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发布时间: 2019 - 03 - 06
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医生通常将至少有五到六个硬接线传感器连接到过早出生的婴儿的身上,跟踪重要的数据,如呼吸,血压,血氧和心跳。然而,由于新开发的技术,所有这些繁琐的电线可能很快就会成为过去。电线主要会造成两个问题。一方面,它们使婴儿不能在婴儿床内自由活动。此外,它们使父母和护士更难以抓住婴儿并使他们与婴儿进行肌肤接触,这对其幸福感至关重要。考虑到这一点,美国西北大学的科学家开发出一种以两个小而薄的无线传感器为中心的系统。它们由柔软的生物相容性硅胶制成,与位于婴儿床床垫下方的发射器单元配合使用 - 该单元将数据传输到附近护士站的显示器。其中一个传感器放在婴儿的胸部或背部,而另一个则缠绕在一只脚上。然后它们从婴儿身体的两端开始监测心率,呼吸频率、血氧水平和体温。 该系统还通过跟踪单个心跳与到达足部的相应脉冲之间经过的时间来测量血压。用于早产儿的传统血压测量方法包括可导致手腕瘀伤的腕带袖口,或插入动脉中的导管。最初,该技术在新生儿重症监护室的20名婴儿中进行了测试,尽管这一数字已经攀升至70以上。在所有情况下,研究人员发现新系统提供的数据与从传统监测系统获得的数据一样精确和准确。另外,其没有不良副作用,例如可能由传统传感器使用的胶带引起的皮肤刺激。虽然传感器可以进行消毒和重复使用,但它们也可以简单地丢弃,因为每个传感器的成本仅为10美元左右。研究人员希望它们将在两到三年内开始在美国医院出现。
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发布时间: 2019 - 03 - 05
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MEMS传感器技术介绍MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)即微机电系统,也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等,指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置,可批量制作,将微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、甚至接口、通信和电源等集为一体的微型器件或系统。MEMS是利用传统的半导体工艺和材料,通过微米技术在芯片上制造微型机械,并将其与对应电路集成为一个整体。受益于普通传感器无法企及的IC硅片加工批量化生产带来的成本优势,MEMS同时又具备普通传感器无法具备的微型化和高集成度。MEMS其工作原理是外部环境物理、化学和生物等信号输入,通过微传感器转换成电信号,经过信号处理(模拟信号或数字信号)后,由微执行器执行动作,达到与外部环境“互动”的功能。如图1所示。 图1 MEMS工作原理 传统麦克风传感器与MEMS麦克风传感器对比如图2所示。 图2 传统麦克风传感器(左)与MEMS麦克风传感器(右) MEMS传感器品种繁多,分类方法也很多。按其工作原理,可分为物理型、化学型和生物型三类。每种MEMS传感器又有多种细分方法,按检测质量的运动方式划分,有角振动式和线振动式加速度计。按检测质量支承方式划分,有扭摆式、悬臂梁式和弹簧支承方式。按信号检测方式划分,有电容式、电阻式和隧道电流式。按控制方式划分有开环和闭环式。常见的MEMS传感器有压力传感器、加速度传感器、微机械陀螺仪、惯性传感器、MEMS硅麦克风等。  MEMS惯性传感器介绍 MEMS惯性传感器主要是指MEMS加速度计和MEMS陀螺仪。MEMS惯性传感器在1990年代开始规模应用在汽车工业和国防工业,20世纪初开始应用于手机等消费电子领域,物联网有望引领下一波增长浪潮(如图3所示)。 图3 MEMS陀螺...
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发布时间: 2019 - 03 - 04
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新一代的应用,其流量模式尚未被完整理解和刻画,一般适用于超大规模数量设备的联网应用既有传统的物联网数据(低数率),又有新型的视频物联网数据(图像/视频);既有非延迟敏感数据(水电气),又有高延迟敏感(健康监控)。从简单的传感器数据到高通量的多媒体数据,既需要低成本(大规模),又要求长寿命。 一、5G、视频物联网和服务机器人新一代服务机器人通过视觉增强获取更加及时的定位,强大的5G通讯能力和低延时联网确保视觉大数据的感知和处理能力,视觉增强的服务机器人可能得到服务对象的情感和情绪。同样的,视觉物联网可以提供给服务机器人更直接的环境感知功能,新一代服务机器人通过视频物联网获取全方位空时变化环境图,5G的低延时可靠交互确保服务机器人与服务环境的瞬时交互与有效控制。二、5G、视频物联网和工业机器人具有视觉能力的工业机器人通过5G网络进行云端适配提供更高端的服务,5G的低延时联网可以实时控制视觉增强的工业机器人的视频传感器和其他先进硬件,5G的可靠覆盖能力可以使视觉增强的工业机器人在更大范围内执行任务。通过5G和视觉物联网,可读计出与人类员工实时沟通的工业机器人,设计出工业机器人集群进行实时协作。三、5G、视频物联网和移动机器人自主移动机器人通常通过内置的传感器、摄像头和复杂软件实施控制,5G和视频物联网使得内置传感数据和外部环境数据得到有效集成,5G的低延时可靠交互能够自动识别环境变化,实时规划新路线和安全绕避所有动态障碍物和流动人员。无人机上的360度全景相机通过5G网络将4K全景视频传输到VR服务器,5G网络和无人机相结合的快速联网视频分析以实现全方位无死角的安防。机载摄像头视频通过5G实时回传现场高清视频画面,结合边缘计算能力于AI技术,快速识别受困人员和周边环境,有效开展搜寻营救工作。与5G网络一起,视频物联网正在阔步向我们走来。日益增强的视觉传感器数据分析和联网...
