Super! Uitgebreide samenvatting van sensorkennis

Sensor, in het Engels ook wel Sensor of Transducer genoemd, wordt in de New Webster Dictionary gedefinieerd als: "Een apparaat dat stroom ontvangt van het ene systeem en gewoonlijk stroom naar een tweede systeem in een andere vorm stuurt." Volgens deze definitie is de functie van een sensor het omzetten van de ene vorm van energie in een andere vorm van energie, dus veel wetenschappers gebruiken ook "transducer" om naar "sensor" te verwijzen.

Een sensor is een detectieapparaat, meestal samengesteld uit gevoelige elementen en conversie-elementen, dat informatie kan meten en gebruikers in staat stelt informatie waar te nemen. Door middel van transformatie worden de gegevens of waarde-informatie in de sensor omgezet in een elektrisch signaal of een andere vereiste vorm van uitvoer om te voldoen aan de eisen van informatieoverdracht, verwerking, opslag, weergave, registratie en controle.

01. Geschiedenis van sensorontwikkeling

In 1883 werd 's werelds eerste thermostaat officieel gelanceerd, en deze werd gemaakt door een uitvinder genaamd Warren S. Johnson. Deze thermostaat kan de temperatuur met een bepaalde mate van nauwkeurigheid handhaven, wat het gebruik van sensoren en detectietechnologie is. In die tijd was het een zeer krachtige technologie.

Eind jaren veertig kwam de eerste infraroodsensor uit. Vervolgens werden er continu veel sensoren ontwikkeld. Tot nu toe zijn er ruim 35.000 soorten sensoren in de wereld, die zeer complex zijn qua aantal en gebruik. Er kan worden gezegd dat het nu de warmste periode is voor sensoren en sensortechnologie.

In 1987 begon ADI (Analog Devices) te investeren in het onderzoek en de ontwikkeling van een nieuwe sensor. Deze sensor is anders dan andere. Het heet MEMS-sensor, een nieuw type sensor vervaardigd met behulp van micro-elektronica en microbewerkingstechnologie. Vergeleken met traditionele sensoren heeft het de kenmerken van klein formaat, lichtgewicht, lage kosten, laag stroomverbruik, hoge betrouwbaarheid, geschikt voor massaproductie, gemakkelijke integratie en intelligentisering. ADI is het eerste bedrijf in de sector dat MEMS-onderzoek en -ontwikkeling doet.

In 1991 bracht ADI het eerste High-g MEMS-apparaat op de markt, dat voornamelijk wordt gebruikt voor het monitoren van botsingen met airbags in auto's. Daarna werden veel MEMS-sensoren op grote schaal ontwikkeld en gebruikt in precisie-instrumenten zoals mobiele telefoons, elektrische lampen en detectie van watertemperatuur. In 2010 waren er wereldwijd ongeveer 600 eenheden bezig met onderzoek, ontwikkeling en productie van MEMS.

02. Drie fasen van de ontwikkeling van sensortechnologie

Fase 1: vóór 1969

Voornamelijk gemanifesteerd als structurele sensoren. Structurele sensoren gebruiken veranderingen in structurele parameters om signalen te detecteren en om te zetten. Bijvoorbeeld: weerstandsreksensoren, die veranderingen in weerstand gebruiken wanneer metalen materialen elastische vervorming ondergaan om elektrische signalen om te zetten.

Fase 2: Ongeveer 20 jaar na 1969

Halfgeleidersensoren, die zich in de jaren zeventig begonnen te ontwikkelen, zijn samengesteld uit vaste componenten zoals halfgeleiders, diëlektrica en magnetische materialen, en zijn gemaakt met behulp van bepaalde eigenschappen van materialen. Bijvoorbeeld: het gebruik van thermo-elektrisch effect, Hall-effect en lichtgevoeligheidseffect om respectievelijk thermokoppelsensoren, Hall-sensoren en fotosensoren te maken.

