图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试,表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V,与原始的平面F-BNNTs压电膜相比,输出提高了4.3倍,比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递,以及复合膜的拓扑微结构设计。图4 (a-f)不同微结构压电薄膜;(g)薄膜压电输出;(h)压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比工作要点三:基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用;与传统的微加工方法相比,面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性,如图5所示,曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。图4 (a)面曝光3D打印原理;(b)微结构化的共形薄膜示意图可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性,根据机械手的表面设计了合适的3D模型,然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上,通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系,手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。图5(a–d)机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势,例如松弛(a),抓取(b),吊勾(c)和托平(d);(e)从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应(f)。如图5所示,手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势,当用手握住不同结构的物体时,应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D打印的共形柔性压电传感器件可用于捕获接触区域上的力分布并监视机械手的不同运动,使其更能像人手一样具备相关功能,在人机交互中应用。本研究提出了一种面投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法,并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明:在光固化聚合物树脂中掺杂低负载量(0.2 wt%)的功能化氮化硼纳米管,并进行微结构拓扑优化,可实现高性能压电器件的制造。该方法制备的传感器在智能机器人、仿生电子皮肤、曲面结构件健康检测与人机接口等领域有广泛的应用前景。 论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308776官网:https://www.bmftec.cn/links/10
  • 基于面投影微立体光刻3D打印技术的共形压电传感器设计与制造
    随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及,能够用来监测人类生理指标(如心跳、脉搏、运动周期、血压等)和机械运行状态(如主轴跳动、机器人运动状态感知等)信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前,大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺,要制备与复杂曲线表面(例如人体关节)共形的电子器件尤为困难。面投影微立体光刻3D打印技术(PμSL)可快速制造并成型任意形状和可设计的结构,为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而,考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性,传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围,降低了微结构的设计与成型尺度,制约了功能器件的成型和性能提升的范围。图1 论文工作的摘要图近日,西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员,从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发,利用面投影微立体光刻3D打印技术(nanoArch S140,10μm精度,深圳摩方),通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料(BNNTs)和光敏聚合物树脂的界面相容性,结合拓扑优化微结构方法,实现了具有高灵敏度、宽响应,且结构可覆形的柔性压电传感器制造。该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上,为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。工作要点一:功能纳米复合材料(BNNTs)的表面改性与材料制备,超低负载量(0.2wt%)的纳米复合材料表现出出色的压电性能:图2 功能纳米复合材料(BNNTs)的设计、改性与表征:a)BNNTs表面功能化工艺;(b)原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图;(c)极化与未极化BNNTs等压电输出信号为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性,以及纳米复合材料的压电性能,通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成,在超声处理下,官能化分子(TMSPM)与BNNT-OH表面的官能团嫁接,生成化学官能化的纳米管(F-BNNTs)。同时,纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出;实验表明:相对于原始BNNTs,基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% (见图2)。工作要点二:结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能,微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度; 课题组研究人员的前期研究工作表明,微结构化能显著提升压电器件的输出信号(Small 13 (23), 1604245;Nano Energy 60, 701等)。因此为了实现器件电信号输出的最大化,本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构,并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力,实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明,微结构的引入能显著提高压电输出,并且具有优化微结构(struct B-P 和struct C-P)的压电薄膜能进一步提高信号输出(见图3)。图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试,表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V,与原始的平面F-BNNTs压电膜相比,输出提高了4.3倍,比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递,以及复合膜的拓扑微结构设计。图4 (a-f)不同微结构压电薄膜;(g)薄膜压电输出;(h)压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比工作要点三:基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用;与传统的微加工方法相比,面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性,如图5所示,曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。图4 (a)面曝光3D打印原理;(b)微结构化的共形薄膜示意图可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性,根据机械手的表面设计了合适的3D模型,然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上,通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系,手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。图5(a–d)机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势,例如松弛(a),抓取(b),吊勾(c)和托平(d);(e)从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应(f)。如图5所示,手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势,当用手握住不同结构的物体时,应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D打印的共形柔性压电传感器件可用于捕获接触区域上的力分布并监视机械手的不同运动,使其更能像人手一样具备相关功能,在人机交互中应用。本研究提出了一种面投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法,并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明:在光固化聚合物树脂中掺杂低负载量(0.2 wt%)的功能化氮化硼纳米管,并进行微结构拓扑优化,可实现高性能压电器件的制造。该方法制备的传感器在智能机器人、仿生电子皮肤、曲面结构件健康检测与人机接口等领域有广泛的应用前景。 论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308776官网:https://www.bmftec.cn/links/10
  • 打造智能传感产业大平台、大中心、大生态,2021世界传感器大会展会盛况直击!
