2022到來，新的一年傳感器又會(huì)發(fā)生什么變化呢？
本文認(rèn)為，2022最新的傳感器都正在走向智能化，與MCU等配合讓傳感更加智能。雖然普通傳感器仍在許多應(yīng)用中使用，但是微電子學(xué)（MEMS）的創(chuàng)新和進(jìn)步正在將傳感器技術(shù)提升到一個(gè)全新的水平。并且介紹了即將在2022年應(yīng)用最多的11種RFID傳感器類型。
基本上，傳感器是一種接收信號或刺激并對其作出響應(yīng)的輸入設(shè)備。如今，某些傳感器在單個(gè)硅芯片中集成了許多傳感元件和讀出電路，從而提供了高精度和多種功能。與此同時(shí)，制造商使用先進(jìn)的技術(shù)和方法進(jìn)行信號處理和轉(zhuǎn)換。最新的傳感器具有更多功能，包括用戶友好性，可訪問性和靈活性等。因此，通過集成新技術(shù)使傳感器更加智能化，傳感器行業(yè)發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。普通傳感器仍在許多應(yīng)用中使用。但是微電子學(xué)（MEMS）的創(chuàng)新和進(jìn)步正在將傳感器技術(shù)提升到一個(gè)全新的水平。普通傳感器的功能已通過多種方式擴(kuò)展，現(xiàn)在提供了許多其他屬性。最新的傳感器變得越來越智能，提供更高的精度，靈活性和易于集成到分布式系統(tǒng)中的能力。智能傳感器使用標(biāo)準(zhǔn)總線或無線網(wǎng)絡(luò)接口相互通信，或與微控制器（MCU）通信。網(wǎng)絡(luò)接口使數(shù)據(jù)傳輸更加容易，同時(shí)也擴(kuò)展了系統(tǒng)。制造商可以診斷傳感器故障，并指導(dǎo)用戶通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程故障排除。智能傳感器可能由一系列模擬和數(shù)字模塊組成，每個(gè)模塊都提供特定的功能。數(shù)據(jù)處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）功能有助于提高傳感器的可靠性和測量精度。智能傳感器的典型結(jié)構(gòu)。
由于使用的技術(shù)（模擬/數(shù)字）和應(yīng)用的不同，如今傳感器種類繁多。下面將會(huì)介紹一些2022年最新的傳感器，包括物聯(lián)網(wǎng)傳感器，污染傳感器，RFID傳感器，圖像傳感器，生物識別傳感器，印刷傳感器以及MEMS和NEMS傳感器。物聯(lián)網(wǎng)傳感器包括溫度傳感器，接近傳感器，壓力傳感器，RF傳感器，熱釋電IR傳感器，水質(zhì)傳感器，化學(xué)傳感器，煙霧傳感器，氣體傳感器，液位傳感器，汽車傳感器和醫(yī)療傳感器等。這些最新的傳感器連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以進(jìn)行監(jiān)視和控制。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)使用傳感器和互聯(lián)網(wǎng)，以其獨(dú)特的靈活性提供增強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集，自動(dòng)化和操作，從而在整個(gè)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)傳感器的全球市場在2015年達(dá)到73億美元。2021年將從2016年的近106億美元增長到478億美元，在2016-21年期間每年以35％的速度增長。物聯(lián)網(wǎng)傳感器的亞太市場預(yù)計(jì)從2016年的30億美元增長到2021年的140億美元，從2016年到2021年的復(fù)合年增長率為36.1％。空氣污染傳感器用于檢測和監(jiān)視周圍區(qū)域的空氣污染，包括室內(nèi)和室外環(huán)境。盡管存在各種類型的空氣污染傳感器，但這些傳感器中的大多數(shù)都集中在五個(gè)參數(shù)上：顆粒物，臭氧，一氧化碳，二氧化硫和一氧化二氮?？諝馕廴緜鞲衅饕话惚容^昂貴，但普通用途的不算太貴。市場上有能夠檢測直徑在2.5至10μm（PM10）之間且直徑小于2.5μm（PM2.5）的顆粒物的傳感器。圖2顯示了一個(gè)典型的PM傳感器，它在愛好者和實(shí)驗(yàn)人員中很流行。
可以將稻米大小的RFID芯片（圖4）直接插入皮膚下，用作ID卡。在包括非接觸式銀行卡和Oyster卡在內(nèi)的許多產(chǎn)品中，都有使用RFID芯片的趨勢。在某些情況下，將芯片植入寵物和牛中進(jìn)行監(jiān)視。
最新的穿戴式傳感器包括醫(yī)療傳感器，GPS,慣性測量單元（IMU）和光學(xué)傳感器。利用現(xiàn)代技術(shù)和微型電路，可穿戴式傳感器現(xiàn)在可以部署在數(shù)字健康監(jiān)控系統(tǒng)中。傳感器還集成到各種配件中，例如衣服，腕帶，眼鏡，耳機(jī)和智能手機(jī)。IDTechEx的一份報(bào)告預(yù)測，到2022年，光學(xué)，IMU和GPS傳感器將在傳感器市場上占據(jù)主導(dǎo)地位（圖5）。
