用于實(shí)現(xiàn)互聯(lián)世界的高級傳感器

隨著世界變得更加互聯(lián)、智能和自動化,傳感器的作用正在擴(kuò)大。 傳感器可以在幾乎所有行業(yè)(從醫(yī)療保健和農(nóng)業(yè)到制造、通信、建筑系統(tǒng)和運(yùn)輸)執(zhí)行從環(huán)境中收集輸入并將其轉(zhuǎn)化為有用數(shù)據(jù)的關(guān)鍵任務(wù)。

但是,每個應(yīng)用都需要傳感器來提供最有價值的數(shù)據(jù)。這意味著工程師必須不斷創(chuàng)新,以開發(fā)能夠更精確地檢測位置、速度、振動和壓力以及溫度、濕度和流體條件等條件的傳感器。隨著制造商在越來越多的設(shè)備中嵌入傳感器,主要趨勢是變得更小、更堅固、更可靠。

TE Connectivity 開發(fā)的傳感器與我們的連接產(chǎn)品緊密配合,讓我們對不同行業(yè)的創(chuàng)新需求有獨(dú)特的見解。我們已經(jīng)看到了傳感器可以改善我們生活的無數(shù)方式,但這里有一些最有趣的發(fā)展。

傳感器驅(qū)動的醫(yī)療保健創(chuàng)新

只需看到數(shù)百萬人在手腕上佩戴的健康和健身追蹤器,就可以了解小型化的高性能傳感器對醫(yī)療技術(shù)進(jìn)步的推動。但一些最重要的創(chuàng)新發(fā)生在專業(yè)應(yīng)用中,如微創(chuàng)手術(shù)。

傳感器對于提供外科醫(yī)生在患者體內(nèi)安全工作所需的反饋至關(guān)重要。力傳感器可以讓手術(shù)團(tuán)隊(duì)知道切割工具接觸人體組織的精確時間,溫度傳感器可以幫助保護(hù)附近的組織在激光手術(shù)過程中免受損傷,壓力傳感器可以在氣體是手術(shù)的重要部分的情況下控制最敏感的身體部位。

例如白內(nèi)障手術(shù),需要在角膜上做出一個小切口來去除混濁的晶狀體。施加恰到好處的壓力對于避免損壞眼睛至關(guān)重要,但這需要傳感器在極小的封裝中提供極其精確的壓力測量。當(dāng)今先進(jìn)的傳感器實(shí)現(xiàn)了微創(chuàng)手術(shù)工具所需的小型化和高性能之間的平衡。

改進(jìn)的傳感器技術(shù)也為實(shí)施傳統(tǒng)的醫(yī)療手術(shù)和測量創(chuàng)造了新的方法。例如,每次去診所或醫(yī)院就診幾乎都會進(jìn)行血壓和心率監(jiān)測,但通常需要護(hù)士進(jìn)行這些測量。如今,高性能壓電薄膜傳感器具有很高的靈敏度,僅通過接觸即可記錄患者的脈搏和呼吸頻率。通過將這些薄膜嵌入到檢查室的桌子甚至候診室的椅子中,便可以從患者進(jìn)入辦公室的那一刻起自動監(jiān)測他們的生命體征,從而創(chuàng)造更好的患者體驗(yàn)并讓醫(yī)療專業(yè)人員可以更好地收集數(shù)據(jù)。

預(yù)見性維護(hù),防止工業(yè)設(shè)備故障

向智能工廠的發(fā)展正在擴(kuò)大傳感器及其所收集數(shù)據(jù)的作用。 幾十年來,工業(yè)機(jī)器一直依靠傳感器來測量位置和扭矩等操作變量,以及對可靠性能至關(guān)重要的振動、溫度和流體特性。但是,避免設(shè)備故障需要定期維護(hù),這可能會使重要資產(chǎn)離線并減慢生產(chǎn)速度。