    2021年11月1-3日,由中国科学技术协会、河南省人民政府主办,中国仪器仪表学会、郑州市人民政府、河南省科学技术协会、河南省工业和信息化厅、河南省发展和改革委员会、河南省科学技术厅、中共河南省委外事工作委员会办公室承办的2021世界传感器大会-展览会在河南省郑州国际会展中心隆重举办!本次展览会近10000平展出面积,近200家国内外企业积极参展,展览会将以传感器研发创新为核心,以传感器系统集成与应用为切入点,涉及传感器应用、标准发展和相关元器件,产业链上下游的关联企业同台展示传感器产业生态圈。松下作为中国工业自动化生产的行业领军者,通过精研传感器科技、精化传感器生产进一步占领传感器产业发展高地,现场展示CMOS型微型激光位移传感器HG-C、接触式数字位移传感器HG-S、超高速・高精度激光位移传感器 HL-C2等最新成品和技术。西门子作为世界500强,这次参展的产品主要有压力、温度、流量,分析表等。在行业中应用广泛,比如石化、冶金、电力、水行业等。易福门展示的产品有位置类的:电感式接近开关,光电开关,激光测距传感器;过程类的:液位、压力、流量、温度传感器;以及R360移动控制器,安全光幕,安全继电器、振动传感器等新产品。万可现场展示了丰富的自动化控制技术产品、工业接口模块及采用笼式弹簧连接技术的轨装式接线端子等创新产品,可满足物流行业智能化发展对设备的自动化及电气连接提出的更高要求。作为电子测试测量行业的佼佼者,福禄克公司的6个事业部联合参展,将携众多重量级产品亮相此次展会。届时用户将有机会近距离的了解到福禄克高端产品,同时现场将会有专家为用户答疑解惑。作为大会东道主的汉威科技集团,本部坐落于河南郑州。本届大会上,汉威携各类优质高效的传感器及其检测方案、物联网解决方案及其行业垂直应用等在2021世界传感器大会 1003 展位上精彩亮相,吸引了众多嘉宾驻足。产品介绍,应用交流,使得这抹蓝色成为现场最具人气的展台。目前高通除了展示汉字库信息处理芯片以外,有6000多家应用案例,在这个应用案例的过程当中,接触到各行各业,高通并做了很多终端的产品和部件,如今物联网已经遍布全世界,而且物联网的应用会越来越广。现场直播逛展环节世界传感器大会已经连续成功举办三届,依托“一会、一赛、一展”等系列活动,吸引了一大批权威的院士专家和知名的企业关注郑州,聚集了智能传感器产业发展的郑州共识,促进了人才成果、项目研发机构、技术标准等创新资源的聚集共享,大会已经成为国内外传感器产业创新发展的知名盛会。
  • 研究首次制造出亚微米厚度的柔性压力传感器
    柔性压力传感器是得到关注最多的一类柔性传感器,在生物医学、脑机工程、智能制造等众多领域得到了应用。近日,大连理工大学研究员刘军山团队与李明教授等团队合作,独辟蹊径地提出了一种纳米工程策略,首次制造出了亚微米厚度(0.85μm)的柔性压力传感器。相关成果发表在Small上,并被选为封面文章。封面图片。大连理工大学供图柔性压力传感器通常由上下两层柔性电极层和中间的功能软材料层组成,外界压力会导致功能软材料层产生压缩变形,从而引起传感器输出信号的改变。而这种以功能软材料层压缩变形为主导的传感机理,要求电极层具有相对较大的抗弯刚度,电极层厚度一般要比功能软材料层大1~2个数量级。因此,现有的柔性压力传感器厚度只能在百微米甚至毫米量级,严重影响了传感器的轻质性、变形性和共形性。团队通过纳米工程策略,将柔性压力传感器的传感机理,由功能软材料层的压缩变形为主导,转变为柔性电极层的弯曲变形为主导,从根本上解除了对于传感器厚度的限制。并且,由于超薄的柔性电极层拥有极强的变形能力,使得传感器具有优异的检测性能。传感器的单位面积重量只有2.8 g/m2,相当于普通办公打印纸的1/29,能够承受曲率半径小至8.8μm的面外超大弯曲变形,并且能够与皮肤表面实现完全共性贴合。另外,传感器的灵敏度为92.11 kPa-1,检出限为0.8 Pa,均处于目前公开报道的最高水平。纳米工程策略可以成数量级地减小传感器的厚度,从而突破性提升传感器的轻质性、变形性和共形性,同时还能够使得传感器具有超高的检测性能,为柔性压力传感器的设计和制造提供了一种全新的思路。
