传感新品

【上海交大：研究基于微金字塔结构和内嵌银纳米线的柔性PDMS压力传感器及其在尿流量测量中的应用】

1.柔性压力传感器的工作原理

本研究在柔性PDMS表面引入了微型椎体结构，并在这些微锥体内部均匀地嵌入了银纳米线。微型椎体结构的引入增强了传感器对微小压力信号的敏感响应；同时，作为导电成分的银纳米线不仅实现了压力-电阻信号的采集和转换，而且由于其金属材料的固有刚性，有效降低了PDMS这种弹性材料固有的迟滞现象。无负载条件下，由于微锥体与电极之间的接触面积较小，传感器的电阻值相对较大。当施加压力时，PDMS的压缩变形导致嵌入在微锥体表面的银纳米线之间形成了更多的导电连接，同时微锥体与电极之间的接触面积也相应增加。因此，施加的压力与传感器的电阻之间呈现出负相关关系。通过向传感器施加恒定电压，将会获得与压力信号呈正相关的电流响应。因此，测量电流能够比直接测量传感器的电阻获得更直观的压力变化指示。

图1.柔性压力传感器的工作原理

2. 传感器对压力信号的测量结果

测量结果显示，该传感器能够在至少3000 Pa的范围内实现对压力信号的精确分辨。同时，在500 Pa的阶跃压力信号作用下，其响应时间不超过20 ms，展现了出色的快速响应特性。此外，该传感器还具备极低的压力检测限（低至50 mg）。由于人体动脉压信号中包含丰富的生理信息，测量波形的保真度直接反映了传感器的灵敏度、低滞后性和响应速度等核心性能参数。而该传感器能够精确地捕捉到人体桡动脉、颈动脉脉搏中的波峰、波谷和反射波等细微信息，这凸显了其捕捉微弱生理信号的能力。此外，在至少250 s的连续工作时间内，面对每秒7次的快速循环载荷，该传感器依然保持出色的响应速度和良好的可重复性。因此，所设计的柔性压力传感器具备高灵敏度、快速响应、低滞后性和高稳定性。

图2.压力信号的测量结果

3. 尿流量测量的原理

柔性压力传感器被嵌入尿流量计的底部水平管道中，微型转子则固定于管道出口。光电传感器安装在转子两侧，用以检测转子的旋转情况。尿液流入水平管道时，其流量Q通过尿流截面积S与流速V的乘积计算（Q=S×V）。截面积S通过柔性传感器的电流响应间接测得，因为流体在水平管道底部的流速趋于0，静水压力在水平管道底部占主导，因此，尿流截面积S与柔性传感器在管道底部检测到的压力P呈正相关关系。通过测量传感器的电流响应I，可获得尿液的截面积S。而尿液流速V则由微型转子的旋转速度r反映，当尿液流经管道并从底部出口流出时，会冲击微型转子，使其旋转。光电传感器记录单位时间内转子对光的遮挡次数以表征流速V。最终，通过公式Q=S×V，即可准确得出尿流率Q。

图3.尿流量计的工作原理

4. 尿流量计的标定    首先，通过逐步增加水流的截面积S，并记录柔性压力传感器的电流响应I，从而建立了S–I关系。结果表明，截面积S与电流响应I之间存在正相关关系，且这些数据可以通过多项式函数曲线进行拟合。接下来，为了确定转速r与流速V之间的关系，逐步增加水流流速V，并监测转子的转速r。实验结果表明r与V之间存在线性关系，这一关系可以通过一次函数进行拟合。综上，所得到两条拟合线提供了传感器电流响应I与截面积S、转子转速r与水流流速V之间的关系，二者可以作为将测量信号（电流响应I和转子转速r）转换为流速Q的基础。

图4. 尿流量计的标定结果

5. 尿流量的测量过程

使用输出流量可控的蠕动泵将水按照预设的流量排入尿液流量计来模拟人类排尿过程。此时传感器的电流响应I可以通过标定获得的多项式拟合曲线转换为水截面积S。同时，转子的速度r可以通过标定获得的一次拟合函数转换为水的速度V。因此，根据Q=S×V，尿路流量计测量的尿流量曲线可以通过转换得到的截面积S和速度V相乘来获得。

