除苹果的指纹传感器 近期新传感技术盘点

2013-09-18 10:05:39来源: OFweek电子工程网

    iPhone5S来了,这回水果迷们有点失望!对于这一次苹果的新品发布会被业界普遍评论是:乏善可陈。非要找亮点,那么指纹识别系统可以算是为数不多的亮点之一。

    新iPhone带来的金属环指纹传感器一时间也引起热议,相比于乏善可陈的iPhone5S,人们似乎更关注它所附带的指纹传感器是如何工作,安全性能如何。当然,今天小编给大家带来的并不是指纹传感器的工作原理。小编要做的是,引领大家来看看近期别的新传感技术,虽然它们不像指纹传感器那样引得八方来议。

爆炸物探测传感器安检新助力

    为研究探测爆炸物的存在可能,美国海军实验室最新研发出一种新式小型轻量化传感器,据报道这种传感器由在多孔电极上呈垂直排布的硅纳米线(SiN-VAPOR)组成,可提高对简易爆炸物(IED)的探测能力。这一传感器的研发无疑为美国军工方面做出了巨大贡献。

    SiN-VAPOR项目的目的是研制出可安装在手机上的战场可部署分布式传感器。其呈三维结构,由垂直排列的硅纳米线组成,可集成至手机上进行化学物品检测。美海军研究实验室的研究人员希望能推广这种低功耗、低价格的传感器,从而革命性地改善战场或机场等环境中对微量化学物品的检测手段。

    目前还处于研发初期的SiN-VAPOR传感器对微量化学物品检测的敏感度已达十亿分之一,甚至是万亿分之一。该项目负责人称,此技术将尽快服务于战场士兵和消费者。海军实验室研究人员正在寻求使SiN-VAPOR表面积最大化的方法,以提高传感器的敏感度。除了该应用,SiN-VAPOR传感器还可帮助炸弹嗅探犬进行可疑物品的探测,提高机场的安全性,不难想象该传感器在未来战场将会有突破性作用。

色变传感器让气态污染物无所遁形

    日前,哈尔滨工业大学研究人员成功研发出一种以石墨烯为载体的石蕊试纸类的色变传感器。该新型色变传感器可以方便而灵敏地检测生活环境中的气态有机污染物。

    目前,有机有毒气体(如甲醛、苯等气体)成为室内环境及空气中的重要污染源,研发一种可应用于有机污染物的简易而灵敏的检测技术对于保护居住者将健康具有重要的意义。为此,哈工大基础交叉科研院微纳米技术研究中心在国家自然科学基金委和“973”项目的支持下,对石墨烯等二维结构材料进行了深入研究,进而研发出了基于类石墨烯硫化镓超薄片的新型刚性及柔性光电器件。通过实验数据证明,此种器件在感知有机有毒气体的性能上大大超过了已有文献介绍的其他二维材料的性能。据了解,这种以石墨烯为载体的石蕊试纸类的色变传感器在全球也是首次研发。

远程光电成像传感器突破尺寸与工作范围局限

    位于美国圣迭戈的TREX企业集团正帮助美国军事研究人员开发用于目标识别与跟踪的全新航空和车载光电传感器。相关合同价值2360万美元。

    Trex公司的上述工作属于美国国防预先研究计划局(DARPA)“远程军事成像与监视技术”计划(MIST-LR)第二阶段的一部分。

    DARPA战略技术办公室的“远程军事成像与监视技术”计划重点发展远程几何和三维成像技术,超越接收系统物理孔径衍射极限,以获得目标特征。该计划重点发展新型传感器方法,涉及计算成像、合成孔径成像、数字化全息摄影、多基地激光雷达、基于光传输分析的角分辨成像等技术。

    DARPA官员表示,现有的光传感器有助于识别目标,但其尺寸和工作范围都存在局限性。“远程军事成像与监视技术计划”寻求发展新型传感方法,提高成像接收器的物理孔径、抗大气湍流影响、接收器阵列性能、光源功率和图像形成算法等有源成像系统的主要性能指标。