Eind jaren zeventig, met de ontwikkeling van integratietechnologie, moleculaire synthesetechnologie, micro-elektronicatechnologie en computertechnologie, ontstonden geïntegreerde sensoren.

Geïntegreerde sensoren omvatten 2 typen: integratie van de sensor zelf en integratie van de sensor en daaropvolgende circuits. Dit type sensor heeft voornamelijk de kenmerken van lage kosten, hoge betrouwbaarheid, goede prestaties en flexibele interface.

Geïntegreerde sensoren ontwikkelen zich zeer snel en zijn nu goed voor ongeveer tweederde van de sensormarkt. Ze ontwikkelen zich in de richting van lage prijzen, multifunctioneel en serialisatie.

De derde fase: verwijst doorgaans naar het einde van de 20e eeuw tot het heden

De zogenaamde intelligente sensor verwijst naar zijn vermogen om gegevens te detecteren, zelf te diagnosticeren, te verwerken en zich aan te passen aan externe informatie. Het is het product van de combinatie van microcomputertechnologie en detectietechnologie.

In de jaren tachtig begonnen intelligente sensoren zich net te ontwikkelen. In die tijd was intelligent meten vooral gebaseerd op microprocessors. Het sensorsignaalconditioneringscircuit, de microcomputer, het geheugen en de interface werden in een chip geïntegreerd, waardoor de sensor een zekere mate van kunstmatige intelligentie kreeg.

In de jaren negentig werd de intelligente meettechnologie verder verbeterd en werd intelligentie gerealiseerd op het eerste niveau van de sensor, waardoor deze een zelfdiagnosefunctie, een geheugenfunctie, een multiparametermeetfunctie en een netwerkcommunicatiefunctie kreeg.

03. Soorten sensoren

Momenteel is er een gebrek aan internationale standaarden en normen in de wereld en zijn er geen gezaghebbende standaardtypen sensoren geformuleerd. Ze kunnen alleen worden onderverdeeld in eenvoudige fysieke sensoren, chemische sensoren en biosensoren.

Fysieke sensoren omvatten bijvoorbeeld: geluid, kracht, licht, magnetisme, temperatuur, vochtigheid, elektriciteit, straling, enz.; chemische sensoren zijn onder andere: diverse gassensoren, zuur-base pH-waarde, ionisatie, polarisatie, chemische adsorptie, elektrochemische reactie, etc.; biologische sensoren omvatten: enzymelektroden en bio-elektriciteit als mediator, enz. De causale relatie tussen productgebruik en vormingsproces is met elkaar verweven, en het is moeilijk om ze strikt te classificeren.

Op basis van de classificatie en naamgeving van sensoren zijn er hoofdzakelijk de volgende typen:

(1) Volgens het conversieprincipe kunnen ze worden onderverdeeld in fysieke sensoren, chemische sensoren en biologische sensoren.

(2) Volgens de detectie-informatie van de sensor kunnen ze worden onderverdeeld in akoestische sensoren, lichtsensoren, thermische sensoren, krachtsensoren, magnetische sensoren, gassensoren, vochtigheidssensoren, druksensoren, ionensensoren en stralingssensoren.

(3) Afhankelijk van de voedingsmethode kunnen ze worden onderverdeeld in actieve of passieve sensoren.

(4) Afhankelijk van hun uitgangssignalen kunnen ze worden onderverdeeld in analoge uitgang, digitale uitgang en schakelsensoren.

(5) Afhankelijk van de materialen die in sensoren worden gebruikt, kunnen ze worden onderverdeeld in: halfgeleidermaterialen; kristal materialen; keramische materialen; organische composietmaterialen; metalen materialen; polymere materialen; supergeleidende materialen; optische vezelmaterialen; nanomaterialen en andere sensoren.

(6) Afhankelijk van de energieconversie kunnen ze worden onderverdeeld in energieconversiesensoren en energiecontrolesensoren.

