據(jù)CCID數(shù)據(jù)顯示，2019年我國傳感器市場規(guī)模為2510.3億元，同比增長14.7%，呈逐年增長的趨勢。近年來，國家高度重視中國傳感器制造行業(yè)的發(fā)展，國產(chǎn)品牌開始逐漸搶占市場。但隨著大量本土品牌大打價格戰(zhàn)，制作粗糙、電路板混亂等質(zhì)量問題開始浮出水面。 誰能夠率先攻克核心技術(shù)，就意味著誰在搶占市場上更具優(yōu)勢。
但是高端傳感器一直都被國外大品牌控制，對專利授權(quán)制造都有嚴格的要求，國產(chǎn)想要替代，不僅需要攻克一道關(guān)卡，而是需要連破多道，由此可見傳感器國產(chǎn)化之路多么艱辛。想要跨越這些門檻也不是不可能，下面我們就來看看近年來我們在高端傳感器國產(chǎn)化研究的新動向。
光纖通信傳感器
2015年，大深傳感器組建研發(fā)團隊，以光電傳感器為核心，從電路設計、到模具開發(fā)，再到生產(chǎn)工藝等環(huán)節(jié)。大深傳感器用4年時間，確立了以產(chǎn)品為基礎的發(fā)展戰(zhàn)略，掌握了一系列關(guān)鍵技術(shù)。
目前大深傳感器已攻克光電、光纖等核心技術(shù)。2019年推出的幾款傳感器產(chǎn)品，可以解決傳統(tǒng)傳感器運用中的核心痛點，從而推廣到更多應用領域。
一是可以實現(xiàn)抗陽光設計，大深傳感器能夠在光照強度60000LUX（正午烈日直射）以上穩(wěn)定工作。由于光電傳感器依靠光束采集數(shù)據(jù)，受陽光直射干擾，傳統(tǒng)傳感器難以在戶外使用。因此解決這一痛點后，傳感器可以廣泛運用于戶外停車場、城市路網(wǎng)等環(huán)境。
二是可以實現(xiàn)長距離檢測。漫反射相同尺寸的情況下，大深傳感器最遠檢測距離可達2米。在目前市場上，歐姆龍E3Z-D62的最長距離為1m，松下CX-425為1.7m。長距離檢測技術(shù)的攻克，也將大深傳感器推廣到了物流倉儲、交通等超長領域應用中。
三是實現(xiàn)了多通道光纖放大器。普通傳感器只有一個通道，只能檢測一個位置。而大深傳感器可以擁有8個通道，最多可相當于8個傳感器同時作業(yè)，能檢測多個位置。這項技術(shù)極大程度降低了設備企業(yè)的原材料成本。
生物傳感器
中山大學青年學者謝曦，因“將光電傳感技術(shù)與生物醫(yī)學交叉融合，為生物研究和醫(yī)學診療提供前沿工具”，謝曦入選《麻省理工評論》“35歲以下科技創(chuàng)新35人”中國榜單。
謝曦成功研發(fā)了一種可用于藥物篩選的科研儀器——體外細胞微納芯片?？茖W家在篩選藥物的過程中，經(jīng)常需要向每一個實驗細胞注射藥物，并精準地監(jiān)測效果，而體外細胞微納芯片則是給藥和監(jiān)測其藥物反應的工具。
這是一種十分精密的生物電子傳感器。為了把藥物高效地送達細胞，并精準地監(jiān)測效果，每個細胞都需要插入數(shù)十個納米“針頭”，這些“針頭”安裝在直徑為幾百納米的電極上，密密麻麻的電極則安裝在直徑1平方厘米的微加工芯片上，小小的芯片形成一個納米針頭陣列。
謝曦做的這種“袖珍針板”是一種救命的科學儀器，能助力科學家進行癌癥等疾病的藥物篩選。但在研發(fā)科研工具的同時，他還發(fā)覺，一些實際醫(yī)療場景中，需要能夠用于人體的電子傳感器，實時傳輸病人的健康情況，“我希望開發(fā)一種臨床應用型技術(shù)，解決一些病人的需求”。
比如有些病人需要實時監(jiān)測心臟、血壓等情況，他就利用柔性電子材料制作成可穿戴傳感器，貼附于人體皮膚外，更便捷且連續(xù)地監(jiān)測心電、脈搏、血壓等生理指標。
航天引力參考傳感器
作為“太極一號”上最重要的核心測量設備之一，引力參考傳感器由中國航天科技集團有限公司五院五一〇所空間環(huán)境探測載荷中心為主，與中國科學院長春光學與精密機械研究所合作研制。該項目也是510所“70后”“80后”“90后”三代航天人歷時近20年研究的靜電懸浮加速度測量技術(shù)首次在軌應用。
