สุด ๆ ! สรุปความรู้เซ็นเซอร์อย่างครอบคลุม

เซนเซอร์ หรือที่รู้จักในชื่อเซนเซอร์หรือทรานสดิวเซอร์ในภาษาอังกฤษ ได้รับการนิยามในพจนานุกรมนิวเว็บสเตอร์ว่า "อุปกรณ์ที่รับพลังงานจากระบบหนึ่งและมักจะส่งพลังงานไปยังระบบที่สองในรูปแบบอื่น" ตามคำจำกัดความนี้ หน้าที่ของเซ็นเซอร์คือการแปลงพลังงานรูปแบบหนึ่งไปเป็นพลังงานอีกรูปแบบหนึ่ง ดังนั้นนักวิชาการจำนวนมากจึงใช้ "ทรานสดิวเซอร์" เพื่ออ้างถึง "เซ็นเซอร์"

เซ็นเซอร์เป็นอุปกรณ์ตรวจจับ ซึ่งโดยปกติจะประกอบด้วยองค์ประกอบที่มีความละเอียดอ่อนและองค์ประกอบการแปลง ซึ่งสามารถวัดข้อมูลและอนุญาตให้ผู้ใช้รับรู้ข้อมูลได้ ด้วยการแปลงข้อมูล ข้อมูลหรือค่าในเซ็นเซอร์จะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าหรือรูปแบบเอาท์พุตที่จำเป็นอื่นๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของการส่งผ่านข้อมูล การประมวลผล การจัดเก็บ การแสดง การบันทึก และการควบคุม

01. ประวัติการพัฒนาเซ็นเซอร์

ในปีพ.ศ. 2426 เทอร์โมสแตทตัวแรกของโลกได้เปิดตัวอย่างเป็นทางการ และถูกสร้างขึ้นโดยนักประดิษฐ์ชื่อ วอร์เรน เอส. จอห์นสัน เทอร์โมสตัทนี้สามารถรักษาอุณหภูมิได้แม่นยำระดับหนึ่งซึ่งก็คือการใช้เซ็นเซอร์และเทคโนโลยีการตรวจจับ ในเวลานั้นมันเป็นเทคโนโลยีที่ทรงพลังมาก

ในช่วงปลายทศวรรษ 1940 เซ็นเซอร์อินฟราเรดตัวแรกออกมา ต่อมามีการพัฒนาเซ็นเซอร์จำนวนมากอย่างต่อเนื่อง จนถึงขณะนี้มีเซนเซอร์ในโลกมากกว่า 35,000 ชนิด ซึ่งมีความซับซ้อนทั้งในด้านจำนวนและการใช้งาน เรียกได้ว่าตอนนี้เป็นช่วงที่ร้อนแรงที่สุดสำหรับเซ็นเซอร์และเทคโนโลยีเซ็นเซอร์

ในปี 1987 ADI (Analog Devices) เริ่มลงทุนในการวิจัยและพัฒนาเซ็นเซอร์ใหม่ เซ็นเซอร์นี้แตกต่างจากเซ็นเซอร์อื่น เรียกว่าเซ็นเซอร์ MEMS ซึ่งเป็นเซ็นเซอร์ชนิดใหม่ที่ผลิตโดยใช้ไมโครอิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีไมโครแมชชีนนิ่ง เมื่อเทียบกับเซนเซอร์แบบเดิม มีลักษณะขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ต้นทุนต่ำ ใช้พลังงานต่ำ มีความน่าเชื่อถือสูง เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก การผสานรวมที่ง่ายดาย และการทำให้เป็นอัจฉริยะ ADI เป็นบริษัทแรกสุดในอุตสาหกรรมที่ทำการวิจัยและพัฒนา MEMS

ในปีพ.ศ. 2534 ADI ได้เปิดตัวอุปกรณ์ MEMS High-g เครื่องแรกของอุตสาหกรรม ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการตรวจสอบการชนกันของถุงลมนิรภัยในรถยนต์ หลังจากนั้น เซ็นเซอร์ MEMS จำนวนมากได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวางและใช้ในเครื่องมือที่มีความแม่นยำ เช่น โทรศัพท์มือถือ ไฟไฟฟ้า และการตรวจจับอุณหภูมิของน้ำ ในปี 2010 มีหน่วยประมาณ 600 หน่วยในโลกที่มีส่วนร่วมในการวิจัยและพัฒนาและการผลิต MEMS

02. การพัฒนาเทคโนโลยีเซ็นเซอร์สามขั้นตอน

ระยะที่ 1: ก่อนปี 1969

ส่วนใหญ่ปรากฏเป็นเซ็นเซอร์โครงสร้าง เซ็นเซอร์โครงสร้างใช้การเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์โครงสร้างเพื่อตรวจจับและแปลงสัญญาณ ตัวอย่างเช่น: เซ็นเซอร์ความเครียดความต้านทาน ซึ่งใช้การเปลี่ยนแปลงความต้านทานเมื่อวัสดุโลหะเกิดการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นเพื่อแปลงสัญญาณไฟฟ้า

ระยะที่ 2: ประมาณ 20 ปีหลังจากปี 1969

เซนเซอร์โซลิดสเตตซึ่งเริ่มพัฒนาในทศวรรษ 1970 ประกอบด้วยส่วนประกอบที่เป็นของแข็ง เช่น เซมิคอนดักเตอร์ ไดอิเล็กทริก และวัสดุแม่เหล็ก และผลิตขึ้นโดยใช้คุณสมบัติบางประการของวัสดุ ตัวอย่างเช่น: การใช้เทอร์โมอิเล็กทริกเอฟเฟกต์ ฮอลล์เอฟเฟกต์ และเอฟเฟกต์ความไวแสงเพื่อสร้างเซ็นเซอร์เทอร์โมคัปเปิล เซ็นเซอร์ฮอลล์ และโฟโตเซ็นเซอร์ ตามลำดับ

ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีบูรณาการ เทคโนโลยีการสังเคราะห์โมเลกุล เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ และเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ เซ็นเซอร์แบบรวมก็ได้ถือกำเนิดขึ้น

เซ็นเซอร์แบบรวมมี 2 ประเภท: การรวมตัวเซ็นเซอร์เองและการรวมเซ็นเซอร์และวงจรที่ตามมา เซ็นเซอร์ประเภทนี้ส่วนใหญ่มีลักษณะต้นทุนต่ำ ความน่าเชื่อถือสูง ประสิทธิภาพดี และอินเทอร์เฟซที่ยืดหยุ่น

เซ็นเซอร์แบบรวมกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว และปัจจุบันคิดเป็นประมาณ 2/3 ของตลาดเซ็นเซอร์ พวกเขากำลังพัฒนาไปในทิศทางที่มีราคาต่ำ มัลติฟังก์ชั่น และซีเรียลไลซ์

ระยะที่ 3 โดยทั่วไปหมายถึงช่วงปลายศตวรรษที่ 20 จนถึงปัจจุบัน

เซ็นเซอร์อัจฉริยะที่เรียกว่าหมายถึงความสามารถในการตรวจจับ วินิจฉัยตัวเอง ประมวลผลข้อมูล และปรับให้เข้ากับข้อมูลภายนอก เป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการผสมผสานระหว่างเทคโนโลยีไมโครคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีการตรวจจับ

ในทศวรรษ 1980 เซ็นเซอร์อัจฉริยะเพิ่งเริ่มมีการพัฒนา ในเวลานี้ การวัดอัจฉริยะอาศัยไมโครโปรเซสเซอร์เป็นหลัก วงจรปรับสภาพสัญญาณเซ็นเซอร์ ไมโครคอมพิวเตอร์ หน่วยความจำ และอินเทอร์เฟซถูกรวมเข้ากับชิป ทำให้เซ็นเซอร์มีปัญญาประดิษฐ์ในระดับหนึ่ง

ในช่วงทศวรรษ 1990 เทคโนโลยีการวัดอัจฉริยะได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม และความอัจฉริยะเกิดขึ้นที่ระดับแรกของเซ็นเซอร์ ทำให้มีฟังก์ชันการวินิจฉัยตนเอง ฟังก์ชันหน่วยความจำ ฟังก์ชันการวัดแบบหลายพารามิเตอร์ และฟังก์ชันการสื่อสารผ่านเครือข่าย

03. ประเภทของเซนเซอร์

ในปัจจุบัน โลกยังขาดมาตรฐานและบรรทัดฐานสากล และยังไม่มีการกำหนดประเภทเซ็นเซอร์มาตรฐานที่เชื่อถือได้ พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นเซ็นเซอร์กายภาพอย่างง่าย เซ็นเซอร์เคมี และไบโอเซนเซอร์เท่านั้น

ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ทางกายภาพได้แก่ เสียง แรง แสง แม่เหล็ก อุณหภูมิ ความชื้น ไฟฟ้า การแผ่รังสี ฯลฯ เซ็นเซอร์เคมีประกอบด้วย: เซ็นเซอร์ก๊าซต่างๆ ค่า pH ของกรด-เบส การแตกตัวเป็นไอออน โพลาไรเซชัน การดูดซับสารเคมี ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า ฯลฯ เซ็นเซอร์ทางชีวภาพ ได้แก่ อิเล็กโทรดของเอนไซม์และไฟฟ้าชีวภาพที่เป็นสื่อกลาง ฯลฯ ความสัมพันธ์เชิงสาเหตุระหว่างการใช้ผลิตภัณฑ์และกระบวนการสร้างมีความเกี่ยวพันกัน และเป็นการยากที่จะจำแนกประเภทอย่างเคร่งครัด

จากการจำแนกประเภทและการตั้งชื่อเซ็นเซอร์ ส่วนใหญ่จะแบ่งเป็นประเภทต่างๆ ดังต่อไปนี้:

(1) ตามหลักการแปลง พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นเซ็นเซอร์กายภาพ เซ็นเซอร์เคมี และเซ็นเซอร์ทางชีวภาพ

(2) ตามข้อมูลการตรวจจับของเซ็นเซอร์ พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นเซ็นเซอร์เสียง เซ็นเซอร์แสง เซ็นเซอร์ความร้อน เซ็นเซอร์แรง เซ็นเซอร์แม่เหล็ก เซ็นเซอร์ก๊าซ เซ็นเซอร์ความชื้น เซ็นเซอร์ความดัน เซ็นเซอร์ไอออน และเซ็นเซอร์รังสี

(3) ตามวิธีการจ่ายไฟ พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นเซ็นเซอร์แบบแอคทีฟหรือพาสซีฟ

(4) ตามสัญญาณเอาท์พุต พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นเอาต์พุตอะนาล็อก เอาต์พุตดิจิตอล และเซ็นเซอร์สวิตช์

(5) ตามวัสดุที่ใช้ในเซ็นเซอร์ พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็น: วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ วัสดุคริสตัล วัสดุเซรามิก วัสดุคอมโพสิตอินทรีย์ วัสดุโลหะ วัสดุโพลีเมอร์ วัสดุตัวนำยิ่งยวด วัสดุใยแก้วนำแสง วัสดุนาโนและเซ็นเซอร์อื่นๆ

(6) ตามการแปลงพลังงาน พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นเซ็นเซอร์การแปลงพลังงานและเซ็นเซอร์ควบคุมพลังงาน