(7) Afhankelijk van hun productieproces kunnen ze worden onderverdeeld in mechanische verwerkingstechnologie; samengestelde en geïntegreerde technologie; dunne film- en dikke filmtechnologie; keramische sintertechnologie; MEMS-technologie; elektrochemische technologie en andere sensoren.

Er zijn ongeveer 26.000 soorten sensoren die wereldwijd op de markt zijn gebracht. mijn land telt al ongeveer 14.000 soorten, waarvan de meeste conventionele soorten en variëteiten zijn; er kunnen meer dan 7.000 soorten op de markt worden gebracht, maar er zijn nog steeds tekorten en hiaten in speciale variëteiten zoals medisch, wetenschappelijk onderzoek, microbiologie en chemische analyse, en er is veel ruimte voor technologische innovatie.

04. Functies van sensoren

De functies van sensoren worden meestal vergeleken met de vijf belangrijkste sensorische organen van de mens:

Lichtgevoelige sensoren - zicht

Akoestische sensoren - gehoor

Gassensoren - geur

Chemische sensoren - smaak

Drukgevoelige, temperatuurgevoelige vloeistofsensoren - aanraking

①Fysieke sensoren: gebaseerd op fysieke effecten zoals kracht, hitte, licht, elektriciteit, magnetisme en geluid;

②Chemische sensoren: gebaseerd op de principes van chemische reacties;

③Biologische sensoren: gebaseerd op moleculaire herkenningsfuncties zoals enzymen, antilichamen en hormonen.

In het computertijdperk hebben mensen het probleem van hersensimulatie opgelost, wat gelijk staat aan het gebruik van 0 en 1 om informatie te digitaliseren en het gebruik van Booleaanse logica om problemen op te lossen; nu is het post-computertijdperk en we beginnen de vijf zintuigen te simuleren.

Maar het simuleren van de vijf zintuigen van een persoon is slechts een levendigere term voor sensoren. Bij de relatief volwassen sensortechnologie zijn nog steeds de fysieke grootheden zoals kracht, versnelling, druk, temperatuur etc. vaak gebruikt bij industriële metingen. Voor echte menselijke zintuigen, waaronder zicht, gehoor, aanraking, geur en smaak, zijn de meeste niet erg volwassen vanuit het perspectief van sensoren.

Visie en gehoor kunnen worden beschouwd als fysieke grootheden, die relatief goed zijn, terwijl aanraking relatief slecht is. Wat geur en smaak betreft, aangezien deze het meten van biochemische hoeveelheden met zich meebrengen, is het werkingsmechanisme relatief complex en nog lang niet in het stadium van technische volwassenheid.

De markt voor sensoren wordt feitelijk gedreven door toepassingen. In de chemische industrie is de markt voor druk- en flowsensoren bijvoorbeeld behoorlijk groot; in de auto-industrie is de markt voor sensoren zoals rotatiesnelheid en acceleratie erg groot. Acceleratiesensoren op basis van micro-elektromechanische systemen (MEMS) zijn nu relatief volwassen in technologie en hebben in grote mate bijgedragen aan de vraag voor de auto-industrie.

Voordat het concept van sensoren "opdook", waren er eigenlijk sensoren in vroege meetinstrumenten, maar ze verschenen als onderdeel van de hele reeks instrumenten. Daarom heette het leerboek dat vóór 1980 sensoren in China introduceerde "Elektrische metingen van niet-elektrische grootheden".

De opkomst van het concept van sensoren is feitelijk het resultaat van de geleidelijke modularisering van meetinstrumenten. Sindsdien zijn sensoren gescheiden van het gehele instrumentsysteem en bestudeerd, geproduceerd en verkocht als een functioneel apparaat.

05. Algemene professionele termen voor sensoren

Naarmate sensoren blijven groeien en zich ontwikkelen, krijgen we er een beter inzicht in. De volgende 30 veel voorkomende termen worden samengevat:

1. Bereik: het algebraïsche verschil tussen de boven- en ondergrens van het meetbereik.

2. Nauwkeurigheid: de mate van consistentie tussen het meetresultaat en de werkelijke waarde.

3. Meestal samengesteld uit gevoelige elementen en conversie-elementen:

Gevoelige elementen verwijzen naar het deel van de sensor dat direct op de gemeten waarde kan reageren (of erop kan reageren).

