【導讀】幾(ji)乎(hu)所(suo)有(you)輔(fu)助(zhu)人(ren)類(lei)日(ri)常(chang)活(huo)動(dong)的(de)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)都(dou)離(li)不(bu)開(kai)傳(chuan)感(gan)器(qi)。傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)監(jian)測(ce)人(ren)體(ti)重(zhong)要(yao)體(ti)征(zheng)
，並(bing)檢(jian)測(ce)異(yi)常(chang)情(qing)況(kuang)。在(zai)汽(qi)車(che)領(ling)域(yu)，傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)用(yong)於(yu)識(shi)別(bie)交(jiao)通(tong)標(biao)誌(zhi)
、探tan測ce障zhang礙ai物wu和he警jing告gao車che道dao偏pian離li，助zhu力li實shi現xian自zi動dong駕jia駛shi。未wei來lai，用yong戶hu與yu所suo有you智zhi能neng設she備bei的de簡jian單dan交jiao互hu都dou可ke通tong過guo傳chuan感gan器qi實shi現xian。本ben文wen將jiang深shen入ru分fen析xi傳chuan感gan器qi在zai汽qi車che
、醫療保健和工業機器人等領域的新興趨勢和未來應用方向
，以及在操作和安全方麵取得的進展。

配備傳感器的現代設備無需手動按鍵
，可根據傳感器輸入的信息自動運行。

幾(ji)乎(hu)所(suo)有(you)輔(fu)助(zhu)人(ren)類(lei)日(ri)常(chang)活(huo)動(dong)的(de)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)都(dou)離(li)不(bu)開(kai)傳(chuan)感(gan)器(qi)。傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)監(jian)測(ce)人(ren)體(ti)重(zhong)要(yao)體(ti)征(zheng)，並(bing)檢(jian)測(ce)異(yi)常(chang)情(qing)況(kuang)。在(zai)汽(qi)車(che)領(ling)域(yu)，傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)用(yong)於(yu)識(shi)別(bie)交(jiao)通(tong)標(biao)誌(zhi)
、探tan測ce障zhang礙ai物wu和he警jing告gao車che道dao偏pian離li
，助zhu力li實shi現xian自zi動dong駕jia駛shi。未wei來lai，用yong戶hu與yu所suo有you智zhi能neng設she備bei的de簡jian單dan交jiao互hu都dou可ke通tong過guo傳chuan感gan器qi實shi現xian。本ben文wen將jiang深shen入ru分fen析xi傳chuan感gan器qi在zai汽qi車che、醫療保健和工業機器人等領域的新興趨勢和未來應用方向，以及在操作和安全方麵取得的進展。

傳感器感知功能類似於人類感官

設she計ji人ren員yuan通tong過guo創chuang建jian傳chuan感gan解jie決jue方fang案an簡jian化hua人ren類lei與yu設she備bei的de交jiao互hu。不bu同tong傳chuan感gan器qi結jie合he先xian進jin軟ruan件jian
，就jiu能neng形xing成cheng對dui真zhen實shi世shi界jie的de感gan知zhi。傳chuan感gan解jie決jue方fang案an將jiang多duo個ge智zhi能neng傳chuan感gan器qi整zheng合he到dao統tong一yi的de智zhi能neng係xi統tong中zhong，讓rang人ren們men能neng夠gou輕qing鬆song與yu設she備bei互hu動dong。
  

圖 1：模擬人類感官的傳感解決方案

智能耳朵/麥克風

人耳能夠分辨多達 40 萬種聲音
、10 個八度音和 7,000 個音調。MEMS 麥克風為音頻和聲控設備提供了“智能耳朵”。新一代麥克風具備一係列優勢，包括超低自噪聲（高 SNR）、即使在高聲壓級 (SPL) 下也具有極低的失真 (THD)、部件間相位和靈敏度高度匹配、具有低 LFRO（低頻滾降）的平坦頻率響應以及超低群延遲。新一代麥克風可選擇功率模式，並且封裝尺寸極小。