  • 便携传感器让大气中超细微粒无所遁形
    p  大气中超细颗粒物的检测首次有了低成本便携式利器。近日,北京大学物理学院肖云峰研究员和龚旗煌院士带领的课题组,成功制备了基于纳米光纤阵列的全光传感器,新传感器的单颗粒粒径分辨率首次达到10纳米。/pp  颗粒物的高灵敏传感检测在环境监控、国家安全和生化研究等方面具有重要意义。基于光学方法的传感技术具有非物理接触、易于操作且灵敏度高等优势,故而传统光纤传感器已在高灵敏检测领域“大显身手”。/pp  肖云峰对科技日报记者解释:“国际学术界研究表明,当光纤直径减小至光波长量级时,光纤外部产生显著的倏逝场(尺度约在百纳米量级),其对周围环境的微弱变化极为敏感,因此,可利用颗粒物在倏逝场中的散射效应,实现对超细颗粒物的传感与尺寸分布测量。”/pp  据肖云峰介绍,在新研究中,他们首先精确地计算了散射效率与散射体尺寸和光纤直径的关系,预测了纳米光纤传感器的最优几何尺寸和探测极限 随后进行了高灵敏度的纳米光纤阵列的设计和制备,并通过优化光纤模式,实现了单个标准聚苯乙烯纳米颗粒的传感和测量,粒径分辨率达10纳米。/pp  课题组利用这一传感器对2015年和2016年北京冬季大气细颗粒物进行了持续监测,直接获得了百纳米尺度细颗粒物的粒径分布信息及实时演化图,以此数据为基础计算得到的细颗粒物质量浓度数据与官方公布的数据趋势符合良好,展示了此成果具有较高的应用价值。/pp  龚旗煌院士说:“与其他传感器相比,纳米光纤型传感不仅精度高,且成本低、操作简单、便于携带,可快速精准地检测出大气中的超细颗粒物,有望为环境保护和雾霾形成机理研究提供一种新的工具。”/pp  这项成果发表在重要光学期刊《光:科学与应用》上,研究得到了国家自然科学基金委、科技部等的支持。/p
  • 之江实验室开展人工嗅味觉传感器研发 获阶段性成功
    浙江的之江实验室超级感知研究中心研究专家王镝及其团队开展的人工嗅味觉传感器及相关技术研发,已取得手持式呼吸丙酮检测设备、微型化嗅觉传感器样机1.0等阶段性重要成果。  目前,大部分的气体检测设备主要针对有毒、有害气体监测,在智能技术迭代、应用场景开拓等方面仍有很大的“淘金”空间。  比起感知声、光、电、力等信号的物理传感器,感知化学信号的气体传感器应用拓展相对缓慢,这背后有复杂的技术原因。“由于现实中的气体样品混杂了大量不同种类的气体分子,导致气体传感器易受干扰,可靠性相对较差。而且气体传感器的敏感材料需要暴露在外部气体环境中工作,可能受化学物质影响,导致器件的稳定性不佳。”王镝说。  据悉,在大量的物联网应用场景催化,以及通信技术和人工智能技术的赋能下,气体传感器的开发在不断推进,其应用场景从用于毒害气体检测逐渐向医疗护理、可穿戴设备、食品安全等领域拓展。  王镝介绍,如在医疗领域,二氧化碳浓度曲线是判断病人肺通气情况的依据,某些气体标志物浓度曲线反映了慢性疾病的发展趋势。在人工智能技术赋能传感器后,智能气体传感器不仅能检测气体、绘制曲线,还可以判断疾病发展程度,减轻医护人员压力,使疾病监测和健康管理成为可能。  气体传感器在医疗领域已有不少应用案例。王镝及其团队研制的手持呼吸丙酮检测设备就是其中之一。其原理是利用气体传感器,检测人呼气中的丙酮含量,从而实现快速、无痛的I型糖尿病检测。