從工廠所有者的角度來看,最好確切地知道機(jī)器何時需要維護(hù),以最大限度地延長正常運(yùn)行時間。借助傳感器系統(tǒng),現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù),監(jiān)測機(jī)器性能,檢測何時會出現(xiàn)過度磨損或故障風(fēng)險,并提醒操作員需要注意。

溫度和振動等變量通常指示設(shè)備上的潛在應(yīng)力。例如,從溫度或加速度傳感器獲取輸出并將電流水平與歷史模式進(jìn)行比較,可以幫助公司檢測機(jī)器何時在其安全范圍之外運(yùn)行。執(zhí)行此分析所需的計算能力可以通過帶有嵌入式微處理器的傳感器來實(shí)現(xiàn),并在需要維護(hù)時發(fā)出自動警報。然而,一些制造商可能會更進(jìn)一步,將傳感器與有線或無線連接相結(jié)合,將性能數(shù)據(jù)發(fā)送到云端,在云端,機(jī)器學(xué)習(xí)或人工智能可以超越維護(hù)要求,尋找其他優(yōu)化設(shè)備性能的機(jī)會。

傳感器使自動駕駛汽車成為可能

也許傳感器技術(shù)的最大前景(同時也是最大挑戰(zhàn))是開發(fā)全自動無人駕駛汽車。 傳感器在現(xiàn)代車輛中已經(jīng)無處不在,即使有些傳感器對駕駛員來說并不明顯。TE 提供了一系列傳感器來監(jiān)控電動汽車 (EV) 的電機(jī)和電池性能,用于內(nèi)燃機(jī)的機(jī)油特性傳感器、用于空調(diào)機(jī)組的濕度傳感器以及幾乎所有其他類型的系統(tǒng)。

盡管如此,大多數(shù)制造商和消費(fèi)者仍希望看到能夠?qū)崿F(xiàn)自動駕駛功能的創(chuàng)新。汽車工程師協(xié)會定義了六個車輛自動化級別,從基本的車道保持輔助和自適應(yīng)巡航控制(1 級)到停車輔助和防撞(2 級)。如今,這些系統(tǒng)經(jīng)常使用,通常依靠光學(xué)傳感器來檢測低速下的潛在碰撞或?qū)⑵嚤３衷谲嚨纼?nèi)。但對全自動駕駛汽車(5 級)的技術(shù)要求要高得多。

為了真正實(shí)現(xiàn)在沒有駕駛員控制的情況下運(yùn)行,車輛需要 360 度的可見性來檢測周圍發(fā)生的事情,解釋這些信號的含義,并根據(jù)速度、天氣條件和周圍障礙物等條件計算出適當(dāng)?shù)男袆印＿@些計算需要在幾毫秒內(nèi)完成。

這些系統(tǒng)的基本傳感器技術(shù)已經(jīng)存在。真正的挑戰(zhàn)是計算能力:我們?nèi)绾卧O(shè)計出足夠智能的車輛,以根據(jù)它們從環(huán)境中接收的數(shù)據(jù)采取行動?人類行為是無人駕駛汽車的另一個障礙,因?yàn)樵S多駕駛員需要很長時間才能適應(yīng)全自動駕駛,或者足夠放心在駕駛座上入睡。

出于這些原因,我們認(rèn)為全自動無人駕駛汽車還有很長的路要走。同時,TE 致力于與汽車客戶合作,滿足他們的傳感需求,例如調(diào)整光學(xué)傳感器以改善夜視能力,為具有處理能力的傳感器元件增值,以及將我們的傳感器產(chǎn)品與有線或無線高速數(shù)據(jù)連接相結(jié)合。通過將傳感器視為技術(shù)平臺的一部分,并不斷尋找為這些系統(tǒng)增值的方法,我們正在努力確保,當(dāng)計算能力和人類為全自動無人駕駛汽車的世界做好準(zhǔn)備時,傳感和連接技術(shù)也將準(zhǔn)備就緒。