物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)：智能傳感器快速入門

　　感知是物聯(lián)網(wǎng)的先行技術(shù)，要確保物聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定運行，離不開眾多感知技術(shù)的加持，其中最為關(guān)鍵的技術(shù)之一便是傳感器。作為物聯(lián)網(wǎng)的“觸手”，傳感器對于當(dāng)今信息時代有著至關(guān)重要的作用，已經(jīng)滲透進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、生物工程、醫(yī)療檢測等多行業(yè)多領(lǐng)域之中，并日益趨向智能化、微型化、數(shù)字化發(fā)展。

　　在物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的當(dāng)下，了解物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，首先需要了解傳感器產(chǎn)業(yè)。本文介紹了傳感器的新技術(shù)，應(yīng)用場景、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展情況，有助于相關(guān)人士快速了解傳感器產(chǎn)業(yè)。以下是正文主要內(nèi)容。

　　1、新品相繼推出

　　如今，“沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)”已然成為全世界公認(rèn)的觀點，各國將傳感器提到了較高的位置，在發(fā)展傳感器產(chǎn)業(yè)方面任誰也不想落后于人。

　　中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院與英國班戈大學(xué)等合作，成功研制出首個基于黑磷的光纖化學(xué)傳感器，實現(xiàn)對重金屬離子的超靈敏檢測。據(jù)悉，這是該研究團(tuán)隊首次將黑鱗和傾斜光纖光柵相結(jié)合，新型的超靈敏化學(xué)傳感器由此誕生。黑磷新型光纖傳感器的成功研發(fā)，將為化學(xué)和生物傳感提供一個優(yōu)越的光學(xué)檢測平臺，從而推動黑磷化學(xué)生物傳感器的應(yīng)用研究進(jìn)程。

　　在中科院研究成果公之于眾的同時，韓國科學(xué)技術(shù)研究院也有了新收獲。韓國科學(xué)技術(shù)研究院聯(lián)合延世大學(xué)利用二維二硒化鎢納米單芯片和一維氧化鋅氧化物半導(dǎo)體納米線的混合維空間雙層結(jié)構(gòu)，開發(fā)了可以感知從紫外線到近紅外線光的光電二極管器件。

　　該研究結(jié)果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)雜志《先進(jìn)功能材料》(Advanced Functional Materials)上。研究組使用的二維元件具有光回應(yīng)性能強(qiáng)、洞遷移率高的特性，是P型半導(dǎo)體元件。一維氧化鋅納米線是目前最好的一維納米半導(dǎo)體之一，具有電子遷移率高的特性，有望應(yīng)用于高性能電子元件N型半導(dǎo)體元件。將一維二維混合后形成了混合維空間雙層結(jié)構(gòu)(PN型)，研制出光電二極管元件。

　　研究組表示，該研究成功實現(xiàn)了二維圖像，今后有望廣泛應(yīng)用于新一代圖像傳感器元件。

　　曼徹斯特大學(xué)的研究人員近日已經(jīng)設(shè)計出嵌入射頻識別系統(tǒng)(RFIDs)的石墨烯傳感器，它將有可能徹底改變物聯(lián)網(wǎng)。這種新的開發(fā)可以提供各種應(yīng)用，如對于對濕度、食品安全、保健和核廢料十分敏感的制造工藝實現(xiàn)無電池智能無線監(jiān)控。

　　此外，像牛津大學(xué)也研發(fā)出新型智能MOF光子傳感器;德國則研制出一種量子傳感器，可以用于微磁場中。

　　2、主要應(yīng)用

　　智能傳感器已廣泛應(yīng)用于航天、航空、國防、科技和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域中。例如，它在機(jī)器人領(lǐng)域中有著廣闊應(yīng)用前景，智能傳感器使機(jī)器人具有類人的五官和大腦功能，可感知各種現(xiàn)象，完成各種動作。

　　在工業(yè)生產(chǎn)中，利用傳統(tǒng)的傳感器無法對某些產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)(例如，黏度、硬度、表面光潔度、成分、顏色及味道等)進(jìn)行快速直接測量并在線控制。而利用智能傳感器可直接測量與產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)有函數(shù)關(guān)系的生產(chǎn)過程中的某些量(如溫度、壓力、流量等)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或?qū)＜蚁到y(tǒng)技術(shù)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計算，可推斷出產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　隨著傳感器產(chǎn)品與技術(shù)的深入發(fā)展與不斷突破，傳感器應(yīng)用市場持續(xù)深化。其中，指紋識別與自動駕駛領(lǐng)域一直被業(yè)界看好，而機(jī)器人以及醫(yī)療行業(yè)或許將成為未來傳感器發(fā)展的新興沃土。

　　具體來看，在自動駕駛領(lǐng)域，由于汽車車體本身空間有限，普通的傳感器顯然難以滿足時代提出的新需求，這時候智能傳感器的優(yōu)勢便凸顯出來。相較于傳統(tǒng)傳感器，智能傳感器不僅可實現(xiàn)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集，而且能將成本控制在一定范圍內(nèi)。另外，其自動化能力以及多樣化功能也為智能傳感器加分不少。

　　例如谷歌汽車，除了激光掃描儀用到傳感器之外，攝像頭、雷達(dá)、慣性等部件/系統(tǒng)也都使用了傳感器技術(shù)。目前，比較常見的用于自動駕駛汽車上的傳感器有激光雷達(dá)、圖像傳感器、毫米波雷達(dá)等。

　　自動駕駛只是傳感器應(yīng)用場景之一，另一大被看好的應(yīng)用市場便是指紋識別。近兩年，智能手機(jī)的發(fā)展速度十分迅猛，而搭載指紋識別已經(jīng)成為眾品牌智能手機(jī)的必備功能。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2016年指紋傳感器直逼7億個，復(fù)合年均增長率超133%。

　　隨著智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、智能門鎖等搭載指紋識別的智能化產(chǎn)品的持續(xù)發(fā)展，指紋傳感器市場將迎來更光明的發(fā)展前景。