無處不在的物理傳感器
自古以來
，對溫度、風(fēng)速、大氣壓力、傾斜度和力等物理參數(shù)的監(jiān)測對人類來說就很重要。早用于測量這些參數(shù)的傳感器或設(shè)備非常笨重。此外，它們也不準(zhǔn)確，因?yàn)橛脩艋蛴^察者負(fù)責(zé)讀取和解釋傳感器信號。然而，用這些設(shè)備收集的數(shù)據(jù)對導(dǎo)航和天文學(xué)很有用。如今，我們的社會更加工業(yè)化
，我們使用并在一定程度上依賴無數(shù)復(fù)雜的設(shè)備、機(jī)器和儀器。這些設(shè)備、機(jī)器和儀器的性能和功能間接地取決于安裝在它們內(nèi)部的各種高精度傳感器。因此，對越來越多的傳感器的需求越來越大。這些傳感器被用于監(jiān)測各種參數(shù)，如液位、流量、溫度、壓力、磁場、聲信號、距離、接近、傾斜、旋轉(zhuǎn)、觸摸、運(yùn)動、光強(qiáng)度、加速度、顏色等。目前
，即使在惡劣或[敏感詞]挑戰(zhàn)性的環(huán)境中，傳感器也被用于監(jiān)測物理參數(shù)，例如，人體內(nèi)部的力和超聲波，深海中的聲波，渦輪機(jī)和油井中的壓力，以及空間中的旋轉(zhuǎn)和加速度。
傳感器可以提供多種物理參數(shù)的數(shù)據(jù)和信息
傳感器提供了它們所在環(huán)境的有用數(shù)據(jù)
物理傳感器的多樣化應(yīng)用
在大多數(shù)情況下
目前
例如，現(xiàn)代的醫(yī)療儀器和手術(shù)機(jī)器人都包含多個傳感器
另一個例子是自動駕駛汽車，其中大量的參數(shù)被不斷監(jiān)測
讓一切變得更智能、更安全或更簡潔的大趨勢
一般來說
因此，顯而易見的問題是：未來幾年物理傳感器的宏大挑戰(zhàn)是什么
未來物理傳感器的巨大挑戰(zhàn)
這個問題沒有簡單的答案，因?yàn)閭鞲衅鞯膽?yīng)用是多樣化的
讓我們從科學(xué)的角度出發(fā)。
物理傳感器在靈敏度
因此，在不久的將來
從技術(shù)角度來看
例如
另一方面
對傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和信號的處理和解釋也是重要的挑戰(zhàn)
我們現(xiàn)在生活在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)時代，物理(和任何其他)傳感器的[敏感詞]挑戰(zhàn)將是在字面上的每一個瞬間，提供關(guān)于它們被設(shè)想為監(jiān)測的參數(shù)的數(shù)據(jù)，以及將傳感數(shù)據(jù)傳達(dá)給其他設(shè)備并從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)。因此，在未來幾年
近由冠狀病毒引起的全球大流行對物理傳感器提出了重大挑戰(zhàn)，以解決迫切的社會需求。
例如
在不久的將來
物理傳感器和其他傳感器將繼續(xù)為各種事物提供人工感應(yīng)和更多的功能，并讓它們變得更智能、更安全、更清潔
作者：愛爾蘭都柏林城市大學(xué)Dermot Diamond
編譯：梟梟
—— END ——
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，這些數(shù)據(jù)和信息對控制各種工業(yè)過程至關(guān)重要，或者對醫(yī)療應(yīng)用、氣象學(xué)或科學(xué)研究至關(guān)重要。這就是為什么這些傳感器已經(jīng)變得無處不在的原因。
，這對設(shè)備和機(jī)器的性能和功能至關(guān)重要。它們還能提供有關(guān)結(jié)構(gòu)、材料或嵌入其中的設(shè)備的狀態(tài)或健康狀況的連續(xù)信息。因此，它們被放置在多個點(diǎn)上，以收集盡可能多的不同物理參數(shù)的數(shù)據(jù)。通過這種方式，傳感器使材料、設(shè)備或結(jié)構(gòu)變得更智能、更高效或功能更強(qiáng)、更安全。
