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主题：【分享】长寿命传感器

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发表于：2010/12/18 09:01:50 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

2010年2月IEEE Spectrum上介绍了两种长寿命传感器。这两种方法都基于压电发电，一个微机电系统（MEMS）悬臂把机械运动转换成电能，而这个悬臂的运动可以用不同的方式来驱动。一种是用放射性同位素，另一种则用环境收集到的振动。所有自供电通信节点必须保持它们的记忆状态，周期性地发送其状态。这需要0.1微瓦到1毫瓦的能量。
康内尔大学的研究人员用少量镍-63（Ni-63）放射性同位素加入其原子核中的中子做成压电发电器。它可以放射无害的beta粒子，以维持每3分钟5mW的RF脉冲。其寿命可达100年。
荷兰的一个纳电子研究中心Imac创造了一个无线、自治的温度传感器，如下图所示。用铝氮化合物振动收集器。振动能量收集一般要求在特定频率下1微米的振动。该传感器每15秒可以测量温度，并把数据传到15米以外的基站。但是，这个传感器不能在大气压下封装，必须真空封装才能达到85微瓦。
这两个方案都被认为是原始创新，工业界尤其看好后一个方案，认为是有前途的。
这使我想起学科交叉的重要性。在我国，也有人研究过低功耗的传感器，自供电传感器，传感器节点。但是，搞计算机的人提出电源局部供电加控制，搞电子的人提出降低电压、修改电路，搞战略研究的人提出需求，搞材料的人提出CMOS工艺中某些材料的修改。所有这些想法也都不错，就是形不成像上面说的那样的长寿传感器方案，并用实验证明其可行性。我们的研究老给我一个感觉，浮在上面，或者隔靴搔痒，类比的东西比较多，纸面上说说的东西比较多。最近，我在审一篇国内文章，谈软件容错。他不谈真正的软件容错技术，而是研究各种软件容错方法之间的调度算法。你软件容错方法一个都没研究，你怎么选择、调度呢？只能是纸面上的空谈。

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2010/12/18 9:02:23 沙发管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

英国研究人员8月16日说，他们制造出了世界上最小的超声波传感器。它是如此微小，以至于可以在一根头发丝上排成队列。这一成果可广泛用于探索细胞内部等微观环境。

英国诺丁汉大学当天发布公报说，该校应用光学研究小组制造出了这种微型超声波传感器。它比现有的超声波传感器要小许多，500个这种传感器排在一起才会达到一根头发丝的宽度。它同时具有超声波特性和光学特性，在感知到超声波时会微微变形，这种变形可以被照射它们的激光所探测到，从而获得超声波的信息；反过来，如果对它发出一个激光脉冲，它也可以受激向外发出超声波，探测目标对象。

研究人员马特·克拉克说，纳米技术的兴起带来了对微型超声波探测器的需求，他们开发的新设备将超声波探测技术推广到了纳米尺度上。目前人们比较熟悉的超声波应用是医疗检查，这种新型设备就可以用来对一个细胞的内部进行超声波检查，提供过去难以获得的生理信息。

此外，这种超声波传感器的分辨率也很高，它所用的声波频率超出了可见光的频率，因此在理论上它可以获得比最好的光学显微镜还要清晰的图像。

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2010/12/18 9:03:08 板凳管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

可乐丽开发出根据形变产生电压的传感器

图1：新开发的聚合物传感器

图2：将传感器变弯的情景

图3：弯曲度与产生电压的关系

图4：变形状态下产生的电压

　　日本可乐丽开发出了弯曲时会产生电压的薄膜状聚合物传感器（Polymer Sensor）。其电压相对于传感器本身的变形量而增减，在变形期间除可保持几乎一定的电压输出外，还无需使用电源。设想用于医疗设备以及各种输入装置等，推测市场规模为全球年销售额约1000亿日元。

　　新开发传感器所用的高分子材料，来自于可乐丽此前开发的高分子设计与合成技术。具有非常高的柔软性和加工自由度，可相应于用途和所需电压值，改变传感器的形状和大小。由于可以检测出弯曲时的角度，因此可乐丽认为其可用作检测对象物的动作及凹凸变化的传感器。

　　作为具体用途，可乐丽列举了以下两个领域：（1）健康监测（Health Monitoring）领域以及（2）输入设备领域。（1）是设想在预防医疗、看护、康复训练以及运动等方面，直接将其贴在人体上或者使其与衣服成一体使用。（2）是计划用于游戏、玩具、电子产品以及汽车电装品等上可弯曲、扭转等感觉操作的输入设备以及作柔软性高的开关等用途。此外，通过将多个传感器排列为矩阵状，还可检测并描画出目标物体的凹凸形状。据称，在这方面的具体用途有动作捕捉（Motion Capture）用传感器以及机器人用皮肤型变形传感器等。

　　可乐丽将在“Sensor Expo Japan 2010”（会期：2010年11月24～26日，地点：东京有明国际会展中心）上展出此款新型传感器。（记者：高野敦）

	聚合物传感器	压电聚合物（PolyVinylidene DiFluoride，PVDF）	压电陶瓷（Lead Zirconate Titanate，PZT）	变形测量传感器
输出信号	电压	电压	电压	电阻变化
弯曲变形量的检测	○	×	×	×
变形状态下的信号稳定性	○	×	×	○
压力的检测	×	○	○	○
柔软性	○	○	×	○
工作时的电源	不需要	不需要	不需要	需要