Conversie-elementen verwijzen naar het deel van de sensor dat de gemeten waarde die door het gevoelige element wordt waargenomen (of gereageerd) kan omzetten in een elektrisch signaal voor verzending en (of) meting.

Wanneer de uitvoer een gespecificeerd standaardsignaal is, wordt dit een zender genoemd.

4. Meetbereik: het bereik van meetwaarden binnen de toegestane foutgrens.

5. Herhaalbaarheid: de mate van consistentie tussen de resultaten van meerdere opeenvolgende metingen van dezelfde gemeten grootheid onder alle volgende omstandigheden:

Dezelfde meetpartij, dezelfde waarnemer, hetzelfde meetinstrument, dezelfde locatie, dezelfde gebruiksomstandigheden en herhaling binnen een kort tijdsbestek.

6. Resolutie: De minimale verandering in de gemeten grootheid die de sensor binnen het opgegeven meetbereik kan detecteren.

7. Drempel: De minimale verandering in de gemeten grootheid die ertoe kan leiden dat de sensoruitvoer een meetbare verandering produceert.

8. Nulpositie: de toestand die de absolute waarde van de output tot het minimum maakt, zoals de evenwichtstoestand.

9. Lineariteit: De mate waarin de ijkcurve consistent is met een bepaalde grens.

10. Niet-lineariteit: De mate waarin de kalibratiecurve afwijkt van een bepaalde gespecificeerde rechte lijn.

11. Stabiliteit op lange termijn: het vermogen van de sensor om de tolerantie binnen een bepaalde tijd te handhaven.

12. Natuurlijke frequentie: De vrije (geen externe kracht) oscillatiefrequentie van de sensor wanneer er geen weerstand is.

13. Reactie: Het kenmerk van de gemeten grootheid die verandert tijdens de uitvoer.

14. Gecompenseerd temperatuurbereik: Het temperatuurbereik dat wordt gecompenseerd voor de sensor om de nulbalans binnen het bereik en de gespecificeerde limieten te handhaven.

15. Kruip: De verandering in de output binnen een bepaalde tijd wanneer de omgevingscondities van de gemeten machine constant blijven.

16. Isolatieweerstand: Tenzij anders gespecificeerd, verwijst dit naar de weerstandswaarde gemeten tussen de gespecificeerde isolatiedelen van de sensor wanneer de gespecificeerde gelijkspanning wordt aangelegd bij kamertemperatuur.

17. Excitatie: de externe energie (spanning of stroom) die wordt toegepast om de sensor goed te laten werken.

18. Maximale excitatie: De maximale waarde van de excitatiespanning of -stroom die onder binnenomstandigheden op de sensor kan worden toegepast.

19. Ingangsimpedantie: de impedantie gemeten aan de ingangszijde van de sensor wanneer de uitgangszijde kortgesloten is.

20. Output: De hoeveelheid elektriciteit die door de sensor wordt opgewekt en die een functie is van de extern gemeten grootheid.

21. Uitgangsimpedantie: de impedantie gemeten aan de uitgangszijde van de sensor wanneer de ingangszijde kortgesloten is.

22. Nul-output: De output van de sensor wanneer de toegepaste gemeten grootheid nul is onder stedelijke omstandigheden.

23. Hysterese: Het maximale verschil in de output wanneer de gemeten waarde binnen het gespecificeerde bereik stijgt of daalt.

24. Vertraging: De tijdsvertraging van de verandering van het uitgangssignaal ten opzichte van de verandering van het ingangssignaal.

25. Drift: De hoeveelheid verandering in de sensoruitvoer die geen verband houdt met de meting binnen een bepaald tijdsinterval.

