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傳感器技術大爆發:被列為十大科技之首,重要性堪比晶片

未來中國最需要發展的科技是什麼?

是晶片還是5G技術?

它們可能都有,但是這些重要的技術都離不開一件不起眼的裝置:傳感器。

傳感器技術大爆發:被列為十大科技之首,重要性堪比晶片

傳感器有多重要?

日本在上世紀就将它列為十大科技之首,他們的工商界給出評價:誰支配了傳感器,誰就能支配了新時代。

中國、美國、德國等世界将傳感器列為未來重大科技項目,拼命想要在傳感器上實作技術突破,足以說明它的重要性。

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很多人可能很好奇傳感器到底是什麼,為什麼一件普通人都很陌生的裝置,會被全世界大國如此重視呢。

今天我們簡單科普一下傳感器技術,以及它是如何改變世界的。

傳感器是何方神聖?

為了友善了解,我先科普一下傳感器的概念。

簡單來說傳感器可以從它的字面意義來了解,就是一種感應和轉化的裝置,它能檢測到溫度、聲音、光線等資訊,然後将它們轉化為機器上面的電流、電壓(等電信号)等,有了它,人類生産出來的機器才能實作智能化。

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我們舉個例子:手機有很多功能,它可以拍照、打電話、玩遊戲,對吧?

那這些功能是怎麼實作呢?其實就是傳感器檢測到手機外面的一些資訊,然後把它們轉化成電流,這樣我們人類才能操控手機。

比如說拍照的時候,就是鏡頭捕捉到物體的光線,然後把它傳到圖像傳感器上,傳感器檢測到對應的光線,然後将它轉化成電信号,再經過處理和顯示,這就變成我們手機上看到的照片。

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是以圖像傳感器就相當于手機的眼睛,是拍攝的核心部件。

手機上還有不同的傳感器,它們可以把聲音、壓力等資訊轉化成電信号,就實作了通話、指紋解鎖等功能,如果說晶片是手機的大腦,那麼傳感器和網絡就是手機的五官和神經,一個用來轉化成電信号,一個用來傳輸資訊。

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如果說沒有傳感器,現在的智能手機連大哥大都不是。

是以,傳感器和計算機、通信技術成為現代資訊技術的三大基礎,而且傳感器在未來的地位會逐漸超過其他兩個,被專家認為是物聯網的核心技術,将改變現在和未來的世界。

這句話是不是誇張呢?它又是如何改變世界的?

中國古代的傳感器

這,還要從中國古代說起,大家都知道中國很早就發明了指南針,那時候還叫做司南,它其實就是一種傳感器,指針可以感應地球的磁場,然後指明方向,指南針後來傳入歐洲,并且促成了歐洲大海航時代,加快了整個世界的融合。

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說它改變世界程序,其實并不為過吧?

類似指南針的傳感器還有地動儀、日冕儀、溫度計等,這些發明也都在某種程度上改變人類的生活,也就是說傳感器從很早之前,就是已經在影響世界了。

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但這個還不能說明傳感器的重要性,因為當時并沒有傳感器的概念,而是作為整體呈現給大家。

傳感器真正獨立存在,并且展現出它的作用還要從20世紀中期開始算,而且每一次技術更新疊代,傳感器作用就變得越來越重要。

傳感器技術疊代

第一代傳感器是:結構傳感器,誕生于20世紀50年代,是第一次工業批量生産的傳感器,比較典型的代表是:電阻式傳感器,它90%都用稱重上面,大概長這樣:。

像體重計就是稱重的一種,我們人站上去的時候,指針會發現變化或者顯示一個體重。

它的原理也很簡單,這中間是金屬材料做的,可以導電,我們人站上去,這個金屬就會發生形狀變化,形狀變化又會引起電阻和電流的變化,這樣指針或者數字就會發生變化。

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基本每個寶寶剛出生都需要先稱量體重,可以說是人類第一個接觸的電子産品就是這個了,說它影響我們每個人,沒毛病吧?

當然這個時期的傳感器比較粗糙的,作用也有限,後來有些頭腦比較聰明的人就想:這些金屬能不能換成其他的東西,比如說對光比較敏感的材料,是不是可以把轉化成做成電信号?

答案是當然可以了,我們上面說的圖像傳感器的核心元件就是光敏傳感器,于是在上世紀70年代的時候,實體傳感器就誕生了。

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那麼既然實體傳感器可以把碰不到、摸不着的光轉化成電信号,那麼有溫度的熱量可以轉化成電信号嗎?如果熱量也可以,那麼聲音、磁場等其他實體特性可以轉化成電信号嗎?