(7) ตามกระบวนการผลิต พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นเทคโนโลยีการประมวลผลทางกล เทคโนโลยีคอมโพสิตและบูรณาการ เทคโนโลยีฟิล์มบางและฟิล์มหนา เทคโนโลยีการเผาเซรามิก เทคโนโลยีเมมส์; เทคโนโลยีไฟฟ้าเคมีและเซ็นเซอร์อื่นๆ

มีเซ็นเซอร์ประมาณ 26,000 ประเภทที่จำหน่ายทั่วโลก ประเทศของฉันมีประมาณ 14,000 ชนิด ซึ่งส่วนใหญ่เป็นชนิดและพันธุ์ทั่วไป สามารถจำหน่ายได้ในเชิงพาณิชย์มากกว่า 7,000 ชนิด แต่ยังคงขาดแคลนและช่องว่างในพันธุ์พิเศษ เช่น การแพทย์ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ จุลชีววิทยา และการวิเคราะห์ทางเคมี และยังมีพื้นที่ขนาดใหญ่สำหรับนวัตกรรมทางเทคโนโลยี

04. ฟังก์ชั่นของเซ็นเซอร์

โดยปกติแล้วการทำงานของเซ็นเซอร์จะถูกเปรียบเทียบกับอวัยวะรับความรู้สึกหลักทั้งห้าของมนุษย์:

เซ็นเซอร์ไวแสง - การมองเห็น

เซ็นเซอร์เสียง-การได้ยิน

เซนเซอร์แก๊ส-กลิ่น

เซนเซอร์เคมี-รสชาติ

ไวต่อแรงกด, ไวต่ออุณหภูมิ, เซ็นเซอร์ของเหลว - สัมผัส

เซ็นเซอร์ทางกายภาพ: ขึ้นอยู่กับผลกระทบทางกายภาพ เช่น แรง ความร้อน แสง ไฟฟ้า แม่เหล็ก และเสียง

2. เซ็นเซอร์เคมี: ตามหลักการของปฏิกิริยาเคมี

3 เซ็นเซอร์ทางชีวภาพ: ขึ้นอยู่กับฟังก์ชันการจดจำระดับโมเลกุล เช่น เอนไซม์ แอนติบอดี และฮอร์โมน

ในยุคคอมพิวเตอร์ มนุษย์แก้ปัญหาการจำลองสมองได้ ซึ่งเทียบเท่ากับการใช้ 0 และ 1 ในการแปลงข้อมูลเป็นดิจิทัล และใช้ตรรกะบูลีนในการแก้ปัญหา ขณะนี้เป็นยุคหลังคอมพิวเตอร์ และเรากำลังเริ่มจำลองประสาทสัมผัสทั้งห้า

แต่การจำลองประสาทสัมผัสทั้งห้าของบุคคลเป็นเพียงคำศัพท์ที่ชัดเจนยิ่งขึ้นสำหรับเซ็นเซอร์ เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ที่ค่อนข้างสมบูรณ์ยังคงเป็นปริมาณทางกายภาพ เช่น แรง ความเร่ง ความดัน อุณหภูมิ ฯลฯ ที่มักใช้ในการวัดทางอุตสาหกรรม สำหรับประสาทสัมผัสที่แท้จริงของมนุษย์ รวมถึงการมองเห็น การได้ยิน สัมผัส กลิ่น และรส ประสาทสัมผัสส่วนใหญ่ยังไม่สมบูรณ์มากนักจากมุมมองของเซ็นเซอร์

การมองเห็นและการได้ยินถือได้ว่าเป็นปริมาณทางกายภาพซึ่งค่อนข้างดี ในขณะที่การสัมผัสก็ค่อนข้างแย่ ในส่วนของกลิ่นและรสชาติ เนื่องจากเกี่ยวข้องกับการวัดปริมาณทางชีวเคมี กลไกการทำงานจึงค่อนข้างซับซ้อนและยังห่างไกลจากความสมบูรณ์ทางเทคนิค

ตลาดสำหรับเซ็นเซอร์นั้นแท้จริงแล้วขับเคลื่อนโดยการใช้งาน ตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมเคมี ตลาดสำหรับเซ็นเซอร์วัดความดันและการไหลมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ในอุตสาหกรรมยานยนต์ตลาดเซ็นเซอร์เช่นความเร็วการหมุนและความเร่งมีขนาดใหญ่มาก เซ็นเซอร์เร่งความเร็วที่ใช้ระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็ก (MEMS) ในปัจจุบันค่อนข้างมีความสมบูรณ์ในด้านเทคโนโลยี และมีส่วนอย่างมากต่อความต้องการในอุตสาหกรรมยานยนต์

ก่อนที่แนวคิดเรื่องเซ็นเซอร์จะ "เกิดขึ้น" จริงๆ แล้วมีเซ็นเซอร์ในเครื่องมือวัดในยุคแรกๆ แต่ปรากฏเป็นส่วนประกอบในเครื่องมือทั้งชุดเครื่องมือ ดังนั้น ก่อนปี 1980 หนังสือเรียนที่แนะนำเซ็นเซอร์ในประเทศจีนจึงถูกเรียกว่า "การวัดปริมาณที่ไม่ใช้ไฟฟ้าทางไฟฟ้า"

จริงๆ แล้วแนวคิดเรื่องเซนเซอร์เกิดขึ้นจริงแล้วเป็นผลมาจากการแยกส่วนเครื่องมือวัดแบบค่อยเป็นค่อยไป ตั้งแต่นั้นมา เซ็นเซอร์ก็ถูกแยกออกจากระบบเครื่องมือทั้งหมด และศึกษา ผลิตและจำหน่ายเป็นอุปกรณ์ที่ใช้งานได้จริง