26. Nuldrift: De verandering in de nulopbrengst op een bepaald tijdsinterval en onder binnenomstandigheden.

27. Gevoeligheid: de verhouding tussen de toename van de sensoruitvoer en de overeenkomstige toename van de invoer.

28. Gevoeligheidsdrift: De verandering in de helling van de kalibratiecurve veroorzaakt door de verandering in gevoeligheid.

29. Thermische gevoeligheidsdrift: De gevoeligheidsdrift veroorzaakt door de verandering in gevoeligheid.

30. Thermische nuldrift: De nuldrift veroorzaakt door de verandering in de omgevingstemperatuur.

06. Toepassingsgebieden van sensoren

Sensoren zijn een veelgebruikt detectieapparaat dat wordt gebruikt in milieumonitoring, verkeersbeheer, medische gezondheidszorg, landbouw en veeteelt, brandveiligheid, productie, lucht- en ruimtevaart, elektronische producten en andere gebieden. Het kan de gemeten informatie waarnemen en kan de waargenomen informatie omzetten in elektrische signalen of andere vereiste vormen van informatie-uitvoer volgens bepaalde regels om te voldoen aan de vereisten van informatieoverdracht, verwerking, opslag, weergave, opname en controle.

①Industriële controle: industriële automatisering, robotica, testinstrumenten, auto-industrie, scheepsbouw, enz.

Industriële besturingstoepassingen worden op grote schaal gebruikt, zoals verschillende sensoren die worden gebruikt in de autoproductie, productprocescontrole, industriële machines, speciale apparatuur en geautomatiseerde productieapparatuur, enz., die procesvariabelen meten (zoals temperatuur, vloeistofniveau, druk, stroom, enz.), elektronische kenmerken (stroom, spanning, enz.) en fysieke grootheden (beweging, snelheid, belasting en intensiteit) meten, en traditionele nabijheids-/positioneringssensoren ontwikkelen zich snel.

Tegelijkertijd kunnen slimme sensoren de beperkingen van de natuurkunde en materiaalkunde doorbreken door mensen en machines met elkaar te verbinden en software en big data-analyse te combineren, en zullen ze de manier veranderen waarop de wereld werkt. In de visie van Industrie 4.0 worden end-to-end sensoroplossingen en -diensten nieuw leven ingeblazen op de productielocatie. Het bevordert slimmere besluitvorming, verbetert de operationele efficiëntie, verhoogt de productie, verbetert de technische efficiëntie en verbetert de bedrijfsprestaties aanzienlijk.

②Elektronische producten: slimme wearables, communicatie-elektronica, consumentenelektronica, enz.

Sensoren worden vooral gebruikt in slimme wearables en 3C-elektronica in elektronische producten, en mobiele telefoons nemen het grootste aandeel in het toepassingsgebied voor hun rekening. De substantiële groei van de productie van mobiele telefoons en de voortdurende toename van nieuwe mobiele telefoonfuncties hebben kansen en uitdagingen voor de sensormarkt met zich meegebracht. Door het toenemende marktaandeel van mobiele telefoons met kleurenscherm en cameratelefoons is het aandeel sensortoepassingen op dit gebied toegenomen.

Bovendien zullen ultrasone sensoren die worden gebruikt in groepstelefoons en draadloze telefoons, magnetische veldsensoren die worden gebruikt in magnetische opslagmedia, enz. een sterke groei kennen.

In termen van draagbare toepassingen zijn sensoren essentiële componenten.

Fitnesstrackers en slimme horloges worden bijvoorbeeld geleidelijk een dagelijks levensstijlapparaat dat ons helpt ons activiteitenniveau en fundamentele gezondheidsparameters bij te houden. In feite zit er veel technologie in die kleine apparaatjes die om de pols worden gedragen om mensen te helpen het activiteitenniveau en de gezondheid van het hart te meten.

Elke typische fitnessarmband of smartwatch heeft ongeveer 16 ingebouwde sensoren. Afhankelijk van de prijs kunnen sommige producten meer hebben. Deze sensoren vormen samen met andere hardwarecomponenten (zoals batterijen, microfoons, displays, luidsprekers etc.) en krachtige high-end software een fitnesstracker of smartwatch.

