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小小传感器 撬动产业大发展

2024-09-21
在郑州,传感器产业正处于飞速发展的时期。短短3年,相关企业数量翻番,达到3000家。
走进实验室 触摸感受“电子皮肤”
在郑州的一所智能传感器研发实验室里,各种新传感器样品会进行性能试验,验证运行的稳定性。
现在我身边,研究员就戴着这样一个新样品,一块和人的手掌大小相近、形状相似的黑色薄膜,好像是一块“放大”版的芯片,但可以自由弯折,与人的手面紧密贴合。其实这就是一个柔性压力传感器,工作人员也称他为“电子皮肤”。
它不仅像皮肤一样柔软,还能精确地感受并记录外界的压力变化。您看,用它抓一些物品,接触压力的大小就可以转换成数值显示出来。除了抓握动作,轻抚、擦拭这样轻微的触碰都可以被“电子皮肤”精准捕捉。
如何做到这样的精确感知?仔细看它的表面,上面一个个“小黑点”就是采集信号的传感点。每平方厘米集成了约有100个传感点,这些传感点就像我们皮肤表面的触觉感受器一样,以大概1毫秒左右的响应速度,实时地反映着外在压力的变化,从而模拟人类皮肤一样“细腻”“敏感”的触觉。
穿上智能鞋垫 感受未来的运动“伴侣”
这样高精度、能弯折的传感器,在我们的日常生活能够发挥怎样的作用?这块鞋垫就内置了这样的传感器。穿上它在站立,或者慢慢向前行走,它都可以实时收集不同姿态下的足底压力分布数据,经过电脑分析,就能帮助人们纠正不正确的站立和走路姿势,甚至去进一步分析每一步的重心、稳定性、对称性,从而为调整体态提供更为精准的数据支撑。
从大到小 由硬变柔 制造升级“智造”
最新研发出的柔性传感器可以集成到薄薄的鞋垫里,但是之前的传感器长什么样?这些就是十几年前的产品,那时的核心部件传感器体型大、精度低,甚至大多来自国外进口,在市场上也很容易被替代。
而现在,通过不断投入研发,打磨核心技术,现在的传感器不仅可以做到极其细小,而且在米粒大小的体积内就可以集成两种不同的感应功能。高新区已经分布着3000多家上下游相关企业,每天都有数以万计的智能传感器从这里走向全世界。
从大块头到小部件,传感器的发展不仅让人们的生活更方便,也让工业生产更高效、更安全。传感器还有哪些应用领域?越做越智能的背后,又有什么样的研发模式?
在郑州登封市荟萃山风电厂,这些风力发电机正在正常运转,别看这些风轮每分钟只转14圈,但是一小时却可以发2000度的电。安全运转的背后,靠的是什么?
声纹传感器,让叶尖和塔筒保持安全距离。螺栓预紧力监测传感器,检测螺栓是否松动。激光测风雷达,预测风向风速并进行预警。
郑州中科集成电路研究院院长助理方鑫介绍,他们研发的“捕风高手”激光测风雷达比传统的测风更及时高效,在发电效率上可以提升3%—5%,每台风机每年可以提升收益上百万。现在他们正在和企业,高校以及其他科研院所进行合作,在芯片设计上研发出更多的符合市场需求的传感器产品。
聚焦智能传感器产业研发设计、加工制造、封装测试、材料设备四大关键环节。在继续保持气体传感器传统优势地位的基础上,河南省投资20多亿元建立了墨子实验室微纳电子平台,中原量子谷创新基地也已启动建设,从而来进一步提高芯片的设计生产能力,助力传感器产业向高端制造转型发展。
河南充分发挥智能传感器MEMS研发服务平台、墨子实验室、集成电路公共研发平台和集成电路中试平台等高能级平台“先锋队”作用。正在引导创新资源优势单位为更多院校、科研院所及相关企业提供研发成果的中试熟化和二次开发服务,不断将河南智能传感器和半导体产业链科研技术优势转化为产品优势、效益优势。

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