相较传统的血液检查,呼气式检测的诊疗体验更佳。  “当人体内胰岛素水平低时,无法将葡萄糖转化成能量,转而分解脂肪。作为脂肪分解后的副产品之一,丙酮会随呼吸排出体外。”王镝说,“我们研制的手持呼吸丙酮检测设备采用比色式技术路线,通过检测气敏材料的颜色变化,测量人呼气成分中的丙酮含量。”  据悉,被试者只需向设备吹气,在气体通过检测单元时,丙酮敏感材料会特异性地与其中的丙酮发生反应,并改变颜色,引起传感器中的光信号变化,最终转化为电信号将丙酮含量数据输出。  “我们正在研制‘日抛’贴片式丙酮传感器,这种传感器成本低,能够全天候自动测量皮肤挥发的丙酮气体。”王镝说,未来,在与人工智能技术结合后,贴片丙酮传感器可以辅助糖尿病的诊断、监测和用药指导。  面对气体传感器及其应用的“星辰大海”,王镝说,其团队并未止步于研制单一气体传感器,而是瞄准与智能设备兼容的高集成阵列式嗅觉器件,目前已取得阶段性研究成果。“我们希望用小小的手机插件,同时辨别几十种气体,让食品安全信息唾手可得、环境监测数据尽在掌握、可穿戴设备更加‘聪明’,获取更全面、精确的健康数据和环境信息,为智慧生活装上机灵的‘电鼻子’。”
  • 【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。
  • “传感器+”技术助力大气监测网络建设
    --基于云校准+人工智能,成本仅为传统技术的1/7 为精准把脉空气质量状况,有的放矢地实施科学监管,“多、快、好、省”地完成空气质量监测的目标,各地都在积极落实各级政府和企业大气污染防治责任,有效传导治霾工作压力,建设完善大气环境监测网络体系。 河北省目前建议,在传输通道8城市的1464个乡镇推行建设小型空气站,主要测定pm2.5和so2两个参数。 据了解,目前市场上存在两种监测方法和产品能满足上述需求,一种是标准方法的小型空气站(以下简称小型站),其中pm2.5分析仪采用β射线法,so2分析仪采用紫外荧光法;另一种是传感器技术的微型空气站(以下简称微型站),其中pm2.5采用光散射法,so2采用电化学法。 作为新型监测方法,传感器方法已在全国近50个城市得到应用,安装布点近1万台。鉴于传感器技术的发展和完善,微型站的监测已经得到普遍认可。其中,河北省已经制定并发布了网格化监测的地方标准(db13),国家环境监测总站及北京市环境监测中心已经开展相关技术规范的制定工作,中国环境科学研究院也出具了权威使用报告。 那么,相比传统的监测方法,传感器技术在大气环境质量监测的应用具备哪些突出的优势?能否大范围推广呢? 投资运营成本低9台小型站投资可安装66台微型站 据了解,目前市场上销售的小型站价格在30万元~50万元区间,站房建设成本约1万元,年运维费约5万元;而相比,微型站的价格在6万元~7万元区间,年运维费约1万元。 以河北省廊坊市香河县为例,县辖9个乡镇,共需9台设备。以小型站投资计算,设备总费用一次性投入大约450万元,年运维费大约45万元;以微型站投资建设计算,设备一次性投入总费用大约60万,年运维费大约9万元。两者相差近376.5万元。按9台小型站的首年总费用估算,可以安装66台微型站。 河北省传输通道8城市有1464个乡镇,因此共需1464台设备,如果选用小型站,设备总费用大约需要7.32亿元,运维费用首年大约需要7320万元,总费用大约共计8亿元。如果选用微型站,1464台设备费用只需要9516万元,运维费用首年只需要1464万,总费用1.1亿。如果按照1464台小型站的首年总费用计算,大约可以安装10736台传微型站,基本实现河北省传输通道8城市网格化密集布点,精准监控的功能。 