Tegenwoordig breidt het toepassingsgebied van draagbare apparaten zich uit van externe horloges, brillen, schoenen, enz. naar een breder gebied, zoals elektronische huid, enz.

③ Luchtvaart en militair: ruimtevaarttechnologie, militaire techniek, ruimteverkenning, enz.

In de luchtvaart zijn de veiligheid en betrouwbaarheid van geïnstalleerde componenten extreem hoog. Dit geldt vooral voor sensoren die op verschillende plaatsen worden gebruikt.

Wanneer een raket bijvoorbeeld opstijgt, creëert de lucht enorme druk en krachten op het raketoppervlak en het lichaam van de raket vanwege de zeer hoge startsnelheid (meer dan Mach 4 of 3000 mph), waardoor een extreem barre omgeving ontstaat. Daarom zijn druksensoren nodig om deze krachten te monitoren en ervoor te zorgen dat ze binnen de ontwerpgrenzen van het lichaam blijven. Tijdens het opstijgen worden de druksensoren blootgesteld aan de lucht die over het oppervlak van de raket stroomt, waardoor gegevens worden gemeten. Deze gegevens worden ook gebruikt als leidraad voor toekomstige carrosserieontwerpen om deze betrouwbaarder, strakker en veiliger te maken. Als er iets misgaat, worden de gegevens van de druksensoren bovendien een uiterst belangrijk analyse-instrument.

Bij de assemblage van vliegtuigen kunnen sensoren bijvoorbeeld zorgen voor contactloze meting van klinknagelgaten, en er zijn verplaatsings- en positiesensoren die kunnen worden gebruikt om het landingsgestel, de vleugelcomponenten, de romp en de motoren van vliegtuigmissies te meten, wat betrouwbare en nauwkeurige metingen kan opleveren. bepaling van meetwaarden.

④ Thuisleven: smart home, huishoudelijke apparaten, enz.

De geleidelijke popularisering van draadloze sensornetwerken heeft de snelle ontwikkeling van informatieapparatuur en netwerktechnologie bevorderd. De belangrijkste uitrusting van thuisnetwerken is uitgebreid van een enkele machine naar meerdere huishoudelijke apparaten. Het slimme thuisnetwerkcontroleknooppunt op basis van draadloze sensornetwerken biedt een basisplatform voor de verbinding van interne en externe netwerken in huis en de verbinding van informatieapparatuur en apparatuur tussen interne netwerken.

Het inbedden van sensorknooppunten in huishoudelijke apparaten en deze via draadloze netwerken met internet verbinden, zal mensen een comfortabelere, handigere en humanere slimme thuisomgeving bieden. Het systeem voor bewaking op afstand kan worden gebruikt om huishoudelijke apparaten op afstand te bedienen, en de veiligheid van het gezin kan op elk moment worden bewaakt via beelddetectieapparatuur. Het sensornetwerk kan worden gebruikt om een ​​slimme kleuterschool op te zetten, de vroege onderwijsomgeving van kinderen te monitoren en het activiteitentraject van kinderen te volgen.

⑤ Verkeersmanagement: transport, stadsvervoer, slimme logistiek, enz.

Bij verkeersbeheer kan het draadloze sensornetwerksysteem dat aan beide zijden van de weg is geïnstalleerd, worden gebruikt om de wegomstandigheden, wateraccumulatieomstandigheden en weggeluid, stof, gas en andere parameters in realtime te bewaken om het doel van wegbescherming te bereiken, milieubescherming en bescherming van de gezondheid van voetgangers.