6. 测量结果展示

选择了正常尿流、间断尿流、波动尿流以及低缓尿流四种典型的人体排尿模式来测试尿液流量计的实用性。随后，对尿流量计的测量结果与原设定的排尿曲线之间的相似性进行了比较。结果表明，尿流量计成功地记录了泵输出流量曲线的所有关键形状特征。然而，由于测得曲线中存在高频噪声信号的干扰，与预设定的排尿曲线相比，测量的波动和低缓尿流曲线显示出了更高的最大尿流率值，这可能会误导临床诊断。为此，选择了截止频率为5 Hz的低通滤波器对测得曲线进行滤波处理。滤波后的尿液流速曲线更为平滑，且高频分量显著减少。滤波后的尿流量曲线与预设的排尿曲线之间的相似性得到了进一步增强。

图6.尿流量计的测量结果

传感动态

【宁波江北深入布局传感器产业，高质量推进新型工业化进程】

传感器是将信息按一定规律变换成为电信号输出，以满足信息的传输、处理、存储等要求的检测装置。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，其微型化、数字化、智能化的特点也成为了推动新质生产力发展的重要抓手。江北区多年来深入布局传感器产业，打造以龙头企业为引领、全产业链协同发展的良好格局，高质量推进新型工业化进程。

江北深入布局传感器产业

高质量推进新型工业化进程

在宁波柯力传感科技股份有限公司的生产车间内，一台台不同种类的传感器正在自动化设备上进行组装，随后发往全国各地。随着新质生产力的发展，柯力的传感器也在不断求新求变。公司副总经理叶方之表示，目前，柯力正在研发和升级可用于机器人关节的传感器，未来机器人应用场景广泛并且会用到不同种类的传感器，发展空间巨大。

柯力成立于 1995 年，是我市研制和生产各类型物理量传感器，为不同工业物联网系统及场景应用提供解决方案的企业。公司成立初期以力学传感器发家，经过十几年的发展，成了细分领域的龙头企业，其自主研发生产的应变式称重传感器也让柯力成为了国家级制造业单项冠军。

叶方之告诉记者：“成为国内市场占有率第一大概是在 2010 年左右，也就是经过了 15 年的发展。那时候差不多柯力一年能做两个亿左右的营收，五六千万的净利润。从 2010年 到现在 14 年了，柯力都是国内这个领域的单项冠军。”

叶方之表示，传感器领域的企业往往呈现多而散的局面，因此要想让企业更上一个台阶，必须在向下游拓宽市场的同时在更多物理量传感器上所有突破。因此，这几年柯力不断吸引多方面的人才和技术团队，提升企业核心竞争力。

【国际电工委员会发布我国牵头完成的首个智能传感技术白皮书】

今天从在南京召开的2024国际标准化大会上获悉，国际电工委员会（IEC）发布了首个关于智能传感技术的白皮书《未来电网智能传感技术》，深入探讨了数字电网的发展趋势和技术路线，涵盖了发电、输电、变电、配电、用电、碳排放等多个关键领域，为微型智能传感技术在这些领域的应用提供了标准布局，并构建了未来数字电网传感技术的国际标准框架。

《未来电网智能传感技术》是由我国专家作为项目负责人，牵头组织中、德、美、加等国专家共同制定的。这是我国在关键和战略性新兴技术领域标准研究的最新成果，体现了中国落实“双碳”目标构建新型电力系统，在技术研究、成果转化、产业应用等方面走在世界前列。

基于此项成果，我国将发起成立新技术机构，预计在未来3到5年内，在发电、输电、变电、配电、用电等多领域布局10余项微型智能传感技术国际标准。

【消息称苹果将在中国台湾地区设立数据中心】

6 月 25 日消息，据台媒《经济日报》消息，业界传出，苹果将在中国台湾地区设立资料中心，并开始与合作厂洽谈相关计划，成为继谷歌、亚马逊 AWS、微软、英伟达之后，又一落地的重量级国际大厂。

报道提到，鸿海（富士康）长期与苹果合作，又是全球最大 AI 服务器代工厂，一旦苹果数据中心落地，业界看好鸿海以“最佳盟友”的身份受益最多，此外广达、纬创、英业达等厂也有望参与合作。

另一方面，近期英伟达因数据中心电力需求，主动找上云豹能源、泓德能源等绿电承销商洽谈合作，甚至传出“扫货绿电”的消息。如果苹果加入竞争，也将引爆更大的绿电需求。

对于这一苹果公司相关传闻，中国台湾地区“数发部”昨（24）日仅表示“无法证实”。

【OndoSense推出用于防撞和定位的新型雷达传感器 可以检测到0.1米的物体】

据外媒报道，为数字化行业提供创新雷达传感器的OndoSense宣布扩大其传感器产品组合：高精度、高性能雷达技术专家开发出紧凑型雷达传感器，用于防撞、车辆检测和物体定位。OndoSense reach WA（广角）具有广泛的检测范围，特别适合检测车辆、人员或物体等障碍物以及定位机器人和机器。它甚至可以在0.1米的近距离内检测静态和移动物体，并且得益于其小巧设计，即使在狭窄的空间中也可以轻松集成。

