隨著世界變得更加互聯(lián)、智能和自動(dòng)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(gè)應(yīng)用都需要傳感器來提供最有價(jià)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(cè)位置、速度、振動(dòng)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(shì)是變得更小、更堅(jiān)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(duì)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(dòng)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(duì)醫(yī)療技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)。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(duì)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(shí)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(gè)小切口來去除混濁的晶狀體。施加恰到好處的壓力對(duì)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(cè)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(cè)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(huì)進(jìn)行血壓和心率監(jiān)測(cè),但通常需要護(hù)士進(jìn)行這些測(cè)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(dòng)監(jiān)測(cè)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(cè)量位置和扭矩等操作變量,以及對(duì)可靠性能至關(guān)重要的振動(dòng)、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(huì)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(shí)需要維護(hù),以最大限度地延長正常運(yùn)行時(shí)間。借助傳感器系統(tǒng),現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù),監(jiān)測(cè)機(jī)器性能,檢測(cè)何時(shí)會(huì)出現(xiàn)過度磨損或故障風(fēng)險(xiǎn),并提醒操作員需要注意。

溫度和振動(dòng)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(cè)機(jī)器何時(shí)在其安全范圍之外運(yùn)行。執(zhí)行此分析所需的計(jì)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(shí)發(fā)出自動(dòng)警報(bào)。然而,一些制造商可能會(huì)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(huì)。

傳感器使自動(dòng)駕駛汽車成為可能

也許傳感器技術(shù)的最大前景(同時(shí)也是最大挑戰(zhàn))是開發(fā)全自動(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)駕駛功能的創(chuàng)新。汽車工程師協(xié)會(huì)定義了六個(gè)車輛自動(dòng)化級(jí)別,從基本的車道保持輔助和自適應(yīng)巡航控制(1 級(jí))到停車輔助和防撞(2 級(jí))。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(cè)低速下的潛在碰撞或?qū)⑵嚤３衷谲嚨纼?nèi)。但對(duì)全自動(dòng)駕駛汽車(5 級(jí))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(cè)周圍發(fā)生的事情,解釋這些信號(hào)的含義,并根據(jù)速度、天氣條件和周圍障礙物等條件計(jì)算出適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。這些計(jì)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(jì)算能力:我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)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(dòng)?人類行為是無人駕駛汽車的另一個(gè)障礙,因?yàn)樵S多駕駛員需要很長時(shí)間才能適應(yīng)全自動(dòng)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(dòng)無人駕駛汽車還有很長的路要走。同時(shí),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(tái)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(jì)算能力和人類為全自動(dòng)無人駕駛汽車的世界做好準(zhǔn)備時(shí),傳感和連接技術(shù)也將準(zhǔn)備就緒。