Intelligent Transportation System (ITS) is een nieuw type transportsysteem ontwikkeld op basis van het traditionele transportsysteem. Het integreert informatie-, communicatie-, controle- en computertechnologie en andere moderne communicatietechnologieën op het gebied van transport, en combineert op organische wijze "mensen-voertuig-wegomgeving". Het toevoegen van een draadloze sensornetwerktechnologie aan de bestaande transportfaciliteiten zal in staat zijn om de problemen van veiligheid, soepelheid, energiebesparing en milieubescherming die het moderne transport teisteren fundamenteel te verlichten, en tegelijkertijd de efficiëntie van transportwerkzaamheden te verbeteren.

⑥ Milieumonitoring: milieumonitoring en -voorspelling, weertests, hydrologische tests, energiemilieubescherming, aardbevingstests, enz.

Op het gebied van monitoring en voorspelling van het milieu kunnen draadloze sensornetwerken worden gebruikt voor het monitoren van de irrigatieomstandigheden van gewassen, de luchtomstandigheden in de bodem, het milieu en de migratieomstandigheden van vee en pluimvee, draadloze bodemecologie, monitoring van grote oppervlakten, enz., en kunnen worden gebruikt voor planetaire verkenning, meteorologisch en geografisch onderzoek, monitoring van overstromingen, enz. Op basis van draadloze sensornetwerken kunnen regenval, rivierwaterniveau en bodemvocht worden gemonitord via verschillende sensoren, en plotselinge overstromingen kunnen worden voorspeld om de ecologische diversiteit te beschrijven, waardoor ecologische monitoring van dierlijke habitats. De complexiteit van populaties kan ook worden bestudeerd door vogels, kleine dieren en insecten te volgen.

Omdat mensen meer aandacht besteden aan de kwaliteit van het milieu, hebben mensen bij het daadwerkelijke milieutestproces vaak analytische apparatuur en instrumenten nodig die gemakkelijk mee te nemen zijn en een continue dynamische monitoring van meerdere testobjecten kunnen realiseren. Met behulp van nieuwe sensortechnologie kan aan bovenstaande behoeften worden voldaan.

Bij het monitoren van de atmosfeer zijn bijvoorbeeld nitriden, sulfiden enz. verontreinigende stoffen die de productie en het leven van mensen ernstig beïnvloeden.

Van de stikstofoxiden is SO2 de belangrijkste oorzaak van zure regen en zure nevel. Hoewel traditionele methoden het SO2-gehalte kunnen meten, is de methode ingewikkeld en niet nauwkeurig genoeg. Onlangs hebben onderzoekers ontdekt dat specifieke sensoren sulfieten kunnen oxideren, en dat een deel van de zuurstof zal worden verbruikt tijdens het oxidatieproces, waardoor de opgeloste zuurstof in de elektrode zal afnemen en een stroomeffect zal ontstaan. Door het gebruik van sensoren kan de waarde van het sulfietgehalte effectief worden bepaald, wat niet alleen snel maar ook zeer betrouwbaar is.

Voor nitriden kunnen stikstofoxidesensoren worden gebruikt voor monitoring. Het principe van stikstofoxidesensoren is om zuurstofelektroden te gebruiken om een ​​specifieke bacterie te genereren die nitrieten verbruikt, en om het gehalte aan stikstofoxiden te berekenen door de verandering in de opgeloste zuurstofconcentratie te berekenen. Omdat de gegenereerde bacteriën nitraat als energie gebruiken, en alleen dit nitraat als energie gebruiken, is het uniek in het daadwerkelijke toepassingsproces en zal het geen last hebben van interferentie van andere stoffen. Sommige buitenlandse onderzoekers hebben diepgaander onderzoek gedaan volgens het membraanprincipe en hebben indirect de zeer lage concentratie NO2 in de lucht gemeten.

⑦ Medische gezondheid: medische diagnose, medische gezondheid, gezondheidszorg, enz.

Veel medische onderzoeksinstellingen in binnen- en buitenland, waaronder internationaal gerenommeerde reuzen uit de medische industrie, hebben belangrijke vooruitgang geboekt bij de toepassing van sensortechnologie in de medische sector.

