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(jià)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(duì)專利授權(quán)制造都有嚴(yán)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(dòng)向。
光纖通信傳感器
2015年，大深傳感器組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)，以光電傳感器為核心，從電路設(shè)計(jì)、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(shí)間，確立了以產(chǎn)品為基礎(chǔ)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(yùn)用中的核心痛點(diǎn)，從而推廣到更多應(yīng)用領(lǐng)域。
一是可以實(shí)現(xiàn)抗陽光設(shè)計(jì)，大深傳感器能夠在光照強(qiáng)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(diǎn)后，傳感器可以廣泛運(yùn)用于戶外停車場、城市路網(wǎng)等環(huán)境。
二是可以實(shí)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(yuǎn)檢測距離可達(dá)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(chǔ)、交通等超長領(lǐng)域應(yīng)用中。
三是實(shí)現(xiàn)了多通道光纖放大器。普通傳感器只有一個(gè)通道，只能檢測一個(gè)位置。而大深傳感器可以擁有8個(gè)通道，最多可相當(dāng)于8個(gè)傳感器同時(shí)作業(yè)，能檢測多個(gè)位置。這項(xiàng)技術(shù)極大程度降低了設(shè)備企業(yè)的原材料成本。
生物傳感器
中山大學(xué)青年學(xué)者謝曦，因“將光電傳感技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)交叉融合，為生物研究和醫(yī)學(xué)診療提供前沿工具”，謝曦入選《麻省理工評(píng)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(xì)胞微納芯片。科學(xué)家在篩選藥物的過程中，經(jīng)常需要向每一個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)胞注射藥物，并精準(zhǔn)地監(jiān)測效果，而體外細(xì)胞微納芯片則是給藥和監(jiān)測其藥物反應(yīng)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(dá)細(xì)胞，并精準(zhǔn)地監(jiān)測效果，每個(gè)細(xì)胞都需要插入數(shù)十個(gè)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(gè)納米針頭陣列。
謝曦做的這種“袖珍針板”是一種救命的科學(xué)儀器，能助力科學(xué)家進(jìn)行癌癥等疾病的藥物篩選。但在研發(fā)科研工具的同時(shí)，他還發(fā)覺，一些實(shí)際醫(yī)療場景中，需要能夠用于人體的電子傳感器，實(shí)時(shí)傳輸病人的健康情況，“我希望開發(fā)一種臨床應(yīng)用型技術(shù)，解決一些病人的需求”。
比如有些病人需要實(shí)時(shí)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(biāo)。
航天引力參考傳感器
作為“太極一號(hào)”上最重要的核心測量設(shè)備之一，引力參考傳感器由中國航天科技集團(tuán)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(xué)院長春光學(xué)與精密機(jī)械研究所合作研制。該項(xiàng)目也是510所“70后”“80后”“90后”三代航天人歷時(shí)近20年研究的靜電懸浮加速度測量技術(shù)首次在軌應(yīng)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(gè)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(yàn)證很難?！彼f，當(dāng)時(shí)，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(fù)摸索著做，完全是“白手起家”。
面對(duì)科學(xué)和工程技術(shù)上的新挑戰(zhàn)，510所沒有國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)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(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了克服1G重力的六自由度地面穩(wěn)定懸浮，該所這項(xiàng)技術(shù)當(dāng)時(shí)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(jì)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(yàn)證完全可靠，因此采用了更加復(fù)雜的數(shù)字反饋控制技術(shù)。
“太極一號(hào)”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(dá)到地球重力加速度的百億分之一量級(jí)，相當(dāng)于一只螞蟻推“太極一號(hào)”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(tái)受到的最微小的“擾動(dòng)”，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(dāng)于去遙遠(yuǎn)太空觸摸宇宙律動(dòng)的“脈搏”，傾聽“時(shí)光的漣漪”。
據(jù)悉，該項(xiàng)技術(shù)也是未來空間引力波探測、超高精度慣性導(dǎo)航、全球氣候及重力環(huán)境研究等重大和前沿空間科學(xué)研究和工程應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。510所引力參考傳感器的成功研制，也標(biāo)志著中國在此類最前沿的航天高精尖領(lǐng)域開始發(fā)力爭先。
海洋傳感器
近日，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“海洋環(huán)境安全保障”重點(diǎn)專項(xiàng)2021年度第一批項(xiàng)目綜合績效評(píng)價(jià)會(huì)議在青島舉行。國家海洋技術(shù)中心承擔(dān)的“船載海洋動(dòng)力環(huán)境要素傳感器產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目通過綜合績效評(píng)價(jià)。
專家組通過聽取匯報(bào)、審閱材料、現(xiàn)場驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，對(duì)項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)情況、考核指標(biāo)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(yīng)用及后續(xù)推廣、人才團(tuán)隊(duì)的培養(yǎng)建設(shè)和組織管理制度的建立完善等進(jìn)行了評(píng)價(jià)。經(jīng)過討論和質(zhì)詢，一致同意該項(xiàng)目通過綜合績效評(píng)價(jià)。
據(jù)介紹，自該項(xiàng)目實(shí)施以來，船載海洋環(huán)境動(dòng)力要素傳感器的產(chǎn)業(yè)化工作取得了重大進(jìn)展，產(chǎn)品不斷受到海事、航運(yùn)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(jī)構(gòu)等單位提供了多臺(tái)/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(dòng)力要素傳感器產(chǎn)品在氣象預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)、航運(yùn)、污染監(jiān)測、資源開發(fā)、海上救援、海洋工程和海洋科學(xué)研究領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，通過項(xiàng)目的實(shí)施，培養(yǎng)出了一支創(chuàng)新能力強(qiáng)、技術(shù)水平高、攻堅(jiān)實(shí)力雄厚的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。
文章來源：36氪，中國青年報(bào)，中國新聞網(wǎng)，中國自然資源報(bào)
原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_494684.html
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