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Case 行業(yè)快訊

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最初，大多數(shù)無人機都是相對簡單的玩具。然而，最近，它的飛行能力顯著提高，其更安全、更穩(wěn)定、更容易控制這些優(yōu)點使其得到更廣泛的應(yīng)用。　　　　高性能微機電系統(tǒng)（MEMS）傳感器的應(yīng)用是這一改進的關(guān)鍵因素之一。無人機傳感器市場正在快速增長：　　　　根據(jù)IHS Markit（消費和移動設(shè)備運動傳感器——2017年）的數(shù)據(jù)，到2021年，無人機和玩具直升機的MEMS運動傳感器（即加速度計、陀螺儀、IMU和壓力傳感器）市場預計將達到約7000萬臺，2018年至2021年復合增長17%。　　　　MEMS傳感器對無人機飛行性能的影響　　　　由于使用了慣性MEMS傳感器，無人機可以確保其方向穩(wěn)定，可以由用戶精確控制，甚至可以自主飛行。然而，一些挑戰(zhàn)使無人機系統(tǒng)設(shè)計復雜化，例如電機校準不完善、系統(tǒng)動力學可能因有效載荷、突然運行條件或傳感器錯誤而變化。這些挑戰(zhàn)可能導致定位過程中的偏差，最終導致導航過程中的偏差，甚至導致無人機故障。　　　　高質(zhì)量的MEMS傳感器和先進的軟件對于無人機超越玩具至關(guān)重要。慣性測量單元（IMU）、氣壓傳感器、地磁傳感器、專用傳感器節(jié)點（ASSN）和傳感器數(shù)據(jù)融合的精度對無人機的飛行性能有著直接而實質(zhì)性的影響。　　　　尺寸限制和惡劣的環(huán)境和操作條件，如溫度變化和振動，將傳感器的要求提高到新的水平。MEMS傳感器必須盡可能避免這些影響，并提供準確可靠的測量。　　　　實現(xiàn)卓越飛行性能的方法有很多：軟件算法，如傳感器校準和數(shù)據(jù)融合；機械系統(tǒng)設(shè)計，如減振，以及根據(jù)無人機制造商自身的要求選擇MEMS傳感器。讓我們仔細看看MEMS傳感器，并參考一些例子。　　　　無人機的核心是姿態(tài)航向參考系統(tǒng)（AHRS），它包括慣性傳感器、磁強計和處理單元。AHRS估計設(shè)備的位置，如橫搖、縱搖和橫擺角。傳感器誤差（如漂移、靈敏度誤差或熱漂移）可導致定位誤差。圖1顯示了加速度計的偏移函數(shù)形式的定位誤差（...

發(fā)布時間: 2019 - 09 - 29

傳感器：下一代數(shù)字變革浪潮的中心

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據(jù)麥姆斯咨詢報道，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的下一階段已經(jīng)到來，該階段利用不斷進步的傳感器連接著數(shù)十億設(shè)備及物體來進行數(shù)據(jù)收集和傳輸，可觸及網(wǎng)絡(luò)最邊緣。　　　　新一波創(chuàng)新浪潮將數(shù)字智能化擴展到了如個人電腦、平板電腦和智能手機等專用設(shè)備之外的其它領(lǐng)域。如果某設(shè)備的功耗性能優(yōu)異，它就可成為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)或如聯(lián)網(wǎng)汽車、可穿戴技術(shù)、智能建筑及城市等任意自動化系統(tǒng)中的智能聯(lián)網(wǎng)節(jié)點。　　　　許多人認為這些現(xiàn)象的本質(zhì)上就是數(shù)字化。畢竟，物聯(lián)網(wǎng)是一種網(wǎng)絡(luò)，可在云端聚集數(shù)十億的數(shù)據(jù)點，然后通過復雜的軟件進行處理和分析。但這些變化的核心就是傳感器，它們是一種無處不在的器件，可測量和表征如光、熱、運動和聲音等物理現(xiàn)象，并將數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中1和0表征錨定在現(xiàn)實世界。　　　　盡管在硅基芯片發(fā)明之前，傳感器就以某種形式存在，但如今的傳感器為了支持數(shù)十億新設(shè)備的擴展，正以前所未有的速度發(fā)展著。新傳感技術(shù)正在推動創(chuàng)新應(yīng)用，如用于消費和移動應(yīng)用的3D光學傳感技術(shù)、用于可靠的攝像頭自動對焦及圖像校正的飛行時間(ToF)測量、用于“工業(yè)4.0”操控的高端機器視覺、用于醫(yī)療診斷的高分辨率成像，還有自動調(diào)節(jié)建筑物、自動/無人駕駛汽車，以及24小時個人健康監(jiān)測器。　　　　把握整個傳感器系統(tǒng)的實現(xiàn)　　　　隨著傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，傳感器節(jié)點已遍布照明設(shè)備、服裝、食品包裝，甚至是置于人體內(nèi)部或嵌入皮膚中，但它們必須滿足一些具有挑戰(zhàn)性的新要求：　　　　? 極其微型化　　　　? 超低功耗　　　　? 連接網(wǎng)絡(luò)的能力　　　　? 應(yīng)用——處理信號或數(shù)據(jù)輸出　　　　此外，這些下一代傳感器必須適用于包括照明、藥物傳輸、門鎖、公尺以及傳統(tǒng)電子器件在內(nèi)的所有類型的“事物”的制造商。許多情況下，制造商尋求的不僅僅是電容、電阻或輸出電壓不同的傳感器；他們還需要采用“即插即用型”傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以很容易地連接到網(wǎng)絡(luò)，并與處理器或如智能手機等配對的主機相連。　　...

