21世纪的信息时代在一定程度上属于传感器,进入智能时代后,自然需要在传感器前面加上“智能”二字。1.智能手机智能手机之所以智能,是因为有各种智能传感器。现在智能手机中比较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。例如,指纹识别传感器可以采集指纹数据,然后进行快速分析和认证,免去繁琐的密码操作,快速解锁。2.人工智能/机器人传感器是人工智能最基础的硬件,类似于人类的感觉获取器官。大量的传感器可以实现“感知+控制”,家庭自动化=感知+控制。这个层次的信息交互和人机交互需要更多的人参与。人工智能赋予人类逻辑大脑以机器,实现“感知+思考+执行”,最终上升到这个层次。例如,家里的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,比如调节风向、调节儿童和老人的温度等。这些新技术将带来无限想象空间,结合机器增强学习算法,将提供深度体验。还有智能机器人使用的关键硬件,包括驱动器、减速器和传感器。智能传感器作为机器人的“五感器官”,在收集外界信息和数据方面发挥着重要作用。3、AR/VR虚拟现实中的传感设备主要包括两部分:一部分用于人机交互,穿戴在操作者身上,如三维头盔显示器、数据手套、数据服装等,另一部分用于正确的感知。真实环境中的各种视觉、听觉、触觉、力觉。实现AR/VR,提升用户体验,需要使用大量的传感器来跟踪运动。示例包括FOV深度传感器、相机、陀螺仪、加速度计、磁力计和接近传感器。目前,每个VR硬件制造商都在使用自己的技术,索尼使用PlayStation摄像头作为位置追踪器,Vive和Oculus也使用自己的技术。4、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的实现需要使用各种智能传感器,包括IMU、MEMS加速度计、电流传感器、倾角传感器和发动机进气流量传感器等。IMU结合GPS是无人机保持方向和飞行路径的关键。随着无人机智能化的发展,方向和路径控制成为重要的空中交通管理规则。IMU使用的多轴磁传感器本质上是高精度的小罗盘,通过感知方向将数据传送给中央处理器,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,确保无人机内部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,应用到移动程序中,作为无人机的陀螺仪补偿,陀螺仪和加速度计集成在一起,为飞行控制系统提供数据,以保持水平飞行;流量传感器可以有效监测电动无人机燃气发动机的微小空气流量。5.智能可穿戴传感器在可穿戴设备中发挥着至关重要的作用。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知。以小米手环为例,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麦克风外,AppleWatch还使用了脉冲传感器。6、智能家居传感器是智能家居控制系统实现控制的基础。随着技术的发展,越来越多的传感器被用于智能家居系统。智能家居传感器是家中的“眼睛、鼻子和耳朵”,因为智能家居离不开对居住环境的“人性化”数据采集,即各种物理量、化学量、生物量的转换在家庭环境中进入可测量的电子信号设备和组件。智能家居领域需要使用传感器来测量、分析和控制系统设置。家庭中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、安全传感等传感器等技术。7、智能汽车/自动驾驶车联网是物联网发展的一个主要领域。智能汽车是车联网的核心,正在快速发展。智能汽车时代,主动安全技术成为新的关注领域。需要改进现有的主动安全系统,例如侧翻(rollover)和稳定性控制(ESC),这需要MEMS加速度传感器和角速度传感器来感知测量车身姿态。语音将成为人与智能汽车重要的交互方式,MEMS麦克风将迎来新的发展机遇。MEMS传感器在汽车领域也有很多应用,包括安全气囊(用于正面防撞气囊的高g加速度计和用于侧气囊的压力传感器)、汽车发动机(用于检测进气歧管的绝对压力传感器和流量传感器)等自动驾驶技术的兴起进一步推动了MEMS传感器进入汽车领域。虽然GPS接收器可以计算出自身的位置和速度,但在GPS信号较差的地方(地下车库、隧道),当信号受到干扰时,汽车的导航就会受到影响,这对自动驾驶来说是致命的缺陷。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),将车辆任何细微的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。即使在最快的速度下,MEMS的精度和响应速度也能适应。得益于硅微加工、晶圆键合等技术的发展,精度已经上升到0.01。8、智慧工业智慧工厂利用物联网技术加强信息化管理和服务,掌握生产和销售过程,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方式,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,传感器被广泛应用。工业生产的各个环节都需要传感器进行监控,并将数据反馈给控制中心,以便在节点出现异常时及时介入,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工业的“心脏”,使生产过程保持连续运行,使工人远离生产线和设备,保障人身安全和健康。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温湿度传感器可用于检测环境状况,MEMS加速度计可用于监测工业设备的振动和转速。高精度MEMS加速度计和陀螺仪可为工业机器人的导航和旋转提供精确的位置信息。