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发布时间: 2019 - 03 - 01
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尽管传感器融合的概念早就提出了,但直到最近我们才开始真正看到实际的规模应用。事实上,传感器融合已经迅速发展成为一种热门趋势,从发源的智能手机和便携式设备,现在开始拓展到广泛的物联网传感器、新一代自动驾驶汽车以及无人机的环境感知应用。这种爆炸式增长带来了机遇,当然也提出了许多挑战,不仅是纯粹的技术挑战,还涉及隐私、安全以及对未来基础设施发展的更广泛影响。传感器融合的定义相对简单,本质上是一种智能整合一系列传感器数据的软件,然后利用整合结果来提高性能,可以是使用相同或类似类型的传感器阵列来实现极高精度的测量,也可以通过整合不同类型的传感器输入来实现更复杂的功能。消费电子领域需求最大传感器融合的潜在应用非常广泛,产业分析师非常看好。据麦姆斯咨询报道,传感器融合系统需求预计将在未来5年内以约19.4%的复合年增长率(CAGR)增长,市场规模预计将从2017年的26.2亿美元增长到2023年的75.8亿美元。2016年,北美地区是传感器融合市场最大的生产基地,市场份额接近32.84%,而欧洲地区的市场份额也超过了31.51%。虽然传感器融合的传统用例更倾向于工业应用,但近年客户群发生了重大转变。2016年, 54.86%的传感器融合系统市场需求源自消费电子行业。 传感器融合实现情境感知传感器中枢(一种包含MCU的软硬件结合解决方案)日益增长的实用性,推动了消费电子产业的巨大需求。与纯软件的“传感器融合”相反,传感器中枢为特定的一组传感器实现了特定的传感器融合算法,涉及广泛的传感器类型及算法。基于硬件的传感器中枢减轻了系统CPU的沉重负担,这对于从智能手机到可穿戴设备的现代设备非常有用。实际上,降低CPU负载可以延长电池寿命并减少热量,这两者都是可穿戴设备和智能手机设计师面临的关键挑战。例如,谷歌(Google)推出了安卓(Android)传感器中枢,旨在直接连接生物识别传感...
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发布时间: 2019 - 02 - 28
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如今的机器人无需依赖人为操控,也可实现智能行走,而这一切少不了传感器的功劳,传感器是机器人感知外界的重要帮手。说到传感器就不得不提到激光雷达,通过激光雷达,机器人可以向外界发射红外线光源,通过三角测距或者TOF成像原理对机器人进行定位,帮助机器人构建所在环境的高精度轮廓信息,辅助机器人行走。相比视觉摄像头成像,激光雷达拥有众多优势,例如,环境适用性强且支持自主避障。 拥有激光雷达犹如让机器人拥有双眼,帮助其观察周遭环境。但仅有双眼想实现智能行走还是不够的,必须融合激光雷达、深度摄像头、超声波、防跌落等多种传感器数据,配合导航算法,才能实现智能行走。当机器人在复杂多变,环境不受控制的应用场所(如商场、写字楼等人流量大场所)行走时,防碰撞传感器可以让机器人不惧怕任何“挑衅”,实时动态识别环境中的人或者移动障碍物 。当机器人遇到玻璃、镜面等高透材质障碍物时,超声波传感器会让机器人不会像无头苍蝇一头撞上,及时识别、避让此类障碍物,继续行走。当“眼睛”—雷达扫描区域上方出现障碍物时,机器人此时将使用融合导航技术,通过深度摄像头、超声波、雷达等传感器全面感观周围环境,规避障碍物并重新规划路线。
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发布时间: 2019 - 02 - 26
