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传感器的应用场景都有哪一些方面_传感器的应用场景都有哪一些

传感器的应用场景都有哪一些方面_传感器的应用场景都有哪一些

21世纪的信息时代在某种程度上属于传感器,而进入智能时代后,传感器前面自然需要加上“智能”二字。

一、智能手机

智能手机之所以智能,是因为各种智能传感器。目前智能手机中常见的智能传感器有距离传感器、光线传感器、重力传感器、指纹识别传感器、图像传感器、三轴陀螺仪、电子罗盘等。

比如指纹识别传感器可以采集指纹数据,然后快速分析认证,避免复杂的密码操作,快速解锁。

二、人工智能/机器人

传感器是人工智能最基础的硬件,类似于人的感觉获取器官。大量的传感器可以实现“感知控制”,而家庭自动化=感知控制。这个层面的信息交互和人机交互需要更多人的参与。而人工智能赋予机器以人类的逻辑大脑,实现“感性思维和执行”,最终上升到这个层次。

比如家用空调,不仅依靠温湿度传感器进行自我调节,还可以通过家庭成员的识别自动选择模式,比如风向调节、儿童和老人的温度调节等。这些新技术会带来无限的想象空间,结合机器增强学习的算法,会提供深度体验。

还有智能机器人使用的关键硬件,包括驱动器、减速器、传感器。智能传感器作为机器人的“五官”,在收集外界信息和数据方面发挥着重要作用。

三、AR/VR

虚拟现实中的感知设备主要包括两部分:一部分是操作者穿戴的用于人机交互的三维头盔显示器、数据手套和数据服,另一部分是在真实环境中设置的用于正确感知的各种视觉、听觉、触觉和力觉。

要实现AR/VR,提升用户体验,需要大量跟踪运动的传感器。例如FOV深度传感器、照相机、陀螺仪、加速计、磁力计和接近传感器。目前每个VR硬件厂商都在用自己的技术。索尼使用PlayStation camera作为定位追踪器,而Vive和Oculus也在使用自己的技术。

四、无人机

无人机是目前非常流行的智能硬件,其智能飞行控制系统需要使用各种智能传感器,包括IMU、MEMS加速度计、电流传感器、倾角传感器、发动机进气流量传感器等。

IMU结合GPS是保持无人机方向和飞行轨迹的关键。随着无人机智能化的发展,方向和路径控制是一项重要的空中交通管理规则。IMU中使用的多轴磁传感器本质上是精度很高的小圆规,通过感知方向将数据传输到中央处理器,从而指示方向和速度。

MEMS加速度计用于确定无人机的位置和飞行姿态;电流传感器可用于监控和优化功耗,以确保无人机中电池充电和电机故障检测系统的安全。倾角传感器可以测量细微的运动变化,它被应用到移动程序中作为无人机的陀螺仪补偿,集成陀螺仪和加速度计,为飞行控制系统提供数据,以保持水平飞行。流量传感器能有效监测电动无人机燃气发动机的微小风速。

五、智能穿戴

传感器在可穿戴设备中起着至关重要的作用。因为可穿戴设备最基本的功能就是通过传感器实现运动感应。

以mi band为例,ADI公司的MEMS加速度和心率传感器用于监测运动和心率。除了MEMS加速度计、陀螺仪和MEMS麦克风,AppleWatch还使用了脉冲传感器。

六、智能家居

传感器是智能家居控制系统的基础。随着科技的发展,越来越多的传感器被应用在智能家居系统中。

智能家居传感器是家居中的“眼、鼻、耳”,因为智能家居离不开生活环境的“人性化”数据采集,也就是说,将家居环境中的各种物理量、化学量、生物量转化为可测量的电信号器件和元件。

在智能家居领域,需要传感器来测量、分析和控制系统设置。家庭使用的智能设备涉及位置传感器、接近传感器、液位传感器、流量和速度控制、环境监测、安全传感器等技术。

七、智能汽车/自动驾驶

车联网是物联网发展的重要领域,智能汽车是车联网的核心,发展速度很快。在智能汽车时代,主动安全技术已经成为一个备受关注的新领域,需要对现有的主动安全系统进行改进,例如翻车和稳定控制(ESC),这需要MEMS加速度传感器和角速度传感器来感知车身姿态。语音将成为人与智能汽车交互的重要方式,MEMS麦克风将迎来新的发展机遇。

MEMS传感器在汽车领域有很多应用,包括安全气囊(正面防撞安全气囊的高G加速度计和侧面安全气囊的压力传感器)、汽车发动机(检测进气量的进气歧管绝对压力传感器和流量传感器)等等。

自动驾驶技术的兴起,进一步推动了MEMS传感器进入汽车。虽然GPS接收器可以计算出自己的位置和速度,但是当GPS信号很差(地下车库,隧道),信号受到干扰时,汽车的导航就会受到影响,这对于自动驾驶来说是一个致命的缺陷。利用MEMS陀螺仪和加速度计获取速度和位置(角速度和角位置),将车辆的任何细微运动和倾斜姿态转换成数字信号,通过总线传输给行车电脑。即使是最快的速度,MEMS的精度和响应速度也能适应。得益于硅微机械加工和晶圆键合技术的发展,精度已经上升到0.01。

八、智能行业

智能工厂利用物联网技术加强信息管理和服务,掌握产销流程,提高生产过程的可控性,减少对生产线的人工干预,及时正确地收集生产线数据,合理安排生产计划和生产进度,优化供应链。在工业生产领域,传感器的应用非常广泛,工业生产的各个环节都需要传感器进行监测,并将数据反馈给控制中心,以便及时干预异常节点,保证工业生产的正常进行。业界普遍认为,新一代智能传感器是智能产业的“心脏”,它使产品的生产过程保持连续运行,使工人远离生产线和设备,确保人身安全和健康。

MEMS使传感器小型化、智能化,MEMS传感器在智能工业时代将大有可为。MEMS温度和湿度传感器可用于检测环境条件,MEMS加速度计可用于监控工业设备的振动和转速。高精度MEMS加速度计和陀螺仪可以为工业机器人的导航和旋转提供精确的位置信息。

标签:传感器智能MEMS


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