最大化提升服务质量满足快速、准确、全参数、全场景,多功能监测要求 成本的大幅降低,并不意味着传感器法产品在满足技术要求方面打折扣。在现实应用中,标准方法的小型站只能监测两种参数,对安装要求高,前期需要方案设计、点位筛选和站房建设的准备,在协调好电源后,需要包括1名专业人士在内的2人~3人,3天才能安装完成。同时,后期维护和数据校准繁琐,需要消耗大量的人力物力。 相对而言,基于云校准+人工智能技术平台的传感器型微站不仅小巧轻便、易安装,而且准确性满足当前环境监测的需求,成本低,能耗少,基本不需要现场运维,充分考虑现代仪器使用的自动化、智能化功能,可以实现快速、准确、全参数、全场景、多功能监测的要求。 此外,在数据的准确性上,传感器型微型站绝对偏差小、误差可控,完全符合国家标准的要求。以在河北省某县所布点的传感器微型站为例,通过与该县环保局标准站的数据进行比对(关于仪器准确性的具体对比方法参照hj618-2011标准规定),将传感器数据与国标站数据进行线性回归分析,以传感器设备数据为横轴,标准站数据为纵轴,计算回归曲线的斜率k和截距b(图1和图2),根据公式(|1-k|)*100%计算,pm2.5、so2数据与国站数据对比变化趋势一致,准确性较好,长期误差在10%以内。 图1. 传感器微型站与某县环保局标准站pm2.5准确性对比图2. 传感器微型站与某县环保局标准站so2准确性对比 管理功能更加强大有效帮助地方落实大气污染防治责任标准方法的小型站,只是小版本的传统空气站,仅用于表征各乡镇空气质量状况,无法充分完善大气环境监测网络系统功能,达不到精细化溯源的功能。 基于云校准+人工智能技术平台的传感器微型站,由于成本低、准确度高,可以实现高密度精细化布点,使得每个乡镇监测点位由目前的一个增加到几十个甚至上百个,由此形成的传感网络能覆盖从污染源到受体区域,监控污染形成的全过程,通过提供高精度空气质量地图、区域热点分析、污染排名分析和其它基础统计分析,准确定位污染源,通过污染事件监控报警、污染溯源分析和专业的数据分析报告为科学精准治霾提供有力支撑,具有更强大的功能。 据了解,目前基于云校准+人工智能技术平台的传感器微型站已经在全国二十多个城市安装布点,实现了高密度精准化监管功能。其中在河北某两个县的23个乡镇,一共布点了43台设备,总费用约345万元,实现了以下监测功能:一是完善大气环境监测网络系统;二是实时监控各乡镇街道的污染状况;三是实现各乡镇街道空气质量排名,提高管理效率;四是精确地找到污染源位置,达到追溯污染源的功能;五是有效帮助各级政府和企业落实大气污染防治责任。 图3是大数据软件平台对某县各乡镇站点一个月内(20170720-20170820期间)pm2.5浓度日均值进行排名,从图中可以看出,某县污染浓度高的地方集中在周边的东北部和西北部,几个站点排名靠前,其中k镇污染浓度最高,排名第一,而核心区域内pm2.5污染浓度最低,排名靠后。 图3.某县各乡镇站点pm2.5浓度排名统计效果图 图4为某县各镇pm2.5发生污染事件频次的统计图图5为某县各点位pm2.5发生污染事件频次的分布图 从另一个维度,用事件发生次数代表污染源排放情况。通过对该县监测站点颗粒物pm2.5污染事件的统计分析(图3)和(图4),可以看出,污染事件的高发区域集中在该县周边地区的东北部及西部地区,而核心区域内污染事件的频次最低,其中k镇污染频次为最高,统计时间段内发生污染次数为12次,污染频次最低的h管区和u管区集中在核心区域,观测期间内均发生3次污染。这与浓度排名分析结果相符,进一步印证了监测数据的科学性。 综上所述,基于云校准+人工智能技术平台的传感器微型站费用低,是传统小型站费用的1/7,技术上满足环境监测要求,而且功能更加智能强大,有现成的案例可以参考,极大地节省了人力和物力上的投入,适合实现高密度精细化布点,使得每个乡镇监测点位由当前的一个增加到几十个,由此形成的传感网络能覆盖从污染源到受体区域,监控污染形成的全过程,通过提供高精度污染地图、多种数据统计分析、污染来源追踪及精准定位等功能,能真正实现完善城市大气环境监测网络体系功能,有效传导治霾工作压力,为科学精准治霾提供有力支撑,实现更多的价值。