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Nanusens公司宣布,他们的专利技术,包括在CMOS内部建造传感器,可以显著延长耳塞20%的使用寿命。 根据该公司的说法,这可以通过将耳机里的MEMS传感器替换成一个多传感器芯片解决方案来实现,该解决方案会使体积比原来小10倍,为更大的电池腾出空间。在它的CMOS芯片层中制造纳米级的传感器,CMOS芯片也有控制电子。金属间介电介质(IMD)通过钝化层中的衬垫开口被蚀刻,使用蒸气高频 (vHF)来创建纳米传感器结构。然后将孔密封,必要时将芯片打包。由于只采用标准CMOS工艺,后处理最少,且传感器可根据需要与有源电路直接集成,因此传感器可能具有类似于CMOS器件的高产量。这也意味着生产是独立于fab的。因此,NEMS(纳米机电系统)芯片只有1立方毫米,因此这将为它替换的每一个MEMS包节省3立方毫米。Nanusens芯片只是随着每一个额外的传感器功能的增加而略微增加,以适应额外的控制电子设备。该公司的第一款产品将是在2019年第四季度推出的一款用于耳机的2D运动探测器,它可以实现tap和double tap的控制、运动时唤醒和睡眠时休息功能,不久后还将推出3D加速计。下一步,将一种用于噪声消除的骨传导传感器集成到单片机解决方案中。芯片将在一个小的包装,如WLCSP或裸模,可以直接连接到PCB。该公司首席执行官Josep Montanya博士解释说:“我们的纳米传感器技术具有很强的适应性,因此我们将利用它来制造一系列其他传感器。这些传感器可以在同一块芯片上同时制造,因此许多不同类型的传感器可以被构建成一个微型多传感器解决方案,而不需要占用更多的空间。”他们相信,其颠覆性的技术将彻底改变传感器市场,满足智能手机,可穿戴技术和物联网设备对低成本传感器日益增长的需求。而物联网设备已经使传感器成为一个价值数十亿美元的行业。
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发布时间: 2019 - 02 - 25
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近日,清华大学微纳电子所教授刘泽文、北京交通大学电子信息工程学院邓涛副教授联合团队在国际著名学术期刊《纳米快报》(Nano Letters)上发表了题为《基于三维石墨烯场效应管的高性能光电传感器》(”Three-Dimensional Graphene Field-Effect Transistors as High Performance Photodetectors”)的研究论文。该论文利用自卷曲方法制造了一种微管式三维石墨烯场效应管(3D GFET),可用作光电传感器,实现对紫外光、可见光、中红外光、太赫兹波的超高灵敏度、超快探测。 基于三维石墨烯场效应管的高性能光电传感器示意图光电传感器是光通信、成像、传感等许多领域的核心元件。石墨烯具有独特的零带隙结构、超快的载流子迁移率等优点,是制造高性能光电传感器的理想材料。传统的石墨烯光电传感器多采用平面二维(2D)GFET结构,具有超宽的带宽和超快的响应速度。但是,由于单层石墨烯对光的吸收率只有2.3%,导致2D GFET光电传感器的响应度很低(~6.3 mA/W)。虽然将石墨烯与光敏物质相结合可以大幅度提高光电传感器的响应度,但是带宽和响应速度会严重受损。该研究提出了一种利用氮化硅应力层驱动2D GFET自卷曲为微管式3D GFET结构的方法,首次制造出了卷曲层数(1-5)和半径(30 μm-65 μm)精确可控的3D GFET器件阵列。这种3D GFET可用作光电传感器,工作波长范围从紫外光(325 nm)区域一直延伸至太赫兹(119 μm)区域,为已经报道的基于石墨烯材料的光电传感器带宽之最。同时,这种3D GFET兼具超高的响应度和超快的响应速度,在紫外光至可见光区域的响应度可达1 A/W以上,在太赫兹区域的响应度高达0.23 A/W,响应时间快至265 ns(纳秒)。该研究所提出的制造方法不仅为3D石墨...