05. คำศัพท์ทางวิชาชีพทั่วไปสำหรับเซ็นเซอร์

เนื่องจากเซ็นเซอร์เติบโตและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เราก็มีความเข้าใจเซ็นเซอร์เหล่านี้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น สรุปคำศัพท์ทั่วไป 30 คำต่อไปนี้:

1. ช่วง: ความแตกต่างทางพีชคณิตระหว่างขีดจำกัดบนและล่างของช่วงการวัด

2. ความแม่นยำ: ระดับความสอดคล้องระหว่างผลลัพธ์ที่วัดได้กับค่าที่แท้จริง

3. มักประกอบด้วยองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนและองค์ประกอบการแปลง:

องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนหมายถึงส่วนของเซ็นเซอร์ที่สามารถ (หรือตอบสนอง) ค่าที่วัดได้โดยตรง

องค์ประกอบการแปลงหมายถึงส่วนของเซ็นเซอร์ที่สามารถแปลงค่าที่วัดได้ซึ่งรับรู้ (หรือตอบสนอง) โดยองค์ประกอบที่มีความละเอียดอ่อนให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าสำหรับการส่งและ (หรือ) การวัด

เมื่อเอาต์พุตเป็นสัญญาณมาตรฐานที่กำหนด จะเรียกว่าเครื่องส่ง

4. ช่วงการวัด: ช่วงของค่าที่วัดได้ภายในขีดจำกัดข้อผิดพลาดที่อนุญาต

5. ความสามารถในการทำซ้ำ: ระดับความสอดคล้องระหว่างผลลัพธ์ของการวัดหลายครั้งติดต่อกันของปริมาณที่วัดได้เดียวกันภายใต้เงื่อนไขทั้งหมดต่อไปนี้:

กลุ่มการวัดเดียวกัน ผู้สังเกตการณ์คนเดียวกัน เครื่องมือวัดเดียวกัน ตำแหน่งเดียวกัน เงื่อนไขการใช้งานเดียวกัน และการทำซ้ำภายในระยะเวลาอันสั้น

6. ความละเอียด: การเปลี่ยนแปลงขั้นต่ำในปริมาณที่วัดได้ซึ่งเซ็นเซอร์สามารถตรวจจับได้ภายในช่วงการวัดที่ระบุ

7. เกณฑ์: การเปลี่ยนแปลงขั้นต่ำในปริมาณที่วัดได้ซึ่งอาจทำให้เอาต์พุตของเซ็นเซอร์สร้างการเปลี่ยนแปลงที่วัดได้

8. ตำแหน่งศูนย์: สถานะที่ทำให้ค่าสัมบูรณ์ของเอาต์พุตมีค่าต่ำสุด เช่น สถานะสมดุล

9. ความเป็นเชิงเส้น: ระดับที่เส้นโค้งการสอบเทียบสอดคล้องกับขีดจำกัดที่แน่นอน

10. ความไม่เชิงเส้น: ระดับที่เส้นโค้งการสอบเทียบเบี่ยงเบนไปจากเส้นตรงที่ระบุ

11. ความเสถียรในระยะยาว: ความสามารถของเซ็นเซอร์ในการรักษาความทนทานภายในระยะเวลาที่กำหนด

12. ความถี่ธรรมชาติ: ความถี่การสั่นอิสระ (ไม่มีแรงภายนอก) ของเซนเซอร์เมื่อไม่มีความต้านทาน

13. การตอบสนอง: ลักษณะของปริมาณที่วัดได้เปลี่ยนแปลงไประหว่างเอาท์พุต

14. ช่วงอุณหภูมิที่ได้รับการชดเชย: ช่วงอุณหภูมิที่ได้รับการชดเชยสำหรับเซ็นเซอร์เพื่อรักษาสมดุลเป็นศูนย์ภายในช่วงและขีดจำกัดที่ระบุ

15. การคืบ: การเปลี่ยนแปลงในเอาท์พุตภายในระยะเวลาที่กำหนดเมื่อสภาพแวดล้อมของเครื่องที่วัดคงที่

16. ความต้านทานของฉนวน: หากไม่ได้ระบุไว้เป็นอย่างอื่น หมายถึงค่าความต้านทานที่วัดระหว่างชิ้นส่วนฉนวนที่ระบุของเซ็นเซอร์ เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ระบุที่อุณหภูมิห้อง

17. การกระตุ้น: พลังงานภายนอก (แรงดันหรือกระแส) ที่ใช้เพื่อทำให้เซ็นเซอร์ทำงานได้อย่างถูกต้อง

18. การกระตุ้นสูงสุด: ค่าสูงสุดของแรงดันหรือกระแสไฟฟ้ากระตุ้นที่สามารถใช้กับเซ็นเซอร์ภายใต้สภาวะภายในอาคาร

19. อิมพีแดนซ์อินพุต: อิมพีแดนซ์ที่วัดที่ปลายอินพุตของเซนเซอร์เมื่อปลายเอาต์พุตลัดวงจร

20. เอาท์พุต: ปริมาณไฟฟ้าที่สร้างโดยเซ็นเซอร์ซึ่งเป็นฟังก์ชันของปริมาณที่วัดภายนอก

21. อิมพีแดนซ์เอาต์พุต: อิมพีแดนซ์ที่วัดที่ปลายเอาต์พุตของเซนเซอร์เมื่อปลายอินพุตลัดวงจร

22. เอาต์พุตเป็นศูนย์: เอาต์พุตของเซ็นเซอร์เมื่อปริมาณที่วัดได้ที่ใช้เป็นศูนย์ภายใต้สภาพเมือง

23. ฮิสเทรีซิส: ความแตกต่างสูงสุดในเอาต์พุตเมื่อค่าที่วัดได้เพิ่มขึ้นและลดลงภายในช่วงที่ระบุ

24. การหน่วงเวลา: การหน่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงสัญญาณเอาท์พุตสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงสัญญาณอินพุต

25. การดริฟท์: จำนวนการเปลี่ยนแปลงในเอาท์พุตเซ็นเซอร์ที่ไม่เกี่ยวข้องกับการวัดภายในช่วงเวลาที่กำหนด

26. Zero drift: การเปลี่ยนแปลงในเอาต์พุตเป็นศูนย์ในช่วงเวลาที่กำหนดและภายใต้สภาวะภายในอาคาร

27. ความไว: อัตราส่วนของการเพิ่มขึ้นของเอาต์พุตเซ็นเซอร์ต่อการเพิ่มขึ้นของอินพุตที่สอดคล้องกัน

28. การดริฟท์ความไว: การเปลี่ยนแปลงของความชันของเส้นโค้งการสอบเทียบที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความไว

29. การดริฟท์ความไวต่อความร้อน: การดริฟท์ความไวที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความไว

30. การดริฟท์เป็นศูนย์ความร้อน: การดริฟท์เป็นศูนย์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบ

06. สาขาการประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์

เซ็นเซอร์เป็นอุปกรณ์ตรวจจับที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งใช้ในการติดตามสภาพแวดล้อม การจัดการการจราจร สุขภาพทางการแพทย์ การเกษตรและการเลี้ยงสัตว์ ความปลอดภัยจากอัคคีภัย การผลิต การบินและอวกาศ ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ และสาขาอื่นๆ สามารถรับรู้ข้อมูลที่กำลังวัดได้ และสามารถเปลี่ยนข้อมูลการรับรู้เป็นสัญญาณไฟฟ้าหรือรูปแบบข้อมูลที่จำเป็นอื่นๆ ตามกฎเกณฑ์บางประการเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดในการส่งข้อมูล การประมวลผล การจัดเก็บ การแสดง การบันทึก และการควบคุม

①การควบคุมทางอุตสาหกรรม: ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม หุ่นยนต์ เครื่องมือทดสอบ อุตสาหกรรมยานยนต์ การต่อเรือ ฯลฯ

การใช้งานด้านการควบคุมทางอุตสาหกรรมมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่น เซ็นเซอร์ต่างๆ ที่ใช้ในการผลิตรถยนต์ การควบคุมกระบวนการผลิตภัณฑ์ เครื่องจักรอุตสาหกรรม อุปกรณ์พิเศษ และอุปกรณ์การผลิตแบบอัตโนมัติ เป็นต้น ซึ่งวัดตัวแปรกระบวนการ (เช่น อุณหภูมิ ระดับของเหลว ความดัน การไหล ฯลฯ) วัดคุณลักษณะทางอิเล็กทรอนิกส์ (กระแส แรงดันไฟฟ้า ฯลฯ) และปริมาณทางกายภาพ (การเคลื่อนไหว ความเร็ว โหลด และความเข้ม) และเซ็นเซอร์ความใกล้ชิด/การกำหนดตำแหน่งแบบดั้งเดิมกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว

ในขณะเดียวกัน เซ็นเซอร์อัจฉริยะสามารถก้าวข้ามข้อจำกัดของฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์ได้โดยการเชื่อมต่อมนุษย์กับเครื่องจักร และผสมผสานซอฟต์แวร์เข้ากับการวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ และจะเปลี่ยนวิธีการทำงานของโลก ตามวิสัยทัศน์ของอุตสาหกรรม 4.0 โซลูชันและบริการเซ็นเซอร์แบบ end-to-end ได้รับการฟื้นฟูในไซต์การผลิต โดยส่งเสริมการตัดสินใจที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้น ปรับปรุงประสิทธิภาพการดำเนินงาน เพิ่มการผลิต ปรับปรุงประสิทธิภาพทางวิศวกรรม และปรับปรุงประสิทธิภาพทางธุรกิจอย่างมาก

2. ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์: อุปกรณ์สวมใส่อัจฉริยะ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อการสื่อสาร เครื่องใช้ไฟฟ้า ฯลฯ

เซ็นเซอร์ส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์สวมใส่อัจฉริยะและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ 3C ในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ และโทรศัพท์มือถือมีสัดส่วนที่ใหญ่ที่สุดในด้านการใช้งาน การเติบโตอย่างมากของการผลิตโทรศัพท์มือถือและการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของฟังก์ชันโทรศัพท์มือถือใหม่ๆ ได้นำโอกาสและความท้าทายมาสู่ตลาดเซ็นเซอร์ ส่วนแบ่งการตลาดที่เพิ่มขึ้นของโทรศัพท์มือถือหน้าจอสีและโทรศัพท์กล้องได้เพิ่มสัดส่วนการใช้งานเซ็นเซอร์ในด้านนี้

นอกจากนี้ เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกที่ใช้ในโทรศัพท์กลุ่มและโทรศัพท์ไร้สาย เซ็นเซอร์สนามแม่เหล็กที่ใช้ในสื่อบันทึกข้อมูลแม่เหล็ก ฯลฯ จะมีการเติบโตที่แข็งแกร่ง

ในแง่ของการใช้งานแบบสวมใส่ได้ เซ็นเซอร์ถือเป็นส่วนประกอบที่สำคัญ

ตัวอย่างเช่น เครื่องติดตามฟิตเนสและนาฬิกาอัจฉริยะกำลังค่อยๆ กลายเป็นอุปกรณ์ไลฟ์สไตล์ประจำวันที่ช่วยเราติดตามระดับกิจกรรมและพารามิเตอร์ด้านสุขภาพขั้นพื้นฐาน มีเทคโนโลยีมากมายในอุปกรณ์เล็กๆ เหล่านั้นที่สวมใส่บนข้อมือเพื่อช่วยให้ผู้คนวัดระดับกิจกรรมและสุขภาพของหัวใจ