图片来源：OndoSense

OndoSense reach WA具有多达4个可调节的传感器区域，非常适合灵活监控安全区域或避免移动机器人或其他车辆的碰撞。得益于创新的雷达技术，该雷达传感器始终能够可靠地检测任何性质的物体，即使在室外或灰尘、烟雾、蒸汽、雨水或光线不足的恶劣环境中也是如此。由于其200 Hz的高测量率，它还能够可靠地检测快速移动的障碍物。OndoSense reach WA适用于运输和物流、采矿、航运、机械和工厂工程以及农业中的防撞、车辆检测、物体定位和限位控制。

【常见的位置传感器类型有哪些？】

位置传感器是一种能够感知物体位置并将其转换为电信号的装置，广泛应用于各种领域，如汽车、机器人、航空航天等。根据工作原理和应用场景的不同，位置传感器可以分为多种类型。今天带大家简单了解一下几种常见的位置传感器类型及特点。

1.接触式传感器

接触式传感器通过物体与传感器直接接触来测量位置。例如行程开关和二维矩阵位置传感器。当物体在运动过程中接触到行程开关时，其内部触点就会动作，完成控制。二维矩阵位置传感器安装在机械手手掌内侧，用于检测自身与物体的接触位置。

接触式位置传感器的优点是测量精度高，适用于对位置要求较高的场景。但由于需要物体与传感器直接接触，容易受到物体表面磨损和污染的影响，因此在一些特殊环境下不适用。

2.非接触式传感器

非接触式传感器则不需要与物体直接接触就能测量位置。例如，光电式位置传感器利用光的原理来测量物体的位置。光电式位置传感器通常包括光源和接收器，光源发出光束，接收器接收反射的光，通过测量收到的光的强度或时间来确定物体的位置。

非接触式位置传感器的优点是不受物体表面磨损和污染的影响，适用于一些特殊环境下的位置测量。但由于其工作原理的限制，测量精度相对较低，适用范围也有一定的局限性。

3.惯性传感器

惯性位置传感器利用惯性原理测量物体位置。它通常由加速度计和陀螺仪等惯性传感器组成。加速度计用于测量物体的加速度，陀螺仪用于测量物体的角速度。通过对加速度和角速度的积分，可以得到物体的位置信息。

惯性位置传感器的优点是测量精度高，适用于对位置要求极高的场景，如航空航天领域。但价格较高，并且容易受到振动和温度变化的影响。

4.磁电感应式曲轴位置传感器

磁电感应式曲轴位置传感器通常安装在曲轴前端（皮带轮处）、曲轴后端靠近大飞轮处或曲轴中间。这种传感器通过检测转子信号盘上的齿和转速转子上的齿来确定曲轴的位置和转速。它是控制系统中最重要的传感器之一，用于检测发动机转速和活塞上止点位置。

5.霍尔效应式曲轴位置传感器

霍尔效应式曲轴位置传感器是一种利用霍尔效应的信号发生器。它安装在分电器内，与分火头同轴。当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间时，霍尔电压升高，传感器输出电压信号。这种传感器可以精确测量转子磁钢的位置。

6.电感式位置传感器

电感式位置传感器是一种利用电磁感应原理测量位置的装置。宜惟珂新能源研发生产的MRPS（磁谐振位置传感器）是基于WPT无线电能传输原理研发的无接触电磁感应位置传感器。

其主要工作原理是高频励磁电压信号在定子与转子间经耦合变换后，采集附加位置变化信息的正余弦sin+/-、cos+/-信号，然后将采集的信号经专用电路滤波进行调制解调处理，解调后的正余弦模拟信号分别经过运放输入到MCU，再进行调理和解析，得到转子的角度和速度信息并对上位机进行输出。

这种传感器具有成本低，抗干扰能力强，精度高，空间受限性小等特点。

综上所述，位置传感器的种类繁多，每种都有其特定的应用场景和优缺点。随着科技的发展，新型的位置传感器不断涌现，为各种应用提供了更多选择。