  • 吴海龙教授谈化学传感器专业委员会近期工作
    吴海龙教授在第十一届全国化学传感器学术会议开幕式上的近期工作汇报化学传感器专业委员会主任委员、湖南大学吴海龙教授  相关新闻:第十一届全国化学传感器学术会议成功召开  尊敬的中国仪器仪表学会分析仪器分会副理事长兼秘书长刘长宽先生,尊敬的国家自然科学基金委庄乾坤主任,尊敬的俞汝勤院士、姚守拙院士,尊敬的各位嘉宾、各位代表,女士们、先生们:  上午好!  今天,由中国仪器仪表学会分析仪器分会化学传感器专业委员会主办,湖南大学、上海师范大学和江苏江分电分析仪器有限公司联合承办的2011年第十一届全国化学传感器学术会议,在湖南长沙胜利召开了。这是我国化学生物传感技术领域的又一次学术盛会,将为我国化学生物传感技术领域的科技人员和研究生们提供一个良好的交流学习平台和机会。首先,请允许我代表化学传感器专业委员会对于各位的光临,表示最诚挚的欢迎和衷心的感谢!  各位知道,化学传感器专业委员会作为中国仪器仪表学会分析仪器学会下设的一个专业委员会,是于1984年4月提出申请,后经中国分析仪器学会批准正式成立的。然而,化学传感器专业委员会的历史却可追溯到上世纪七十年代末的全国离子选择性电极协作组。全国离子选择性电极协作组开展了卓有成效的学术交流等工作,包括组织召开了1979年第一届全国离子选择性电极学术交流会(后被认定为第一届全国化学传感器学术会议)。在老一辈科学家高鸿、高小霞及汪厚基先生的支持下,确定创刊“离子选择性电极通讯”,即后来的“化学传感器”杂志。1984年在扬州组织召开了第二届全国离子选择性电极学术交流会(后被认定为第二届全国化学传感器学术会议),代表人数达到140,取得圆满成功。1985年5月,在上海师范大学举办了离子选择性电极国际学术讨论会,会议的组织者就是化学传感器专业委员会的老主任委员、名誉主任委员、我们今天第十一届全国化学传感器学术会议开幕式的主持人章宗穰先生。  化学传感器专业委员会于1985年成立后,在各位委员的共同努力下,首先于1986年11月在四川成都召开了第三届全国化学传感器学术会议。高小霞先生到会并作大会报告。会议征集内容已包括化学传感器研制,理论研究,测量仪器研制和配用微机技术,数字模拟、数学方法及软件方法,以及在工业、农业、环境科学、生理医学、卫生防疫、水文地质、海洋气象、国防、基础科学研究等领域中的应用研究,还有生产技术经验和改进等。会议取得圆满成功。1988年9月,第四届全国化学传感器学术会议在湖南省大庸市即现在的张家界市举行,此会由湖南大学具体承办。当时出席会议的有来自全国92个单位的160名代表。中国仪器仪表学会分析仪器学会副理事长史久泰高级工程师和分析仪器学会化学传感器专业委员会名誉主任汪厚基教授出席了会议。会议录用论文187篇,其内容涉及化学传感器和离子选择电极各分支领域的发展趋势,各种新的化学传感器的研制,化学传感器的基础理论研究和在热力学研究等方面的应用,生物敏传感器和药物电极的研究,化学传感器在国民经济各个领域中的应用;微型计算机在研究与应用中的开发以及新型智能化测量仪器的研制等。可见,当时我国化学传感器研究已达到相当高的水平。  