答案也是可以的,是以傳感器的材料從金屬發展到半導體、電媒體 、磁性材料等等各種固體材料,,它的結構很簡單,主要是敏感元件和轉換元件,顧名思義,敏感元件就是用來感應(檢測)外界的資訊,轉化就是将感應到的資訊轉化成電信号。

第二代傳感器就比第一代豐富得多,不僅種類多,而且功能也越來越多,像我們生活中常見的開關,以前隻有手動的,現在有聲音感應的、感光的,還有觸屏的,用的都是不同的傳感器,還有軍事領域的雷達也是,有紅外線傳感器、毫米波雷達,紅外線雷達等等,也是不同的傳感器。

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這些傳感器又做成了各種各樣的檢測裝置,傳感器也開始進入人類各個領域,這個時候産業界已經認為沒有傳感器檢測各種資訊,,那麼現代科學技術,就不能得到發展。

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但是這還沒完,人類對科技的追求是無止境的,各種裝置的功能不斷增加,對傳感器的需求也越來越多,一個裝置裡面可能要求有多種功能,這個時候可能一台裝置就需要安裝多種傳感器。

比較典型的就是螢幕,以前螢幕隻要可以觸摸或者滑動就可以操控手機等裝置,現在螢幕還需要指紋解鎖等功能。

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但是呢,要滿足這麼多功能,就遇到了一個緻命的問題:體積太小的裝置安裝不了很多傳感器。

為了解決這個問題,人們就想了個辦法,能不能把多種傳感器重組下來,內建到同一個傳感器裡面?于是內建傳感器就誕生了,人們把很多個傳感器組合在一起或者把傳感器和其他元件組合在一起。

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比較常見的手機指紋傳感器,它是由光、壓力、溫度等等多種傳感器內建的。

但是這依舊沒完,後來人們就思考,既然傳感器可以和傳感器組合,那麼傳感器能不能和其他高科技結合一下,讓傳感器性能變得更加優秀一點?

答案也是可以的,于是內建傳感器晶片也出現了,它将傳感器與小型的晶片等元件組合在一起,這樣傳感器不僅能感應和轉化信号,而且還能處理信号,性能得到提升,這就是第三代智能傳感器的前身。

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可以說內建傳感器的出現,把傳感器推向了新的高度。

這個時候的傳感器到底有多重要,普通人很難看懂,但是舉個例子大家就知道了。

一台手機至少有十幾個傳感器,一輛高檔轎車有200多個傳感器、一輛飛機有1000多個傳感器、而我們常見的高鐵的傳感器竟然可以達到5000多個。

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傳感器隐藏在每一個裝置裡面,沒有它,不管是高鐵還是飛機,甚至宇宙空間站都得歇菜,

美國著名雜志《福布斯》做過評選,他們列出改變世界和人們生活的10大科技産品,而傳感器列排在首位。

這才有了開頭的日本商業界那句話:誰支配了傳感器、誰就支配了新時代。

但是你以為傳感器的輝煌就到此為止了嗎?那你就太小看它了。

傳感器的逆襲從未停止,內建傳感器是硬體性能的巅峰,但是有些專家還不滿足,就在思考既然傳感器能內建硬體,那麼能不能将軟體技術也組合進來?進一步提升再次傳感器的性能?

答案依舊是可以,這就是第三代傳感器:智能傳感器,它集合了軟硬體的優勢,将傳感器的性能再提升一個檔次。

傳感器技術大爆發:被列為十大科技之首,重要性堪比晶片

如果說網際網路時代,傳感器與晶片的地位并駕齊驅,那麼在物聯網時代,專家将傳感器的地位再次提高,排在晶片的前面。

2018年美國麻省理工大學在評選全球突破性技術時,将“智慧傳感城市” 列為十大最具代表性的技術之一,

說起“智慧城市”,你知道未來十年,它将消耗多少個傳感器嗎?答案是:400億個,是不是超出大家的想象?

其實傳感城市還不是傳感器的終極應用,萬物互聯才是,專家一緻将智能傳感器看做互聯的基石,

想要互聯就需要網絡的世界與現實世界實作連接配接,而傳感器就是連接配接的橋梁,這也是我們普通人的一個機會,誰支配了傳感器,誰就支配了未來。