，可以提供人的移動距離、撞擊次數(shù)、撞擊的力量和位置等多種信息。所有這些信息都能幫助運(yùn)動員提高成績。
，如果沒有多個物理傳感器，一些關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施、車輛、儀器等都無法實(shí)現(xiàn)。這些傳感器的任務(wù)是提供一系列參數(shù)的實(shí)時數(shù)據(jù)，從溫度、加速度、聲音到人的傾斜度或心臟跳動。由于有了傳感器，管道、道路、建筑、儀器、車輛等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施都有了 “人工神經(jīng) ”或感官。
，不僅可以監(jiān)測與醫(yī)療相關(guān)的參數(shù)，還可以監(jiān)測力或壓力等物理參數(shù)，提供觸覺反饋。
，以使其更加安全和清潔。第三個例子包括智能手機(jī)和手表中的傳感器。這類傳感器提供的數(shù)據(jù)多種多樣 ，如人的心率 、電池的狀態(tài)、屏幕的方向 、與物體的接近程度或環(huán)境光的強(qiáng)度等 。
，以及為儀器、設(shè)備、小工具、智能手機(jī)、電器等增加更多功能的趨勢，增加了在不同環(huán)境下監(jiān)測更多參數(shù)的需求。這反過來又增加了傳感器的類型和用于制造傳感器的技術(shù)。
，電子傳感器由于尺寸小、重量輕、可靠性高、性價比高，在各種應(yīng)用中都是[敏感詞]。然而，電子傳感器可能無法正常工作，或者可能不適合或不推薦用于某些應(yīng)用。在某些情況下，光學(xué)傳感器是[敏感詞]可行的解決方案，因?yàn)樗鼈儗﹄姶鸥蓴_不敏感。例如，現(xiàn)代內(nèi)窺鏡包括光纖力和聲傳感器，并監(jiān)測人體內(nèi)部的此類參數(shù)。光纖還用于監(jiān)測管道、電力線、周界和邊界等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施中數(shù)百萬個點(diǎn)的應(yīng)變 、溫度和振動。
？
，存在許多不同類型的傳感器 。
、分辨率、測量范圍 、精度 、準(zhǔn)確度等方面的前沿進(jìn)展幾乎每天都在擴(kuò)大。毫無疑問 ，納米和量子技術(shù)將有助于推動物理和其他傳感器的極限 。通過使用單光子或糾纏光子或其他量子資源 ，光學(xué)和電子傳感器的靈敏度可以提高到所謂的射噪極限以上 。
，將有可能開發(fā)出能夠檢測參數(shù)的傳感器 ，其精度和分辨率是今天的傳感器無法達(dá)到的。引力波探測器VIRGO中展示了光的擠壓狀態(tài)對靈敏度的增強(qiáng) 。類似的概念可以用于其他高靈敏度量子傳感器的開發(fā) 。新的納米材料或在納米尺度出現(xiàn)的效應(yīng)也可以用來提高傳感器的靈敏度，或者開發(fā)全新的超微型傳感器。
，傳感器面臨的挑戰(zhàn)是如何大幅降低其成本、尺寸或能耗。
，光纖傳感器比電子傳感器貴得多。因此，為了降低光纖傳感器的成本，研究設(shè)計(jì)這種傳感器的新方法、它們的組件或它們的詢問方式至關(guān)重要。
。
，這也是傳感器技術(shù)中一個有趣的研究領(lǐng)域 。目前，傳感器用于實(shí)時監(jiān)測多個物理參數(shù) ，這種情況在未來不會有太大改變 。在許多工業(yè) 、科學(xué)和其他應(yīng)用中 ，傳感器可以提供大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)必須被高速收集
、存儲
、處理和解釋，以實(shí)時提供信息。在這些情況下，人工智能和深度學(xué)習(xí)中使用的概念和方法以及大數(shù)據(jù)中使用的技術(shù)（正在并將越來越多地被考慮在內(nèi)。
，對用戶更友好
。在近的全球大流行期間，物理傳感器顯然也是重要和必要的
？">拯救傳感器：傳感器與儀器儀表，是羊和狼的關(guān)系嗎？
，甚至可以幫助拯救生命
。
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