此后,我们化学传感器专业委员会先后在 1991年的武汉(5)、1994年的太原(6)、1997年的上海(7),2000年的长沙(8)、2005年的扬州(9)以及2008年的重庆(10),召开了第五届到第十届全国化学传感器学术会议,均取得圆满成功。我们的系列学术会议几乎与起源于1983年在日本福冈召开的国际化学传感器系列会议同步,可谓反映见证了我国化学传感器研究领域的发展历程。回忆过去,我们今天更加深切怀念我国著名分析化学家高小霞先生、深切缅怀我国化学传感器领域先驱者汪厚基先生和殷晋尧先生、深切缅怀为我国化学传感器发展做出突出贡献的苏渝生先生等各位。  2005年的扬州会议,成立了以中青年科技人员为主体的新一届化学传感器专业委员会,在2008年的重庆会议期间,对化学传感器专业委员会领导成员进行了个别调整。本届专业委员会先后组织了于重庆举行的第十届和此次于长沙举行的第十一届全国化学传感器会议。今天召开的第十一届全国化学传感器学术会议,收到了来自海内外的近200多位专家、学者及青年才俊的稿件,涉及化学生物传感技术各个领域的发展趋势和前沿动向,可谓盛况空前。此次会议的会务工作由湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室承担。我们衷心感谢各位的大力支持。  本次大会共征集论文215篇,参会人员将超过350人(最后统计与会人数超420人)。非常值得一提的是本届大会参会人员老中青三代齐聚一堂,包括曾为我国化学传感器发展做出突出贡献的张国雄先生、丰达明先生、吴国梁先生、陆君涛先生、余瑞宝先生等,他们专程与会,我们表示热烈欢迎。同时大会还有江苏江分电分析仪器有限公司、天津兰力科化学电子高技术有限公司、天津德尚科技有限公司、深圳市凯特生物医疗电子科技有限公司、台湾Zensor R & D Co,Ltd 、岛津公司等多家分析仪器厂家和Springer公司、中国科学杂志社、仪器信息网等相关出版公司和媒体企业代表参加。他们不仅为会议提供了经费支持,更显示了企业界对传感技术研究开发的浓厚兴趣和积极参与的热情。本次大会可谓我国化学传感器领域的一次空前盛会,充分显示了多学科、多技术交叉的特色和向产业化推进的美好前景。  这次大会学术气氛会非常浓厚。共安排11个大会报告、42个分会邀请报告、58个口头报告,还有100多篇论文以墙报形式进行交流。本次会议还将对以青年学者和研究生为主的优秀墙报论文作者进行奖励。评选工作将由专业委员会聘任的评选小组负责进行,也希望各位与会代表提出建议。  依据学会章程,任期已满五年的本届化学传感器专业委员会和《化学传感器》刊物编委会成员都将换届。章宗穰、张国雄、金利通等多位专业委员会及编委会中的年长成员在会前多次提出了不再担任专业委员会和编委会工作的动议。希望由中青年同事承担起学会的全部工作。这一动议将在专业委员会和编委会委员的联席会议上进行讨论。与此同时,也将适当补充热心于学会工作的新成员。可以预期,经过调整和补充后的新一届学会和刊物领导成员的努力和全国同行的支持下,一定会将学会和刊物工作推向新的阶段。在此,我们也向离开学会及刊物工作的年长委员表示由衷的谢意和敬意,恭祝各位前辈健康长寿。  会议期间,还将在单位申请的基础上,确定下一届学术会议的承办单位。欢迎有意承办的单位提出申请。  10月的长沙,天气虽有些凉意,但山水洲城的美丽景色,一定会给各位与会代表留下深刻印象。我衷心希望各位,在这人文、自然和谐的氛围中,将大会开成一个交流学术思想、促进学术创新,增进学术友谊的会议。  最后,预祝第十一届全国化学传感器学术会议圆满成功!谨祝各位在长沙身体健康、万事如意!  谢谢大家!
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