สายรัดข้อมือฟิตเนสหรือนาฬิกาอัจฉริยะทั่วไปมีเซ็นเซอร์ในตัวประมาณ 16 ตัว ผลิตภัณฑ์บางอย่างอาจมีมากกว่านั้นขึ้นอยู่กับราคา เซ็นเซอร์เหล่านี้ พร้อมด้วยส่วนประกอบฮาร์ดแวร์อื่นๆ (เช่น แบตเตอรี่ ไมโครโฟน จอแสดงผล ลำโพง ฯลฯ) และซอฟต์แวร์ระดับไฮเอนด์อันทรงประสิทธิภาพ ถือเป็นตัวติดตามฟิตเนสหรือนาฬิกาอัจฉริยะ

ทุกวันนี้ ขอบเขตการใช้งานของอุปกรณ์สวมใส่ได้ขยายจากนาฬิกาภายนอก แว่นตา รองเท้า ฯลฯ ไปสู่ขอบเขตที่กว้างขึ้น เช่น ผิวอิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น

3 การบินและการทหาร: เทคโนโลยีการบินและอวกาศ วิศวกรรมการทหาร การสำรวจอวกาศ ฯลฯ

ในด้านการบิน ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของส่วนประกอบที่ติดตั้งนั้นสูงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเซ็นเซอร์ที่ใช้ในสถานที่ต่างๆ

ตัวอย่างเช่น เมื่อจรวดบินขึ้น อากาศจะสร้างแรงกดดันและแรงมหาศาลบนพื้นผิวจรวดและตัวจรวดเนื่องจากความเร็วในการบินขึ้นที่สูงมาก (มากกว่า 4 มัคหรือ 3,000 ไมล์ต่อชั่วโมง) ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่รุนแรงอย่างยิ่ง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ความดันในการตรวจสอบแรงเหล่านี้เพื่อให้แน่ใจว่ายังคงอยู่ในขีดจำกัดการออกแบบของร่างกาย ในระหว่างการบินขึ้น เซ็นเซอร์ความดันจะถูกสัมผัสกับอากาศที่ไหลผ่านพื้นผิวของจรวด ดังนั้นจึงเป็นการวัดข้อมูล ข้อมูลนี้ยังใช้เป็นแนวทางในการออกแบบตัวถังในอนาคตเพื่อให้เชื่อถือได้ รัดกุม และปลอดภัยยิ่งขึ้น นอกจากนี้ หากมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้น ข้อมูลจากเซ็นเซอร์ความดันจะกลายเป็นเครื่องมือวิเคราะห์ที่สำคัญอย่างยิ่ง

ตัวอย่างเช่น ในการประกอบเครื่องบิน เซ็นเซอร์สามารถรับประกันการวัดรูหมุดย้ำแบบไม่สัมผัส และมีเซ็นเซอร์ดิสเพลสเมนต์และตำแหน่งที่สามารถใช้เพื่อวัดล้อลงจอด ส่วนประกอบปีก ลำตัว และเครื่องยนต์ของภารกิจเครื่องบิน ซึ่งสามารถให้ความน่าเชื่อถือและแม่นยำ การกำหนดค่าการวัด

④ ชีวิตในบ้าน: บ้านอัจฉริยะ เครื่องใช้ในครัวเรือน ฯลฯ

การแพร่หลายของเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายอย่างค่อยเป็นค่อยไปได้ส่งเสริมการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุปกรณ์ข้อมูลและเทคโนโลยีเครือข่าย อุปกรณ์หลักของเครือข่ายภายในบ้านได้ขยายจากเครื่องเดียวไปสู่เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านหลายเครื่อง โหนดควบคุมเครือข่ายบ้านอัจฉริยะที่ใช้เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายเป็นแพลตฟอร์มพื้นฐานสำหรับการเชื่อมต่อเครือข่ายภายในและภายนอกในบ้าน และการเชื่อมต่ออุปกรณ์ข้อมูลและอุปกรณ์ระหว่างเครือข่ายภายใน

การฝังโหนดเซ็นเซอร์ในเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านและการเชื่อมต่อเข้ากับอินเทอร์เน็ตผ่านเครือข่ายไร้สาย จะทำให้ผู้คนมีสภาพแวดล้อมบ้านอัจฉริยะที่สะดวกสบายมากขึ้น และมีมนุษยธรรมมากขึ้น สามารถใช้ระบบตรวจสอบระยะไกลเพื่อควบคุมเครื่องใช้ในบ้านจากระยะไกล และความปลอดภัยของครอบครัวสามารถตรวจสอบได้ตลอดเวลาผ่านอุปกรณ์ตรวจจับภาพ เครือข่ายเซ็นเซอร์สามารถใช้เพื่อสร้างโรงเรียนอนุบาลอัจฉริยะ ตรวจสอบสภาพแวดล้อมการศึกษาปฐมวัยของเด็ก และติดตามวิถีกิจกรรมของเด็ก ๆ

⑤ การจัดการจราจร: การขนส่ง, การขนส่งในเมือง, โลจิสติกส์อัจฉริยะ ฯลฯ

ในการจัดการจราจร ระบบเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายที่ติดตั้งทั้งสองด้านของถนนสามารถใช้เพื่อตรวจสอบสภาพถนน สภาพการสะสมของน้ำ และเสียงจากถนน ฝุ่น ก๊าซ และพารามิเตอร์อื่น ๆ แบบเรียลไทม์ เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการป้องกันถนน การคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและการคุ้มครองสุขภาพคนเดินเท้า