    该计划的重点技术包括:二维和三维分辨率;系统链路预算及图像信噪比;图像质量、对比度以及自动识别能力;最大相关目标运动;图像获取和处理时间;凝视像场与范围深度;图像尺寸与覆盖率;图像帧率;收发器瞄准性与操作性;目标识别;可鉴别的场景运动检测;系统尺寸、重量和功率;湍流效应补偿;可制造性及可承受性。

比拇指还小的可穿戴传感器

    一般情况下,医院在获取病人身体重要数据的时候,病人都会被安置上大量的有线传感器,而这往往会造成病人行动的不便。近日,来自利物浦约翰摩尔斯大学的研究员提出了一种解决方案--小型可穿戴传感器。这种传感器可以贴在人们的衣裤上,随时随地对身体进行监测。目前,这种传感器已经得到了相关单位的专利授权。   

    据介绍,这种可穿戴传感器比人类的大拇指还要小,由于它可以轻松贴在衣物上,所以它具备了足够的便携性。另外,它所具备的高水平传感技术使其拥有了收集血氧含量等多项人体重要数据。

    该传感器能通过无线实时将收集到的数据传输到指定设备中。对于医院来说,他们可以将这种传感器融合到病人的手环中,这样医护人员就能随时监控到病人的各项重要数据指标。

    除了医用之外,这种传感器还能在其他领域中得到运用。该项目研究人员AhmedAl-Shamma表示,“虽然目前这种传感器还处于初期开发阶段,但可以肯定一点的是,这种可穿戴传感技术在未来的应用中具备了巨大的潜力,它将绝不仅仅只是医疗保健那么简单,同时它还能进入到体育、军事等领域。”。

可植入人体的传感器

    智能手机里的微观传感器和电机能检测运动,有一天或许可以帮助相机对焦。现在,科学家们为这些机器设计与人体相容的元件,这将可能使它们非常适合使用在医疗设备,如仿生肢体和其他人造人体部分,研究人员说。

    该技术被称为微机电系统(MEMS),包括宽度小于100微米的零件,相当于人的头发的平均直径。例如,能显示智能手机是垂直还是水平放置的加速器是一个MEMS传感器。它根据手机的环境进行信号转换,例如将动作转换为电脉冲。

    MEMS致动器或许使用在你下一部智能手机的摄像头上,它以相反的方式工作,把电信号转换成动作。

    MEMS通常用硅制作。但现在研究人员已经设计出一种方法,以橡胶为原料,为这些微型机器制造出高度灵活的部件,这些有机聚合物比起硅更适合植入人体内。

    由于高机械强度和电能产生反应,对MEMS来说,这种新的有机聚合物是好东西。它也是无毒,因此与生物相容,或适合于在人体内使用。

    科学家从该聚合物制造出MEMS器件的方法称为纳米压印光刻技术。其工作过程很像一个微型的橡皮图章,把模具压进软聚合物从而做出精细的图案,这些模具的图案可以精确到一个纳米(十亿分之一米)大小。科学家印制的元件仅2微米厚,宽2微米,约2厘米长。

    “这种印刷实际上是可行的,这就是说,我们能够得到正确的方法,”以色列特拉维夫大学的材料科学家,同样也是研究员的LeeyaEngel告诉LiveScience。“小尺度制作是一个非常棘手的工作,特别是使用新材料。”

    事实上,纳米压印光刻技术不依赖于昂贵或复杂的电子产品,这使该新工艺简单,价格便宜。

    Engel说:“新软质材料在微型设备上的使用延伸了想象力也增加了技术的限制,但只有实现印刷技术的发展,并能进行低成本批量生产,在行业里引入聚合物MEMS才变得有可能。”

    科学家们先前已经制造出可与生物相容的MEMS器件,Engel说,但她的团队的方法有一个优势:它可以快速和低成本地生产这些具生物相容性的部件。

    相比于被炒得沸沸扬扬的iPhone5S指纹识别传感器,这些技术略显低调,然后而正是这些低调的前沿技术一步步的改变着我们生活,书写着历史。


关键字:传感器  传感技术

编辑:刘燚 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/MEMS/2013/0918/article_1462.html
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