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发布时间: 2019 - 02 - 22
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据外媒报道,近日一种类似折纸的传感器被用来帮助诊断乌干达的疟疾。在乌干达的一个小学生测试组中进行测试后,其诊断准确性高达98%。虽然纸张传感器并不是什么新鲜事,但这项试验的结果表明,这种传感器可以帮助诊断农村地区的疾病。 根据世界卫生组织2018年世界疟疾报告,疟疾是世界上最危险的传染病之一,经过几十年的发展,病例数再次上升。(2017年全球共有2.19亿例病例,而去年同期为2.17亿例。)然而偏远地区的诊断是抗击疟疾的挑战之一。疟疾的症状可能与其他疾病相似,如果没有适当的诊断,患者可能会接受昂贵且不必要的治疗。此前有通过刺血进行的15分钟快速诊断测试,但这些是不准确的。同时,更准确的方法需要实验室和训练有素的技术人员。根据本周在《美国国家科学院院刊》上发表的一项研究,格拉斯哥大学的生物工程师Jonathan Cooper创造了一种传感器。 第一步是在一张特殊的纸上涂上一层血,用蜡覆盖(控制血液的流动方式)和特定的化学物质(准备血液进行测试)。以特定方式折叠纸张操纵血液,以便为下一步做好准备。将样品放在可检测疟疾寄生虫存在的微小测试条旁边。然后,将整个物质用薄膜密封并置于热板上45分钟。随着含有受感染样本的包装升温,疟疾寄生虫的DNA被反复复制,使其更容易被发现。如果检测到存在,条带将显示两个红色条带。如果没有,则只会显示一个条带。Cooper在乌干达的St. Kizito和Mayuge地区对67名6至14岁的孩子进行了测试。(研究人员和孩子们事先都不知道谁患有疟疾。)折纸检测到疟疾的准确率为98%。这比当地医疗团队执行的其他技术要好,后者准确率仅为86%。现在,乌干达卫生部的专业人员正在考虑在农村地区使用该设备。
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发布时间: 2019 - 02 - 21
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唐氏综合征是最常见、最高发的出生缺陷疾病,风险率达1/700;患儿因多了一条21号染色体而具有明显的智力和形体缺陷,给患儿及其家庭,乃至社会造成沉重负担。为了降低该病患儿出生率,我国要求对孕妇进行产前筛查,目前国内通用的方法为超声检查和孕妇血液标志物检测,存在准确率低、误诊率高的问题;而新兴的全基因测序的方法,不仅费用昂贵,且用时过长,难以在大范围推广,因此急需发展一种快速,低成本且准确率高的新型筛查方法。据麦姆斯咨询报道,近日,北京大学信息科学技术学院电子学系、纳米器件物理与化学教育部重点实验室张志勇教授课题组利用基于二硫化钼(MoS2)场效应晶体管(FET)的生物传感器,对新型唐氏综合征筛查方案展开探索,并取得重要进展。 课题组采用化学气相沉积(CVD)生长的大面积、高质量、均一的单层MoS2薄膜做沟道材料,所制备的FET阵列电学性能优越(电流开关比达106,亚阈值摆幅达70 mV/DEC);与此同时,在FET沟道区域修饰金(Au)纳米颗粒,以连接DNA探针,通过Au和HS-离子的化合反应,将适当密度的脱氧核糖核酸(DNA)探针连接至金颗粒,该探针DNA就可以捕获溶液中的待测DNA,引起器件电流下降。在确认FET器件的时间稳定性良好后,进行以21号染色体标志性片段为待测物的DNA静态反应,并测试器件电学性质改变;结果表明,器件可实现0.1 fM/L的超高检测精度和240%的最大响应率,综合这两项指标,为迄今公开报道的FET DNA传感器的最佳结果。在DNA干扰物测试中,器件同样表现出高度特异性;实时测试表明,器件能够连续区分出1 fM/L~1 pM/L的待测DNA,反应时间仅为400 s。此外,运用相同的实验方案测试参考DNA(13号染色体)片段,通过比较所测得21号染色体和13号染色体的浓度,即可判断是否存在21号染色体的过表达,从而推断胎儿21号染色体数目...
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发布时间: 2019 - 02 - 20
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温泉旅游成为一种时尚和趋势!冬季正是温泉业兴盛的季节,对于商家来说时时监测温泉浴池水位是十分重要的一件事,当温泉原水经过净化工艺处理变成可使用的温泉水,进入主供水箱存储。主供水箱是为解决SPA用水高峰用水量不足而设计的具有一定存储能力的水箱。通过主供水箱进行存储及二次供水,为原水处理流量不足赢的处理的时间。由于池水的表面蒸发、池子排污、游客带出池外和过滤设备反冲洗会导致池水的减少,所以需要对温泉浴池进行补水处理,而温泉浴池对池水水位的要求是有规定的,不符合规定的温泉浴池对人身是极为危险的,故对温泉浴池水位的检测与控制极为重要。 光电液位传感器是一种常用的测量仪器,可以利用光在不同介质中折射率不同的原理来检测物体,是一种新型接触式点液位测控装置。光电液位传感器内部包含一个近红外发光二极管和一个光敏接收器。发光二极管所发出的光被导入传感器顶部的透镜。当液体浸没光电液位开关的透镜时,则光折射到液体中,从而使接收器收不到或只能接收到少量光线。另一方面光电液位传感器具有结构简单、定位精度高,没有机械部件,不需调试,灵敏度高及耐腐蚀、耗电少、体积小等诸多优点,还具有耐高温、耐高压、耐强腐蚀,化学性质稳定,对被测介质影响小等特征。光电液位传感器与介质的其它特性包括温度、压力、密度、电参数无关,故液面检测准确、重复精度高、响应速度快、液面控制非常精确。
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