ระบบขนส่งอัจฉริยะ (ITS) เป็นระบบขนส่งรูปแบบใหม่ที่พัฒนาขึ้นบนพื้นฐานของระบบขนส่งแบบดั้งเดิม โดยบูรณาการข้อมูล การสื่อสาร การควบคุม และเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ และเทคโนโลยีการสื่อสารสมัยใหม่อื่นๆ เข้ากับสาขาการขนส่ง และผสมผสาน "ผู้คน-ยานพาหนะ-ถนน-สิ่งแวดล้อม" เข้าด้วยกัน การเพิ่มเทคโนโลยีเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายให้กับสิ่งอำนวยความสะดวกการขนส่งที่มีอยู่จะสามารถบรรเทาปัญหาด้านความปลอดภัย ความราบรื่น การประหยัดพลังงาน และการปกป้องสิ่งแวดล้อมที่เป็นอุปสรรคต่อการขนส่งสมัยใหม่ได้ในระดับพื้นฐาน และในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงประสิทธิภาพของงานขนส่งด้วย

⑥ การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม: การตรวจสอบและพยากรณ์อากาศด้านสิ่งแวดล้อม การทดสอบสภาพอากาศ การทดสอบทางอุทกวิทยา การคุ้มครองสิ่งแวดล้อมด้านพลังงาน การทดสอบแผ่นดินไหว ฯลฯ

ในแง่ของการตรวจสอบและพยากรณ์สิ่งแวดล้อม เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายสามารถใช้เพื่อตรวจสอบสภาพการชลประทานของพืช สภาพอากาศในดิน สภาพแวดล้อมของปศุสัตว์และสัตว์ปีกและสภาพการย้ายถิ่น นิเวศวิทยาของดินแบบไร้สาย การตรวจสอบพื้นผิวพื้นที่ขนาดใหญ่ ฯลฯ และสามารถนำมาใช้สำหรับ การสำรวจดาวเคราะห์ การวิจัยอุตุนิยมวิทยาและภูมิศาสตร์ การติดตามน้ำท่วม ฯลฯ โดยใช้เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย ปริมาณน้ำฝน ระดับน้ำในแม่น้ำ และความชื้นในดินสามารถตรวจสอบได้ผ่านเซ็นเซอร์หลายตัว และสามารถคาดการณ์น้ำท่วมฉับพลันเพื่ออธิบายความหลากหลายทางนิเวศวิทยาได้ จึงดำเนินการตรวจสอบทางนิเวศวิทยาของ แหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ ความซับซ้อนของประชากรสามารถศึกษาได้โดยการติดตามนก สัตว์เล็ก และแมลง

เนื่องจากมนุษย์ให้ความสำคัญกับคุณภาพสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ในกระบวนการทดสอบสิ่งแวดล้อมจริง ผู้คนจึงมักต้องการอุปกรณ์และเครื่องมือวิเคราะห์ที่พกพาสะดวก และสามารถตรวจสอบวัตถุทดสอบหลายชิ้นแบบไดนามิกได้อย่างต่อเนื่อง ด้วยความช่วยเหลือของเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ใหม่ คุณจึงสามารถตอบสนองความต้องการข้างต้นได้

ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการตรวจสอบบรรยากาศ ไนไตรด์ ซัลไฟด์ ฯลฯ เป็นสารมลพิษที่ส่งผลกระทบร้ายแรงต่อการผลิตและชีวิตของผู้คน

ในบรรดาไนโตรเจนออกไซด์ SO2 เป็นสาเหตุหลักของฝนกรดและหมอกกรด แม้ว่าวิธีการแบบเดิมๆ จะสามารถวัดปริมาณ SO2 ได้ แต่วิธีการนี้ก็ซับซ้อนและไม่แม่นยำเพียงพอ เมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยพบว่าเซ็นเซอร์เฉพาะสามารถออกซิไดซ์ซัลไฟต์ได้ และออกซิเจนบางส่วนจะถูกนำมาใช้ในระหว่างกระบวนการออกซิเดชัน ซึ่งจะทำให้ออกซิเจนที่ละลายในอิเล็กโทรดลดลงและสร้างผลกระทบในปัจจุบัน การใช้เซ็นเซอร์สามารถรับค่าปริมาณซัลไฟต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งไม่เพียงแต่รวดเร็วเท่านั้น แต่ยังเชื่อถือได้สูงอีกด้วย

สำหรับไนไตรด์ สามารถใช้เซ็นเซอร์ไนโตรเจนออกไซด์ในการตรวจสอบได้ หลักการของเซ็นเซอร์ไนโตรเจนออกไซด์คือการใช้อิเล็กโทรดออกซิเจนเพื่อสร้างแบคทีเรียเฉพาะที่ใช้ไนไตรต์ และคำนวณปริมาณไนโตรเจนออกไซด์โดยการคำนวณการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายในน้ำ เนื่องจากแบคทีเรียที่สร้างขึ้นใช้ไนเตรตเป็นพลังงาน และใช้ไนเตรตนี้เป็นพลังงานเท่านั้น ดังนั้นจึงมีลักษณะเฉพาะในกระบวนการใช้งานจริง และจะไม่ได้รับผลกระทบจากการรบกวนของสารอื่นๆ นักวิจัยชาวต่างประเทศบางคนได้ทำการวิจัยเชิงลึกมากขึ้นโดยใช้หลักการของเมมเบรน และวัดความเข้มข้นของ NO2 ในอากาศโดยอ้อมที่ต่ำมาก

⑦ สุขภาพทางการแพทย์: การวินิจฉัยทางการแพทย์ สุขภาพทางการแพทย์ การดูแลสุขภาพ ฯลฯ

สถาบันวิจัยทางการแพทย์หลายแห่งทั้งในและต่างประเทศ รวมถึงยักษ์ใหญ่ในอุตสาหกรรมการแพทย์ที่มีชื่อเสียงระดับนานาชาติ มีความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ในสาขาการแพทย์

