模仿人体感觉器官的传感器.docVIP

模仿人体器官的传感器 “传感器就好像是人的五官。”中科院微系统所传感技术联合国家重点实验室主任李昕欣对财新记者说，人类在计算机的时代，解决了大脑的模拟问题，相当于用0和1实现了信息的数字化，利用布尔逻辑解决问题;现在是后计算机时代，开始模拟五官。 传感器(transducer、sensor)往往又被称为换能器，功用是把其他信息转换为电信号。它通常由敏感元件和转换元件组成，能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。可以说，是HSIE传感器让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。 传感器的发展，最早是来自工业自动化的推动。 出于提高效率的目的，工业生产开始由中央控制室控制各个生产节点上的参量，包括流量、物位、温度和压力四大参数，催生了恒伸传感器的发展。这个趋势从上世纪70年代开始，到现在也是传感器应用最多的一种形式。 清华大学精密仪器系教授董永贵告诉财新记者，在传感器这一概念“出现”之前，早期的测量仪器中其实就有传感器，只不过是以整套仪器中一个部件的形式出现。所以，中国在1980年以前，介绍传感器的教科书叫做“非电量的电测量”。 传感器概念的出现其实是测量仪器逐步走向模块化的结果。此后，传感器从整套仪器系统中独立出来，单独作为一个功能器件进行研究、生产、销售。 根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器两大类。物理传感器应用的是物理效应，将被测信号量的微小变化转换成电信号，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。 化学传感器则是以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器。近年来，出现了利用各种生物特性做成的生物型传感器，用以检测与识别生物体内化学成分。 在董永贵看来，严格来说传感器不算是一个单纯的学科方向，因为各个学科都有研究传感器的。依据新发现的物理现象、化学效应制造的新的传感器，实际上是对别的专业基础研究成果的二次开发。 他说，伴随电子电路技术的飞速发展，越来越多的测量问题集中到了传感器这一环节上。最终，传感器的性能决定了整套测量仪器的性能。“这是传感器发展最重要的推动力。” “模拟人的五官”，只是传感器的一个比较形象的说法。传感器技术发展相对成熟的，还是工业测量中经常用到的如力、加速度、压力、温度等物理量。对于真实人的感觉，包括视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉，从传感器的角度来看，大部分不是很成熟。 “视觉、听觉可认为是物理量，相对好一些，触觉就比较差一些，至于嗅觉及味觉，由于涉及到生物化学量的测量，工作机理比较复杂，远未达到技术成熟的阶段。”他说。 传感器的市场，其实是由应用推动的。比如，化学工业中，压力、流量传感器市场相当大;汽车工业中，转速、加速度等传感器市场非常大。基于微电子机械系统(mems)的加速度传感器现在技术较为成熟，对汽车工业的需求拉动功不可没。 mems(micro-electro-mechanical systems)是指可批量制作的，集微型机械结构、微型传感器、微型执行器、通信等于一体的微型器件或系统。它体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高，适于批量化生产，易于集成和实现智能化，同时也能实现某些传统机械传感器所不能实现的功能。 谷歌已经花费了五年的时间来研发无人驾驶汽车。这些汽车上已经没有了加速踏板、刹车踏板和后视镜，而是通过内部的传感器和车载电脑来控制汽车的运行。 在各类传感器的帮助下，过去属于人与人之间的互联网，延伸和扩展到了任何物品与物品之间。 1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议就提出，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”;2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。 2005年国际电信联盟(itu)发布了《itu互联网报告2005：物联网》。该报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(rfid)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。 美国权威咨询机构forrester预测，到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30比1，因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。 m2m就是把物与物联系起来，以达到人与物、物与物的实时交流，是物联网的最直接实现方式。 m2m技术，可以在运输过程中确保昂贵货物的安全，可以为运输中的冷藏货柜监测位置和温度，可以远程诊断发动机的状态，车主还可以实时接受导航和交通信息。 根据att的评估，到2020年，全球m2m的连接数量将达到500亿。实际上，随着m2m解决方案的日渐