嗅覺/CO2（二氧化碳）傳感器

人體具有 400 多個嗅覺感受器
，能夠分辨 10,000 多種香味和氣味。二氧化碳傳感器采用光聲光譜 (PAS) 技術
，令設備結構緊湊且功能齊全
，解決了現有二氧化碳氣體檢測器所麵臨的技術難題。PAS 二氧化碳傳感器模塊將 PAS 傳感器
、微控製器和 MOSFET 集成在電路板上 。

視覺（ToF 3D 圖像傳感器/雷達傳感器）

借助飛行時間 (ToF) 圖像傳感器，電子設備能夠獲取設備前方場景的精確 3D 地圖。周遭環境、物體和人物都會實時轉化為數字空間。算法利用這些數據來測量距離和尺寸
、跟蹤運動

，並將物體形狀轉換為 3D 模型。設計人員開發的產品可無縫集成到最微型的 3D ToF 相機模塊中，以最低功耗精確測量短距離和長距離深度。

與被動紅外 (PIR) 技ji術shu相xiang比bi，雷lei達da傳chuan感gan器qi在zai運yun動dong檢jian測ce應ying用yong中zhong具ju有you許xu多duo優you勢shi。其qi中zhong包bao括kuo精jing度du更geng高gao
，以yi及ji能neng夠gou精jing確que測ce量liang探tan測ce對dui象xiang，為wei新xin的de速su度du探tan測ce和he運yun動dong傳chuan感gan功gong能neng奠dian定ding基ji礎chu。雷lei達da傳chuan感gan器qi可ke以yi在zai雨yu

、雪
、霧、灰塵等惡劣環境條件下正常運行。一些先進的雷達傳感器靈敏度極高
，能夠捕捉呼吸和心跳


，感知生命體征的存在。

觸覺（觸摸傳感器）

觸摸傳感器使用多種技術，如電阻膜
、電容、紅外線、超聲波表麵聲波和電磁感應。觸控麵板由輸入設備（觸控麵板）和輸出設備（顯示器）共同組成。了解e絡盟根據不同需求量身定製的各種傳感器產品
，包括麥克風
、流量傳感器、ToF 3D 圖像傳感器


、雷達傳感器和觸摸傳感器。

用於確保安全駕駛的汽車傳感器

製造商通常會在現代汽車上裝配多種傳感器。汽車傳感器獲取胎壓
、youlianghefadongjiwendudengxinxi，bingzaiyibiaopanshangxianshi。lingyouyixiechuanganqizhizaiweichichelianggaoxiaoyunzhuan，baokuojiancefadongjibujianweizhi
，jiancechelunsudu，yikongzhiqianyinlihuofangbaosizhidongxitong
，jiancecheneiwaikongqiwendu
，baochicheneishushi。zhizaoshangkejiangduogechuanganqijichengdaocheliangshejizhong，shiqichegenganquankekao、高效舒適。

如ru今jin的de傳chuan感gan器qi還hai能neng提ti供gong詳xiang細xi的de數shu據ju信xin息xi。越yue來lai越yue多duo自zi動dong駕jia駛shi解jie決jue方fang案an開kai始shi采cai用yong基ji於yu視shi覺jiao的de技ji術shu。為wei了le確que保bao安an全quan性xing和he響xiang應ying速su度du，這zhe些xie技ji術shu需xu要yao高gao帶dai寬kuan和he快kuai速su響xiang應ying時shi間jian。現xian代dai汽qi車che集ji成cheng多duo項xiang新xin興xing技ji術shu，能neng夠gou實shi現xian更geng智zhi能neng的de駕jia駛shi體ti驗yan。這zhe些xie技ji術shu包bao括kuo：

激光雷達（激光測距儀）

激光雷達掃描儀是自動駕駛車輛原型係統中的關鍵組件，廣泛應用於自適應巡航控製 (ACC)、防碰撞係統
、交通標誌識別、盲點檢測和車道偏離預警等現有係統中。基於激光雷達的係統可以在沒有傳感器的情況下正常工作，充當係統的“眼睛”。