發(fā)布時間: 2019 - 09 - 28

溫度傳感器在航天器熱控加熱技術(shù)中的應(yīng)用

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在各類航天器中，熱控系統(tǒng)（thermal protection system）相當于航天器在太空中的空調(diào)，讓航天器可以舒適、穩(wěn)定運行。航天器的熱控系統(tǒng)主要分為被動熱控技術(shù)與主動熱控技術(shù)。在主動熱控技術(shù)中，溫度傳感器支持下的電加熱技術(shù)非常重要。　　　　在航天器主動熱控技術(shù)中，溫度傳感器支持下的電加熱技術(shù)非常重要。資料圖　　　　我們知道，航天器內(nèi)部有大量的、非常復雜的部件，不同材料的熱膨脹與熱收縮系數(shù)千差萬別，在溫度劇變的情況下，會產(chǎn)生意料之外的變形。為防止電子設(shè)備元器件長期處于高溫或低溫環(huán)境下失效，熱控制系統(tǒng)便成為航天器上最重要的子系統(tǒng)之一。該系統(tǒng)主要負責針對航天器外部熱環(huán)境和自身熱特性，綜合運用合理的技術(shù)措施，對熱量的產(chǎn)生、吸收、傳輸和排散等環(huán)節(jié)進行調(diào)節(jié)，保證航天器的溫度處于合理范圍。　　　　航天器的被動和主動熱控技術(shù)　　　　在進行航天器熱控系統(tǒng)設(shè)計時，合理選擇設(shè)計輻射、導熱等參數(shù)，利用不同熱物理性能的材料和傳熱器件，通過自然熱平衡的方式，將航天器各部分的溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，這就是被動熱控技術(shù)。　　　　隨著航天探索任務(wù)的不斷深化，航天器的儀器載荷、工作模式和所處的環(huán)境越來越復雜，需要的功耗也越來越大，在這樣的情況下，僅僅使用隔熱材料和熱管之類的被動熱控技術(shù)，已難以滿足要求，這時就要用主動熱控技術(shù)了。　　　　主動熱控系統(tǒng)，簡言之，就是在變化的內(nèi)、外熱環(huán)境下，利用自動控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)各種相關(guān)傳熱參數(shù)，使航天器的儀器設(shè)備工作溫度保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。常見的主動熱控技術(shù)有電加熱技術(shù)、單相流體回路技術(shù)、兩相流體回路技術(shù)和通風冷卻技術(shù)等。相比之下，被動熱控技術(shù)簡單可靠，而主動熱控技術(shù)靈活高效。　　　　航天器制造，資料圖　　　　電加熱技術(shù)　　　　該技術(shù)將電能轉(zhuǎn)化為熱能，使被控制對象維持在一定的溫度范圍內(nèi)。　　　　對于航天器來說，電加熱技術(shù)一般包括電加熱器、控制器和溫度傳感器三個部分，這...

