传感器面临4条发展路径,每一条都将改变我们的生活方式
作者 | 物联森友会2022-05-27

2000年后,MEMS传感器进入物联网业内人士视野。从那以后,大家对于传感器形态上的变化有了新的认知。传感器的尺寸及性能伴随微机电技术的发展有了质的飞跃。

随后在汽车及消费电子市场上大放异彩,形成了众所周知的传感器第一及第二次发展浪潮。如今,第三次浪潮万物联网已经到来,它与传感器之间的关系无需再多赘述,而汽车行业及消费电子领域对于传感器发展的推动作用犹在。

因此,细心观察这些行业中产品的发展轨迹,我们能够看到:传感器的发展遵循了四个重要的方向。

微型化

微型化是未来传感器发展的必然趋势之一。目前MEMS传感器已经广泛应用于手机、汽车等我们生活的方方面面。根据行业机构研究,MEMS典型器件中,加速度计的封装管脚从 2009 年的 3×5 mm2缩小至 2018 年的 1.6×1.6 mm2,面积仅相当于之前的17%,而成本则是过去的十分之一。

传感器面临4条发展路径,每一条都将改变我们的生活方式

从传感器生产角度来看,尺寸决定了材料使用量,传感器微型化意味着它的生产成本在下降。而且随着MEMS尺寸的进一步缩小,MEMS将逐步向NEMS(纳机电系统)转变,获得尺寸和成本的持续降低,这也势必引起传感器行业新一波技术革新。

传感器微型化

柔性化

柔性化传感器其结构形式灵活多样,可根据测量条件的要求任意布置,能够非常方便地对特殊环境与特殊信号进行精确快捷测量,解决了传感器的小型化、集成化、智能化发展问题。

传感器面临4条发展路径,每一条都将改变我们的生活方式

目前大家能够接触到的传感器柔性化例子除了各种“智能鞋垫、枕头、床垫”之外,就数折叠屏手机最具代表性了。此外,在医疗检测治疗、运动健身、通信娱乐和航空航天领域,柔性传感器都展现出了强大的潜力。

有市场分析报告指出,在 2021年至2028年的预测期内,柔性传感器市场预计将以6.8%的速度增长,预计到2028年将达到 84.7亿美元。

无源无线化

电源及电线的存在对于传感器的应用环境限制很大。许多工业及医疗场景中复杂的机械及人体结构无法满足传感器电源及线路的排布。主流思想主要是解决无源这个问题。

传感器面临4条发展路径,每一条都将改变我们的生活方式

无源物联网技术的显著特征是利用无源反向散射技术的传感器通过内部无线采集模块,将周围可利用的无线信号转化为可供自身工作的能量,同时利用反向散射技术手段实现目标节点的信息传递。

传感器面临4条发展路径,每一条都将改变我们的生活方式

毕竟无源问题解决了,无线通讯只需要搭载WiFi或者蓝牙模块就行了(前提是电量能支持)。另外利用生物电、摩擦电等方式收集能量供于传感器的发展线路也已存在,只是均停留在实验室阶段。

传感融合化

传感器融合在产业中的主要表现为:按照数据采集方式及传感器技术结构,将同类别的传感器进行硬件集成,并通过特定算法进行数据校正及优化,降低串扰。不同传感器之间协同工作,性能互补,为用户提供更丰富功能,赋予消费电子行业更大商业价值。

传感器面临4条发展路径,每一条都将改变我们的生活方式

一个明显案例就是汽车电子中的视觉雷达融合。目前,大多数路面上行驶车辆内的ADAS功能都是独立工作的,这意味着相应传感器彼此之间几乎不交换信息。

然而,面对复杂环境仅仅依靠单一传感器是不够的。我们需要将不同种类的传感信息融合在一起,来弥补各传感器自身的缺点及不足。雷达视觉融合就是个传感融合的典型例子。

可见光谱范围内工作的摄像头在浓雾、下雨、强光或弱光情况下会失真。而雷达缺少成像传感器所具有的高分辨率。两者的结合则可在复杂环境下输出更可靠的数据。

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2022-05-27