圖 2：激光雷達技術傳感器在汽車領域的應用

如圖 2 所示
，激光雷達技術需要獨立的傳感器係統，這些係統必須配備安全和環境適應功能。例如，傳感器單元應能在 -40 至 125 °C（-40 至 257 °F）的(de)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)運(yun)行(xing)，以(yi)應(ying)對(dui)其(qi)他(ta)係(xi)統(tong)組(zu)件(jian)和(he)外(wai)部(bu)環(huan)境(jing)的(de)熱(re)量(liang)影(ying)響(xiang)。傳(chuan)感(gan)器(qi)必(bi)須(xu)具(ju)備(bei)最(zui)佳(jia)信(xin)噪(zao)比(bi)，以(yi)便(bian)在(zai)各(ge)種(zhong)幹(gan)擾(rao)背(bei)景(jing)中(zhong)準(zhun)確(que)檢(jian)測(ce)到(dao)信(xin)號(hao)。由(you)於(yu)光(guang)學(xue)檢(jian)測(ce)器(qi)需(xu)要(yao)應(ying)對(dui)不(bu)同(tong)的(de)環(huan)境(jing)光(guang)水(shui)平(ping)，其(qi)內(nei)部(bu)傳(chuan)感(gan)器(qi)應(ying)覆(fu)蓋(gai)廣(guang)泛(fan)的(de)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)。

用於實現電動垂直起降 (VTOL) 飛機自主導航的傳感器

電池供電的電動垂直起降飛機是一種新型飛行器
，如圖 3 所(suo)示(shi)。這(zhe)種(zhong)飛(fei)行(xing)器(qi)結(jie)合(he)電(dian)動(dong)乘(cheng)用(yong)車(che)與(yu)超(chao)大(da)型(xing)無(wu)人(ren)機(ji)的(de)功(gong)能(neng)，內(nei)部(bu)設(she)計(ji)類(lei)似(si)於(yu)豪(hao)華(hua)汽(qi)車(che)。航(hang)空(kong)專(zhuan)家(jia)表(biao)示(shi)，電(dian)動(dong)垂(chui)直(zhi)起(qi)降(jiang)飛(fei)機(ji)能(neng)像(xiang)直(zhi)升(sheng)機(ji)一(yi)樣(yang)飛(fei)行(xing)
，並(bing)且(qie)配(pei)備(bei)傳(chuan)感(gan)器(qi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，經(jing)驗(yan)豐(feng)富(fu)的(de)飛(fei)行(xing)員(yuan)能(neng)夠(gou)輕(qing)鬆(song)上(shang)手(shou)。飛(fei)行(xing)器(qi)配(pei)備(bei)慣(guan)性(xing)傳(chuan)感(gan)器(qi)，用(yong)於(yu)監(jian)控(kong)原(yuan)型(xing)機(ji)的(de)飛(fei)行(xing)控(kong)製(zhi)和(he)飛(fei)行(xing)特(te)性(xing)
，如(ru)俯(fu)仰(yang)
、翻滾和角速度值。傳感器還可用於測量螺旋槳推力、振動、應變和負載特性。