發(fā)布時間: 2019 - 09 - 06

MEMS姿態(tài)傳感器在車聯(lián)網(wǎng)汽車主動安全系統(tǒng)中的應(yīng)用

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車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重大領(lǐng)域，智能網(wǎng)聯(lián)汽車是車聯(lián)網(wǎng)的核心，正處于高速發(fā)展中。汽車是一個復雜而龐大的科技載體，因為其龐大的市場體量吸引了各類技術(shù)的投入。在車聯(lián)網(wǎng)中，車用傳感器技術(shù)是車聯(lián)網(wǎng)集成的關(guān)鍵技術(shù)，同時，也是一項很基礎(chǔ)的支撐技術(shù)。　　　　智能網(wǎng)聯(lián)汽車路測現(xiàn)場資料圖　　　　首先，我們先來來了解一下什么是智能網(wǎng)聯(lián)汽車？　　　　簡言之，智能網(wǎng)聯(lián)汽車就是搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)V2X（車與人、車、路、云端等）智能信息交換、共享，具備復雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實現(xiàn)“安全、高效、舒適、節(jié)能”行駛，并最終可實現(xiàn)替代人來操作的新一代汽車。　　　　在車聯(lián)網(wǎng)時代，主動安全技術(shù)成為備受關(guān)注的新興領(lǐng)域，需要改進現(xiàn)有的主動安全系統(tǒng)，比如側(cè)翻（rollover）與穩(wěn)定性控制（ESC），這就需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來感測車身姿態(tài)。MEMS傳感器可對溫度、位置、轉(zhuǎn)速、加速度和振動等各種信息進行實時準確的測量，是車輛電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。　　　　車身體姿態(tài)檢測控制資料圖　　　　作為典型車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主動安全技術(shù)，車身姿態(tài)檢測，比如側(cè)翻（rollover）與穩(wěn)定性控制（ESC），就需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器等姿態(tài)檢測傳感器，來感測車身姿態(tài)。此外，姿態(tài)傳感器還被用于橋梁監(jiān)測，傾角測量，工業(yè)自動調(diào)平等，甚至醫(yī)療器械、太陽能監(jiān)測等領(lǐng)域。　　　　特別是在汽車市場上，為實現(xiàn)高精度的車身姿態(tài)控制，對組合了陀螺儀信號和加速度信號的組合陀螺儀傳感器的需求特別大。造成這種需求的原因有很多。　　　　其中的一個原因是，在許多發(fā)達國家開始立法要求新汽車必須配置有安全功能，如電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC），防抱死制動系統(tǒng)（ABS），和輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）。另一個原因是新的功能，諸如電駐車制動器（EPB）和上坡起動幫助（HAS），正在一個...

發(fā)布時間: 2019 - 09 - 05

新型傳感器用微波技術(shù)實時檢測飛機機翼結(jié)冰

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據(jù)外媒報道，雖然機翼上形成的冰是飛機墜毀的主要原因，但這些冰現(xiàn)在還都是主要通過眼睛發(fā)現(xiàn)，而目視檢查很容易受到人為錯誤和環(huán)境變化的影響。另外，雖然近年來，研究人員對航空發(fā)動機核心機在高空結(jié)冰現(xiàn)象的理解已經(jīng)有很大進展，但研發(fā)為飛行員提供危險告警的可靠傳感器系統(tǒng)的工作，如今仍處在相對初始階段。　　　　研究人員展示這款小巧便攜式的結(jié)冰探測傳感器裝置，資料圖　　　　如今，一種新型傳感器可能會改變這一情況，因為它通過微波來即時檢測冰的形成，在飛行員或地勤人員觀察到結(jié)冰之前，便可檢測到冰在表面形成時的精確時間。相關(guān)研究報告已發(fā)表在《Sensors and Actuators B: Chemical》上。　　　　據(jù)悉，這款被叫做平面微波諧振器傳感器的裝置，由加拿大英屬哥倫比亞大學奧卡那根分校工程學院的研究人員研發(fā)。在研發(fā)過程中，研究人員在使用了幾種辦法未果后，于是想到通過使用微波諧振器，因為它們具有高靈敏度，低功率，易于制造等優(yōu)點。　　　　目前，平面微波諧振器裝置已成功用于傳感監(jiān)測領(lǐng)域，可用于監(jiān)測固體，液體和氣體材料。然而，還沒有該裝置進行冰和雪探測的相關(guān)研究，盡管它們對運輸和安全應(yīng)用中的結(jié)冰探測作用明顯。　　　　據(jù)了解，這款新型傳感器大體由沉積在一層薄塑料上的金屬構(gòu)成，足夠堅固，可經(jīng)受住各種考驗，且它的制造既簡單成本又低。這一檢測能力，可防止與冰冷飛機機翼相關(guān)的悲劇。傳感器可全面了解機體任何表面上的結(jié)冰情況，如飛機機翼。例如，傳感器能夠檢測水何時撞到機翼，跟蹤從水到冰的相變，然后測量其厚度。總之，該傳感器可使地面和飛行中的除冰更快、更便宜、更有效。　　　　簡而言之，該傳感器的工作原理是通過測量發(fā)射微波的共振頻率、振幅和散射模式，如何被可能存在于其表面的任何水、霜或冰改變實現(xiàn)檢測。在實驗室的測試中，其能在冰點以下冷卻的幾秒鐘內(nèi)檢測到結(jié)霜現(xiàn)象。　　　　相比之下，人類觀察者要等到傳感器處于-1...

發(fā)布時間: 2019 - 09 - 04