穿戴式應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)有望推動(dòng)全球傳感器市場實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)的增長。由于制造成本的降低和傳感器的低功耗，大多數(shù)傳統(tǒng)的有線連接將被無線傳感器取代，并在將來集成到無線網(wǎng)絡(luò)中。智能手機(jī)相機(jī)是圖像傳感器的最佳示例——圖像傳感器檢測并傳送構(gòu)成圖像的信息。數(shù)字成像正在迅速取代模擬成像，如今大多數(shù)數(shù)碼相機(jī)使用CMOS傳感器，以實(shí)現(xiàn)更快的速度和更低的功耗。
最常見的生物識別傳感器是指紋模塊。R30x指紋模塊在愛好者和實(shí)驗(yàn)者中非常流行。高通公司的指紋傳感器包括用于顯示屏，玻璃和金屬的傳感器，方向手勢的檢測以及屏下指紋匹配和設(shè)備喚醒的傳感器。印刷在柔性基板上的傳感器正變得越來越流行。下一代打印傳感器將支持從人機(jī)界面到環(huán)境傳感的各種應(yīng)用。IDTechEx報(bào)告預(yù)測，到2027年，全印制傳感器市場將達(dá)到76億美元。印刷傳感器的結(jié)構(gòu)非常簡單，只有幾個(gè)電極，而其他傳感器則更為復(fù)雜，需要多層沉積。它們的共同點(diǎn)是能夠在塑料基板上制造，這在機(jī)械柔韌性，厚度和重量減輕方面均具有優(yōu)勢。超聲波傳感器通過發(fā)出超聲波來測量目標(biāo)物體的距離，并將反射的聲音轉(zhuǎn)換為電信號。超聲波的傳播速度快于聲音的傳播速度，并產(chǎn)生了結(jié)果。無源紅外傳感器測量從其視場中的物體發(fā)出的紅外（IR）光。濕度傳感器（或濕度計(jì)）可感測，測量并報(bào)告濕度和空氣溫度?？諝庵械乃峙c特定空氣溫度下的最高水分之比稱為相對濕度。相對濕度成為尋找舒適性時(shí)的重要因素。微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）由1至100微米之間的組件大小組成。最值得注意的元素是微傳感器和微致動(dòng)器。在集成微電子的控制下，MEMS設(shè)備的范圍從簡單的結(jié)構(gòu)到具有多個(gè)移動(dòng)元件的極其復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，一應(yīng)俱全。換句話說，MEMS傳感器是一種精密設(shè)備，其中機(jī)械零件和微型傳感器以及信號調(diào)節(jié)電路都制造在一小片硅芯片上。通常，MEMS在一個(gè)封裝中由機(jī)械微結(jié)構(gòu)，微致動(dòng)器，微傳感器和微電子組成。
微型傳感器通過測量熱，化學(xué)，電氣或機(jī)械信息來檢測系統(tǒng)環(huán)境的變化。這些變量由微電子器件處理，然后微致動(dòng)器根據(jù)環(huán)境的變化起作用。1. MEMS加速度計(jì)。這些用于測量加速度的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)力。主要類別是硅電容式，壓阻式和熱加速度計(jì)。MEMS加速度計(jì)用于智能手機(jī)中的各種控制，包括橫向和縱向模式之間的切換，防模糊捕獲和袖珍模式操作。2. MEMS陀螺儀。這些檢測物體的角速度。MEMS陀螺儀用于帶有方向盤傳感器和側(cè)翻檢測的車輛穩(wěn)定性控制。3. MEMS壓力傳感器。這些傳感器測量三種類型的壓力：表壓，絕對壓力和壓差。該傳感器在集成芯片上集成了隔膜和一組電阻器，因此可以將壓力檢測為電阻變化。這些傳感器用于汽車，航空航天，醫(yī)療，國防和工業(yè)應(yīng)用。在汽車系統(tǒng)中，它們被廣泛用于油壓傳感器，碰撞檢測，燃料箱蒸氣壓力監(jiān)測，廢氣再循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)等。4. MEMS磁場傳感器。這些傳感器檢測和測量磁場，并在位置感應(yīng)，電流檢測，速度檢測，車輛檢測，太空探索等方面得到應(yīng)用。5. 磁通門傳感器。磁通門傳感器用于測量直流或低頻交流磁場。這些發(fā)現(xiàn)有許多應(yīng)用，例如空間研究，地球物理，礦物勘探，自動(dòng)化和工業(yè)過程控制?；贛EMS的磁通門傳感器在功耗，體積和性能方面均優(yōu)于其他磁通門傳感器。納米機(jī)電系統(tǒng)（NEMS）是一類類似于MEMS的設(shè)備，但屬于納米級。這些是MEMS器件之后的下一個(gè)小型化步驟。納米諧振器和納米加速度計(jì)是NEMS的示例。通常，NEMS依賴于碳基材料，包括金剛石，碳納米管和石墨烯。他們最有前途的應(yīng)用之一是生物學(xué)和納米技術(shù)的結(jié)合。納米諧振器將在無線通信技術(shù)中找到應(yīng)用，而納米電機(jī)則可用于生物芯片或傳感器的納米流體泵中。
借助微米和納米技術(shù)，可以將傳感器制造成幾乎可以安裝在消費(fèi)設(shè)備中的任何位置，以檢測機(jī)器人，汽車甚至人體中的任何運(yùn)動(dòng)或應(yīng)用。在其他應(yīng)用中，在反恐，貨物追蹤，生物識別等方面，智能傳感器的使用也在增加。最新的傳感器用于汽車中，以防止即將發(fā)生的碰撞，并確定要發(fā)射的安全氣囊的類型以及其展開的力量和速度。
MEMS在醫(yī)療應(yīng)用中的使用正在增加，包括用于診斷和監(jiān)視系統(tǒng)的可植入設(shè)備和手持設(shè)備。展望未來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，包括物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備在內(nèi)的新型傳感器浪潮將在未來幾年內(nèi)徹底改變電子行業(yè)。
