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创新突破,国产传感器品牌高端化发展趋势

发布时间:2021-09-08
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据CCID数据显示,2019年我国传感器市场规模为2510.3亿元,同比增长14.7%,呈逐年增长的趋势。近年来,国家高度重视中国传感器制造行业的发展,国产品牌开始逐渐抢占市场。但随着大量本土品牌大打价格战,制作粗糙、电路板混乱等质量问题开始浮出水面。 谁能够率先攻克核心技术,就意味着谁在抢占市场上更具优势。


但是高端传感器一直都被国外大品牌控制,对专利授权制造都有严格的要求,国产想要替代,不仅需要攻克一道关卡,而是需要连破多道,由此可见传感器国产化之路多么艰辛。想要跨越这些门槛也不是不可能,下面我们就来看看近年来我们在高端传感器国产化研究的新动向。


光纤通信传感器


2015年,大深传感器组建研发团队,以光电传感器为核心,从电路设计、到模具开发,再到生产工艺等环节。大深传感器用4年时间,确立了以产品为基础的发展战略,掌握了一系列关键技术。


目前大深传感器已攻克光电、光纤等核心技术。2019年推出的几款传感器产品,可以解决传统传感器运用中的核心痛点,从而推广到更多应用领域。



一是可以实现抗阳光设计,大深传感器能够在光照强度60000LUX(正午烈日直射)以上稳定工作。由于光电传感器依靠光束采集数据,受阳光直射干扰,传统传感器难以在户外使用。因此解决这一痛点后,传感器可以广泛运用于户外停车场、城市路网等环境。


二是可以实现长距离检测。漫反射相同尺寸的情况下,大深传感器最远检测距离可达2米。在目前市场上,欧姆龙E3Z-D62的最长距离为1m,松下CX-425为1.7m。长距离检测技术的攻克,也将大深传感器推广到了物流仓储、交通等超长领域应用中。


三是实现了多通道光纤放大器。普通传感器只有一个通道,只能检测一个位置。而大深传感器可以拥有8个通道,最多可相当于8个传感器同时作业,能检测多个位置。这项技术极大程度降低了设备企业的原材料成本。


生物传感器


中山大学青年学者谢曦,因“将光电传感技术与生物医学交叉融合,为生物研究和医学诊疗提供前沿工具”,谢曦入选《麻省理工评论》“35岁以下科技创新35人”中国榜单。


谢曦成功研发了一种可用于药物筛选的科研仪器——体外细胞微纳芯片。科学家在筛选药物的过程中,经常需要向每一个实验细胞注射药物,并精准地监测效果,而体外细胞微纳芯片则是给药和监测其药物反应的工具。



这是一种十分精密的生物电子传感器。为了把药物高效地送达细胞,并精准地监测效果,每个细胞都需要插入数十个纳米“针头”,这些“针头”安装在直径为几百纳米的电极上,密密麻麻的电极则安装在直径1平方厘米的微加工芯片上,小小的芯片形成一个纳米针头阵列。


谢曦做的这种“袖珍针板”是一种救命的科学仪器,能助力科学家进行癌症等疾病的药物筛选。但在研发科研工具的同时,他还发觉,一些实际医疗场景中,需要能够用于人体的电子传感器,实时传输病人的健康情况,“我希望开发一种临床应用型技术,解决一些病人的需求”。


比如有些病人需要实时监测心脏、血压等情况,他就利用柔性电子材料制作成可穿戴传感器,贴附于人体皮肤外,更便捷且连续地监测心电、脉搏、血压等生理指标。


航天引力参考传感器


作为“太极一号”上最重要的核心测量设备之一,引力参考传感器由中国航天科技集团有限公司五院五一〇所空间环境探测载荷中心为主,与中国科学院长春光学与精密机械研究所合作研制。该项目也是510所“70后”“80后”“90后”三代航天人历时近20年研究的静电悬浮加速度测量技术首次在轨应用。


510所空间环境载荷工程中心陈光锋博士是第一代参与静电悬浮微重力测量技术的骨干人员之一。“这个研究国家之前没做过,510所国内首先做,难度很大,尤其在地面上性能验证很难。”他说,当时,资料十分有限,从建模、分析、悬浮、系统敏感结构、控制系统、精密测量系统都是自己反复摸索着做,完全是“白手起家”。



面对科学和工程技术上的新挑战,510所没有国内经验可借鉴,只能刻苦攻关,打通技术路线,攻克难题。2008年,510所科研团队实现了克服1G重力的六自由度地面稳定悬浮,该所这项技术当时属国内首创,测量精度是地球重力加速度的一亿分之一。


然而,惯性传感器的要求与前期的静电悬浮加速度计技术有区别,“上天”前,不仅先要“浮”起来,还必须做到地面悬浮验证完全可靠,因此采用了更加复杂的数字反馈控制技术。


“太极一号”第一阶段在轨测试和数据分析结果表明,510所主研的引力参考传感器测量精度达到地球重力加速度的百亿分之一量级,相当于一只蚂蚁推“太极一号”产生的加速度。


引力参考传感器可以监测到卫星平台受到的最微小的“扰动”,比如来自太阳光照的微弱压力、来自太空里极其稀薄气体的阻力,甚至是来自地球对卫星的反向辐照压力,相当于去遥远太空触摸宇宙律动的“脉搏”,倾听“时光的涟漪”。


据悉,该项技术也是未来空间引力波探测、超高精度惯性导航、全球气候及重力环境研究等重大和前沿空间科学研究和工程应用领域的关键技术。510所引力参考传感器的成功研制,也标志着中国在此类最前沿的航天高精尖领域开始发力争先。


海洋传感器


近日,国家重点研发计划“海洋环境安全保障”重点专项2021年度第一批项目综合绩效评价会议在青岛举行。国家海洋技术中心承担的“船载海洋动力环境要素传感器产业化”项目通过综合绩效评价。


专家组通过听取汇报、审阅材料、现场验收等环节,对项目目标的实现情况、考核指标的完成情况、攻克的关键技术难题、创新性研究成果的示范应用及后续推广、人才团队的培养建设和组织管理制度的建立完善等进行了评价。经过讨论和质询,一致同意该项目通过综合绩效评价。


据介绍,自该项目实施以来,船载海洋环境动力要素传感器的产业化工作取得了重大进展,产品不断受到海事、航运和相关科研单位的关注。国家海洋技术中心向我国科研院所、海洋调查机构等单位提供了多台/套产品开展试用,产品质量和使用效果得到了用户的充分肯定。系列化的船载海洋环境动力要素传感器产品在气象预报、防灾减灾、航运、污染监测、资源开发、海上救援、海洋工程和海洋科学研究领域有广阔的应用前景,通过项目的实施,培养出了一支创新能力强、技术水平高、攻坚实力雄厚的技术团队。


文章来源:36氪,中国青年报,中国新闻网,中国自然资源报

原文链接:https://www.xianjichina.com/special/detail_494684.html












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