產品類別：慣性傳感器
、加速度計、陀螺測試儀
  

圖 3：電動垂直起降 (eVTOL) 飛機

用於實現工業機器人自動化和確保人類安全的傳感器

機(ji)器(qi)人(ren)應(ying)用(yong)需(xu)要(yao)將(jiang)精(jing)確(que)的(de)傳(chuan)感(gan)元(yuan)件(jian)集(ji)成(cheng)到(dao)設(she)備(bei)中(zhong)，以(yi)有(you)效(xiao)應(ying)對(dui)各(ge)種(zhong)挑(tiao)戰(zhan)。例(li)如(ru)
，傳(chuan)感(gan)係(xi)統(tong)必(bi)須(xu)能(neng)夠(gou)識(shi)別(bie)出(chu)人(ren)類(lei)的(de)存(cun)在(zai)，從(cong)而(er)在(zai)協(xie)作(zuo)應(ying)用(yong)中(zhong)防(fang)止(zhi)機(ji)器(qi)人(ren)與(yu)附(fu)近(jin)工(gong)人(ren)發(fa)生(sheng)碰(peng)撞(zhuang)。先(xian)進(jin)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)是(shi)實(shi)現(xian)這(zhe)一(yi)目(mu)標(biao)的(de)關(guan)鍵(jian)。扭(niu)矩(ju)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)測(ce)量(liang)協(xie)作(zuo)機(ji)器(qi)人(ren) (cobot) 旋(xuan)轉(zhuan)關(guan)節(jie)處(chu)的(de)機(ji)械(xie)扭(niu)矩(ju)，檢(jian)測(ce)故(gu)障(zhang)或(huo)過(guo)載(zai)情(qing)況(kuang)，防(fang)止(zhi)人(ren)員(yuan)受(shou)傷(shang)和(he)潛(qian)在(zai)的(de)協(xie)作(zuo)機(ji)器(qi)人(ren)故(gu)障(zhang)。此(ci)外(wai)，傳(chuan)感(gan)器(qi)還(hai)可(ke)用(yong)於(yu)光(guang)幕(mu)等(deng)設(she)備(bei)
，當(dang)人(ren)進(jin)入(ru)關(guan)鍵(jian)區(qu)域(yu)時(shi)停(ting)止(zhi)機(ji)器(qi)運(yun)作(zuo)，數(shu)字(zi)環(huan)境(jing)光(guang)和(he)接(jie)近(jin)傳(chuan)感(gan)器(qi) (APD) 則可作為激光掃描儀的“人工眼”。傳感器還可用於監控機器人周圍環境，包括物體檢測、負載能力和抓取力測量，從而確保工作場所的安全、可靠和高效運行。熱釋電紅外運動傳感器是一種獨特的設計理念，具有結構緊湊

、lingmindugaodetedian，caiyongjichengdianlufengzhuang
，tigongduozhongjingtouxuanze，bingyoudigonghaoleixingkexuan。tongguozaijiqirenzhongjichenggengduochuanganqi
，keyanchangzhengchangyunxingshijian，youhuaweihujihua。lejieyouguangongyechuanganqidegengduoxinxi，qingdianjicichu。

產品類別：扭矩傳感器、數字環境光和接近傳感器 (APD)、熱釋電紅外運動傳感器

圖 4：配備機器人和傳感器的工業自動化裝置

在工業自動化領域，基本傳感器負責監控機器運作等常規任務。與此同時

，現代製造業還運用一些複雜的傳感器（位置和速度、ToF 和雷達、壓力、CMOS 圖像和電流傳感器或 MEMS 麥克風）來簡化生產流程。智能工廠的裝配線可以檢測待製造物體的多種特性，如距離、大小、形狀、成(cheng)分(fen)和(he)表(biao)麵(mian)
，並(bing)精(jing)確(que)跟(gen)蹤(zong)其(qi)移(yi)動(dong)和(he)運(yun)動(dong)。盡(jin)管(guan)低(di)成(cheng)本(ben)傳(chuan)感(gan)器(qi)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)優(you)勢(shi)

，但(dan)同(tong)時(shi)監(jian)控(kong)所(suo)有(you)傳(chuan)感(gan)器(qi)極(ji)具(ju)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)

，沒(mei)必(bi)要(yao)將(jiang)各(ge)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)集(ji)成(cheng)到(dao)機(ji)器(qi)人(ren)中(zhong)以(yi)監(jian)測(ce)其(qi)健(jian)康(kang)狀(zhuang)況(kuang)。如(ru)果(guo)出(chu)現(xian)溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)、運yun動dong抖dou動dong或huo功gong耗hao增zeng加jia，可ke能neng預yu示shi著zhe軸zhou承cheng或huo齒chi輪lun箱xiang出chu現xian故gu障zhang。傳chuan感gan器qi能neng夠gou監jian測ce電dian力li消xiao耗hao，並bing觸chu發fa相xiang應ying措cuo施shi，從cong而er提ti高gao工gong廠chang能neng效xiao。如ru果guo設she備bei因yin短duan路lu而er發fa生sheng電dian氣qi故gu障zhang