Het Georgia Institute of Technology in de Verenigde Staten ontwikkelt bijvoorbeeld een in-body embedded sensor met druksensoren en draadloze communicatiecircuits. Het apparaat is samengesteld uit geleidend metaal en een isolerende film, die drukveranderingen kan detecteren op basis van de frequentieveranderingen van het resonantiecircuit, en zal oplossen in lichaamsvloeistoffen nadat het zijn rol heeft gespeeld.

De afgelopen jaren zijn draadloze sensornetwerken op grote schaal gebruikt in medische systemen en gezondheidszorg, zoals het monitoren van verschillende fysiologische gegevens van het menselijk lichaam, het volgen en monitoren van de acties van artsen en patiënten in ziekenhuizen, en het geneesmiddelenbeheer in ziekenhuizen.

⑧ Brandveiligheid: grote werkplaatsen, magazijnbeheer, luchthavens, stations, dokken, veiligheidsmonitoring van grote industrieparken, enz.

Als gevolg van de voortdurende reparatie van gebouwen kunnen er veiligheidsrisico's ontstaan. Hoewel incidentele kleine trillingen in de aardkorst mogelijk geen zichtbare schade veroorzaken, kunnen er wel scheuren in de pilaren ontstaan, waardoor het gebouw bij de volgende aardbeving kan instorten. Bij inspecties met traditionele methoden is vaak de sluiting van het gebouw gedurende enkele maanden nodig, terwijl slimme gebouwen uitgerust met sensornetwerken managementafdelingen hun statusinformatie kunnen doorgeven en automatisch een reeks zelfreparatiewerkzaamheden kunnen uitvoeren op basis van prioriteit.

Met de voortdurende vooruitgang van de samenleving is het concept van veilige productie diep geworteld in de harten van de mensen, en de eisen van mensen voor veilige productie worden steeds hoger. In de bouwsector, waar veel ongelukken gebeuren, is het garanderen van de persoonlijke veiligheid van bouwvakkers en het behoud van bouwmaterialen, uitrusting en andere eigendommen op de bouwplaats de topprioriteit van bouweenheden.

⑨Landbouw en veeteelt: modernisering van de landbouw, veeteelt, enz.

Landbouw is een ander belangrijk gebied voor het gebruik van draadloze sensornetwerken.

Sinds de implementatie van het "Precisiemanagementsysteem voor de productie van voordelige gewassen in het noordwesten" zijn bijvoorbeeld speciaal technisch onderzoek, systeemintegratie en typische toepassingsdemonstraties voornamelijk uitgevoerd voor de dominante landbouwproducten in de westelijke regio, zoals appels, kiwi's, salvia miltiorrhiza, meloenen, tomaten en andere belangrijke gewassen, evenals de kenmerken van de droge en regenachtige ecologische omgeving in het westen, en de draadloze sensornetwerktechnologie is met succes toegepast op precisielandbouwproductie. Deze geavanceerde technologie van het sensornetwerk dat de groeiomgeving van gewassen in realtime verzamelt, wordt toegepast op de landbouwproductie en biedt nieuwe technische ondersteuning voor de ontwikkeling van de moderne landbouw.

⑩Andere gebieden: monitoring van complexe machines, laboratoriummonitoring, enz.

Draadloos sensornetwerk is een van de hot topics in het huidige informatieveld, waarmee in bijzondere omgevingen signalen kunnen worden verzameld, verwerkt en verzonden; het draadloze temperatuur- en vochtigheidssensornetwerk is gebaseerd op de PIC-microcontroller, en het hardwarecircuit van het temperatuur- en vochtigheidssensornetwerkknooppunt is ontworpen met behulp van de geïntegreerde vochtigheidssensor en de digitale temperatuursensor, en communiceert met het controlecentrum via de draadloze transceivermodule , zodat het systeemsensorknooppunt een laag stroomverbruik, betrouwbare datacommunicatie, goede stabiliteit en hoge communicatie-efficiëntie heeft, die op grote schaal kan worden gebruikt bij omgevingsdetectie.