Là một thiết bị vật lý, cảm biến thường bao gồm các thành phần nhạy cảm chủ yếu chuyển đổi thông tin được phát hiện thành đầu ra tín hiệu điện theo các nguyên tắc cụ thể. Điều này cho phép truyền, lưu trữ, hiển thị, ghi và kiểm soát thông tin.
Định nghĩa chính thức của cảm biến là một thiết bị phát hiện có khả năng nhận biết thông tin đo được và chuyển đổi thông tin nhận biết này thành tín hiệu điện hoặc các dạng đầu ra cần thiết khác theo các nguyên tắc cụ thể. Điều này cho phép truyền, xử lý, lưu trữ, hiển thị, ghi và kiểm soát thông tin. Các đặc điểm chính của cảm biến bao gồm thu nhỏ, số hóa, thông minh, đa chức năng, hệ thống hóa và kết nối mạng. Sự tồn tại và tiến bộ của các cảm biến đã mang lại cho các vật thể những khả năng cảm giác giống như chạm, nếm và ngửi, dần dần đưa chúng vào cuộc sống.
Cảm biến lần đầu tiên xuất hiện trong sản xuất công nghiệp, chủ yếu được sử dụng để nâng cao hiệu quả sản xuất. Tuy nhiên, với sự phát triển không ngừng của mạch tích hợp và thông tin công nghệ, cảm biến đã dần đa dạng hóa và mở rộng trên toàn cầu. Trong bối cảnh này, Internet-từng chỉ giới hạn trong các kết nối giữa con người-với-con người-giờ đây đã mở rộng và mở rộng sang Internet của mọi thứ. Các chuyên gia trong ngành dự đoán rằng đến năm 2020, thị trường IoT toàn cầu sẽ đạt hàng nghìn tỷ USD, đánh dấu cơ hội tăng trưởng lớn tiếp theo cho ngành truyền thông.
Trong lịch sử, công nghệ cảm biến đã phát triển qua ba thời đại riêng biệt: cảm biến cấu trúc, cảm biến trạng thái rắn{0}}và cảm biến thông minh. Sự tích hợp của công nghệ MEMS đã tiếp tục đẩy lĩnh vực cảm biến trở thành tâm điểm chú ý trên toàn cầu. Các khảo sát chỉ ra rằng cảm biến trong nước chủ yếu được ứng dụng trong điện tử ô tô, điện tử truyền thông, điện tử tiêu dùng (điện thoại thông minh và thiết bị đeo, v.v.) và thị trường sản xuất công nghiệp. Dựa trên cách sử dụng thị trường hiện tại, các cảm biến phổ biến ở Trung Quốc bao gồm cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến ánh sáng, cảm biến áp suất khí quyển và cảm biến trọng lực.
Các ứng dụng mới cho cảm biến là gì?
Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ thông tin, các cảm biến truyền thống chỉ có khả năng nhận biết các thông số môi trường không còn đáp ứng được nhu cầu phát triển. Trong bối cảnh đó, các loại cảm biến mới như cảm biến thông minh, cảm biến vận tốc góc, cảm biến tiệm cận và cảm biến sợi quang đã xuất hiện trên thị trường. Chúng được sử dụng như thế nào trong lĩnh vực thông tin?
Cảm biến thông minh:Có khả năng thu thập, xử lý và trao đổi thông tin, đây là những sản phẩm tích hợp cảm biến kết hợp với bộ vi xử lý. Chúng chủ yếu được sử dụng trong hệ thống tự động hóa công nghiệp và pin cho xe điện mới.
Cảm biến vận tốc góc:Chủ yếu sử dụng nguyên lý lực Coriolis, những cảm biến này đơn giản hóa cấu trúc và mạch điện của thiết bị. Chúng chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống định vị ô tô và các ứng dụng yêu cầu đo góc chính xác.
Cảm biến tiệm cận:Sử dụng công nghệ hồng ngoại, các cảm biến này phát hiện chướng ngại vật như khuôn mặt hoặc quần áo phía trước màn hình điện thoại thông qua tín hiệu hồng ngoại khi người dùng trả lời cuộc gọi hoặc đặt điện thoại vào túi. Điều này cho phép vô hiệu hóa màn hình cảm ứng, ngăn ngừa các thao tác vô tình.
Cảm biến sợi quang:Có tính năng chống ăn mòn, giảm thiểu ảnh hưởng từ phương tiện truyền thông và khả năng chống nhiễu điện từ mạnh. Chủ yếu được sử dụng trong máy photocopy và kiểm tra thiết bị đầu cuối tài chính.
Những thách thức trong phát triển ngành cảm biến
Khi cảm biến đóng vai trò ngày càng quan trọng trong công nghiệp, điện tử ô tô và thiết bị thông minh, các quốc gia đang chú trọng hơn vào sự tiến bộ của chúng. So với các nước có công nghệ tiên tiến như Mỹ, Nhật Bản và Đức, ngành cảm biến của Trung Quốc chủ yếu phải đối mặt với ba thách thức lớn:
Thứ nhất, nhận thức chưa đầy đủ về phát triển sản phẩm mới và sở hữu trí tuệ độc quyền. Cảm biến đòi hỏi độ chính xác và độ nhạy cao, tuy nhiên, hơn 90% sản phẩm cảm biến từ trung-đến{3}}cao cấp{4}}của Trung Quốc đều có nguồn gốc từ nước ngoài. Sự phụ thuộc lâu dài-này đã khiến ngành công nghiệp cảm biến trong nước luôn phải phụ thuộc vào các nhà cung cấp nước ngoài.
Thứ hai, tiêu chuẩn kỹ thuật sản phẩm không rõ ràng và công nghệ cốt lõi chưa đầy đủ. Trong R&D, việc thiếu các tiêu chuẩn kỹ thuật rõ ràng dẫn đến chất lượng cảm biến không nhất quán. Ngoài ra, việc tập trung không đầy đủ vào việc bồi dưỡng nhân tài đã dẫn đến sự khan hiếm các công nghệ cốt lõi, khiến các thị trường nước ngoài bị đàn áp lâu dài-.
Thứ ba, sự phân mảnh quá mức giữa các doanh nghiệp và khả năng cạnh tranh yếu. Sự phổ biến của nhiều-doanh nghiệp vừa và nhỏ (SME) cùng với sự khan hiếm của các doanh nghiệp lớn đã khiến thị trường cảm biến trong nước nhìn chung không đủ sức mạnh.