，就jiu會hui觸chu發fa供gong電dian中zhong斷duan，避bi免mian對dui工gong廠chang造zao成cheng損sun害hai。

推進汽車圖像傳感技術

現代汽車係統可在各種情況下提醒駕駛員，如偏離車道
、探測到附近物體或盲區車輛
，以及在高速巡航模式下保持車速和車距。汽車圖像傳感器使這些安全功能得以實現。

許多傳感器設計采用雙增益像素技術，並在高動態範圍 (HDR) 下工作，以增強汽車應用中的高級駕駛輔助係統 (ADAS) 功能。現代圖像傳感器采用基於大小不同子像素的分割像素技術來生成高動態範圍 (HDR) 圖(tu)像(xiang)。其(qi)中(zhong)，分(fen)配(pei)給(gei)單(dan)個(ge)像(xiang)素(su)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)區(qu)域(yu)被(bei)分(fen)為(wei)兩(liang)部(bu)分(fen)，大(da)部(bu)分(fen)區(qu)域(yu)由(you)較(jiao)大(da)的(de)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)覆(fu)蓋(gai)，而(er)較(jiao)小(xiao)的(de)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)占(zhan)據(ju)剩(sheng)餘(yu)區(qu)域(yu)。然(ran)而(er)，分(fen)割(ge)像(xiang)素(su)可(ke)能(neng)會(hui)導(dao)致(zhi)圖(tu)像(xiang)質(zhi)量(liang)下(xia)降(jiang)
、暗噪聲增大
、性能降低等問題
，溫度較高時尤其明顯。

圖 5：分割像素與多重曝光技術比較

分(fen)割(ge)像(xiang)素(su)方(fang)法(fa)的(de)替(ti)代(dai)方(fang)案(an)是(shi)多(duo)重(zhong)曝(pu)光(guang)技(ji)術(shu)，即(ji)為(wei)像(xiang)素(su)分(fen)配(pei)額(e)外(wai)的(de)空(kong)間(jian)，以(yi)容(rong)納(na)大(da)信(xin)號(hao)或(huo)電(dian)荷(he)的(de)潛(qian)在(zai)溢(yi)出(chu)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)類(lei)似(si)於(yu)使(shi)用(yong)水(shui)桶(tong)來(lai)接(jie)雨(yu)水(shui)
，但(dan)水(shui)桶(tong)附(fu)帶(dai)一(yi)個(ge)更(geng)大(da)的(de)水(shui)槽(cao)，可(ke)在(zai)水(shui)桶(tong)滿(man)溢(yi)時(shi)接(jie)住(zhu)多(duo)餘(yu)的(de)雨(yu)水(shui)。“水桶”信號可輕鬆讀取
，並且精度極高，因此可以實現出色的弱光性能，溢出“水槽”則能容納溢出的所有信號，從而擴大動態範圍，並能捕捉明亮物體和場景的真實色彩。圖 5 比較了這兩種曝光技術。

產品類別：圖像傳感器

結語

傳感器將徹底改變測量設備
，使其具備各種智能功能，包括自我監測
、向操作係統傳輸狀態診斷，以及創建可靠的測量和校準數據網絡。受此影響，機器和設備的預測性維護將變得越來越高效、bianjieqiejingji，congertishengzhengchangyunxingshijian。weilai，weihugongzuojiangyilaichuanganqizhixing
，erbuzaiyourenliziyuanbumengenjuxuqiushijianbiaolaianpai。feixingqijiangshixianzizhudaohang，jubeiyuanchengwuxianlianjiegongneng
，bingneizhidianyuanxitong。chuanganqijiangzaizhenggeshengmingzhouqineiziwoxuexi，wuxurengongweihu
、修改或校準。傳感器還將更深入地洞察人類行為
，進而影響人們對空氣質量、出行、汽車保養
、生活方式
、保險、能耗等方麵的預期。新型激光雷達係統將為自動駕駛車輛提供真正的“視力”。

（作者: e絡盟技術團隊）

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