510所空間環(huán)境載荷工程中心陳光鋒博士是第一代參與靜電懸浮微重力測量技術(shù)的骨干人員之一。“這個研究國家之前沒做過，510所國內(nèi)首先做，難度很大，尤其在地面上性能驗證很難。”他說，當時，資料十分有限，從建模、分析、懸浮、系統(tǒng)敏感結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、精密測量系統(tǒng)都是自己反復摸索著做，完全是“白手起家”。
面對科學和工程技術(shù)上的新挑戰(zhàn)，510所沒有國內(nèi)經(jīng)驗可借鑒，只能刻苦攻關(guān)，打通技術(shù)路線，攻克難題。2008年，510所科研團隊實現(xiàn)了克服1G重力的六自由度地面穩(wěn)定懸浮，該所這項技術(shù)當時屬國內(nèi)首創(chuàng)，測量精度是地球重力加速度的一億分之一。
然而，慣性傳感器的要求與前期的靜電懸浮加速度計技術(shù)有區(qū)別，“上天”前，不僅先要“浮”起來，還必須做到地面懸浮驗證完全可靠，因此采用了更加復雜的數(shù)字反饋控制技術(shù)。
“太極一號”第一階段在軌測試和數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，510所主研的引力參考傳感器測量精度達到地球重力加速度的百億分之一量級，相當于一只螞蟻推“太極一號”產(chǎn)生的加速度。
引力參考傳感器可以監(jiān)測到衛(wèi)星平臺受到的最微小的“擾動”，比如來自太陽光照的微弱壓力、來自太空里極其稀薄氣體的阻力，甚至是來自地球?qū)πl(wèi)星的反向輻照壓力，相當于去遙遠太空觸摸宇宙律動的“脈搏”，傾聽“時光的漣漪”。
據(jù)悉，該項技術(shù)也是未來空間引力波探測、超高精度慣性導航、全球氣候及重力環(huán)境研究等重大和前沿空間科學研究和工程應用領域的關(guān)鍵技術(shù)。510所引力參考傳感器的成功研制，也標志著中國在此類最前沿的航天高精尖領域開始發(fā)力爭先。
海洋傳感器
近日，國家重點研發(fā)計劃“海洋環(huán)境安全保障”重點專項2021年度第一批項目綜合績效評價會議在青島舉行。國家海洋技術(shù)中心承擔的“船載海洋動力環(huán)境要素傳感器產(chǎn)業(yè)化”項目通過綜合績效評價。
專家組通過聽取匯報、審閱材料、現(xiàn)場驗收等環(huán)節(jié)，對項目目標的實現(xiàn)情況、考核指標的完成情況、攻克的關(guān)鍵技術(shù)難題、創(chuàng)新性研究成果的示范應用及后續(xù)推廣、人才團隊的培養(yǎng)建設和組織管理制度的建立完善等進行了評價。經(jīng)過討論和質(zhì)詢，一致同意該項目通過綜合績效評價。
據(jù)介紹，自該項目實施以來，船載海洋環(huán)境動力要素傳感器的產(chǎn)業(yè)化工作取得了重大進展，產(chǎn)品不斷受到海事、航運和相關(guān)科研單位的關(guān)注。國家海洋技術(shù)中心向我國科研院所、海洋調(diào)查機構(gòu)等單位提供了多臺/套產(chǎn)品開展試用，產(chǎn)品質(zhì)量和使用效果得到了用戶的充分肯定。系列化的船載海洋環(huán)境動力要素傳感器產(chǎn)品在氣象預報、防災減災、航運、污染監(jiān)測、資源開發(fā)、海上救援、海洋工程和海洋科學研究領域有廣闊的應用前景，通過項目的實施，培養(yǎng)出了一支創(chuàng)新能力強、技術(shù)水平高、攻堅實力雄厚的技術(shù)團隊。
文章來源：36氪，中國青年報，中國新聞網(wǎng)，中國自然資源報
原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_494684.html
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