ตัวอย่างเช่น สถาบันเทคโนโลยีจอร์เจียในสหรัฐอเมริกากำลังพัฒนาเซ็นเซอร์แบบฝังในตัวพร้อมเซ็นเซอร์ความดันและวงจรการสื่อสารไร้สาย อุปกรณ์ประกอบด้วยโลหะนำไฟฟ้าและฟิล์มฉนวน ซึ่งสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความดันตามการเปลี่ยนแปลงความถี่ของวงจรเรโซแนนซ์ และจะละลายในของเหลวในร่างกายหลังจากมีบทบาท

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบการแพทย์และการดูแลสุขภาพ เช่น การตรวจสอบข้อมูลทางสรีรวิทยาต่างๆ ของร่างกายมนุษย์ การติดตามและติดตามการกระทำของแพทย์และผู้ป่วยในโรงพยาบาล และการจัดการยาในโรงพยาบาล

⑧ ความปลอดภัยจากอัคคีภัย: การประชุมเชิงปฏิบัติการขนาดใหญ่ การจัดการคลังสินค้า สนามบิน สถานี ท่าเรือ การตรวจสอบความปลอดภัยของสวนอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ฯลฯ

เนื่องจากการซ่อมแซมอาคารอย่างต่อเนื่อง อาจมีอันตรายด้านความปลอดภัยบางประการ แม้ว่าแรงสั่นสะเทือนเล็กๆ น้อยๆ ในเปลือกโลกอาจไม่ทำให้เกิดความเสียหายที่มองเห็นได้ แต่ก็อาจเกิดรอยแตกร้าวที่เสาได้ ซึ่งอาจทำให้อาคารถล่มในแผ่นดินไหวครั้งต่อไป การตรวจสอบด้วยวิธีเดิมๆ มักจำเป็นต้องปิดอาคารเป็นเวลาหลายเดือน ในขณะที่อาคารอัจฉริยะที่ติดตั้งเครือข่ายเซ็นเซอร์สามารถบอกข้อมูลสถานะของตนแก่ฝ่ายบริหารได้ และดำเนินการซ่อมแซมตัวเองโดยอัตโนมัติตามลำดับความสำคัญ

ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของสังคม แนวคิดเรื่องการผลิตที่ปลอดภัยจึงหยั่งรากลึกอยู่ในใจของผู้คน และความต้องการของผู้คนสำหรับการผลิตที่ปลอดภัยก็มีมากขึ้นเรื่อยๆ ในอุตสาหกรรมการก่อสร้างที่เกิดอุบัติเหตุบ่อยครั้ง วิธีการสร้างความมั่นใจในความปลอดภัยส่วนบุคคลของคนงานก่อสร้างและการเก็บรักษาวัสดุก่อสร้าง อุปกรณ์ และทรัพย์สินอื่น ๆ ในสถานที่ก่อสร้างถือเป็นสิ่งสำคัญสูงสุดของหน่วยก่อสร้าง

⑨การเกษตรและการเลี้ยงสัตว์: การปรับปรุงการเกษตรให้ทันสมัย ​​การเลี้ยงสัตว์ ฯลฯ

เกษตรกรรมเป็นอีกพื้นที่ที่สำคัญสำหรับการใช้เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย

ตัวอย่างเช่น นับตั้งแต่การนำ "ระบบการจัดการที่แม่นยำสำหรับการผลิตพืชผลที่ได้เปรียบในภาคตะวันตกเฉียงเหนือ" มาใช้ การวิจัยทางเทคนิคพิเศษ การบูรณาการระบบ และการสาธิตการใช้งานทั่วไปได้ดำเนินการเพื่อผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรที่โดดเด่นในภูมิภาคตะวันตกเป็นหลัก เช่น แอปเปิ้ล กีวี ซัลเวีย มิลติออร์ไรซา แตง มะเขือเทศ และพืชผลสำคัญอื่นๆ ตลอดจนลักษณะของสภาพแวดล้อมทางนิเวศที่แห้งและมีฝนตกทางตะวันตก และเทคโนโลยีเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายได้ถูกนำไปใช้อย่างประสบความสำเร็จกับการผลิตทางการเกษตรที่มีความแม่นยำ เทคโนโลยีขั้นสูงของเครือข่ายเซ็นเซอร์ที่รวบรวมสภาพแวดล้อมการเจริญเติบโตของพืชแบบเรียลไทม์ถูกนำไปใช้กับการผลิตทางการเกษตร โดยให้การสนับสนุนทางเทคนิคใหม่สำหรับการพัฒนาการเกษตรสมัยใหม่

⑩สาขาอื่นๆ: การตรวจสอบเครื่องจักรที่ซับซ้อน การตรวจสอบในห้องปฏิบัติการ ฯลฯ

เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายเป็นหนึ่งในประเด็นร้อนในฟิลด์ข้อมูลปัจจุบัน ซึ่งสามารถใช้ในการรวบรวม ประมวลผล และส่งสัญญาณในสภาพแวดล้อมพิเศษ เครือข่ายเซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้นแบบไร้สายนั้นใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC และวงจรฮาร์ดแวร์ของโหนดเครือข่ายเซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้นได้รับการออกแบบโดยใช้เซ็นเซอร์ความชื้นในตัวและเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบดิจิตอล และสื่อสารกับศูนย์ควบคุมผ่านโมดูลตัวรับส่งสัญญาณไร้สาย เพื่อให้โหนดเซ็นเซอร์ของระบบมีการใช้พลังงานต่ำ การสื่อสารข้อมูลที่เชื่อถือได้ ความเสถียรที่ดี และประสิทธิภาพการสื่อสารสูง ซึ่งสามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจจับสภาพแวดล้อม