жаңылыктар

Жаңылыктар

Келечекке көз салуу: Көп өлчөмдүү күч сенсорлорун миниатюризациялоонун негизги тенденциясы

Көп өлчөмдүү күч сенсорлорунун аныктамасы

Көп өлчөмдүү күч сенсорлору – бир эле учурда бир нече багытта күчтөрдү, анын ичинде басымды, тартылуу жана бурмалоо күчтөрүн өлчөөгө жөндөмдүү жогорку тактыктагы сенсорлордун классы.Бул сенсорлорду миниатюризациялоо аларды медициналык имплантаттар, миниатюралык роботтор же жогорку тактыктагы өнөр жай башкаруу системалары сыяктуу өтө кичинекей түзүлүштөргө интеграциялоону билдирет.Миниатюризация бул сенсорлорго азыраак орун ээлеп, азыраак энергия керектеп жана жакшыраак иштөөгө мүмкүндүк берет.

Миниатюризациянын мааниси

Кичирейтүүнүн маанилүүлүгү анын көп өлчөмдүү күч сенсорлорун мурда космостук чектөөлөр менен чектелген аймактарда колдонууга мүмкүнчүлүк берүү жөндөмүндө.
Мисалы, минималдуу инвазивдик хирургияда миниатюралык сенсорлор хирургиялык куралдарга кошулуп, реалдуу убакыт режиминде күч менен кайтарым байланышты камсыз кылып, хирургиянын тактыгын жана коопсуздугун жогорулатат.Смартфондордо жана тагынуучу түзмөктөрдө кичирейтилген сенсорлор такталган тийүү жооп кайтаруу жана колдонуучулардын ден соолук абалын көзөмөлдөө үчүн колдонулушу мүмкүн.

Коргоо костюмун кийген илимпоздор химиялык жабдылган лабораторияда кан үлгүсү бар пробиркаларды анализдеп жатышат.Биологдор вакцинанын эволюциясын жогорку технология менен изилдеп, дарылоону изилдеп жатышат

Көп өлчөмдүү күч сенсорлорун миниатюризациялоонун технологиялык фонду

 

Материал таануудагы жетишкендиктер

Жаңы наноматериалдарды жана композиттик материалдарды иштеп чыгуу көп өлчөмдүү күч сенсорлорун миниатюризациялоонун ачкычы болуп саналат.Мисалы, көмүртек нанотүтүкчөлөрү (CNTs) жана графен сыяктуу материалдарды колдонуу жеңилирээк, сезгич жана бышык сенсорлорду түзө алат.Бул материалдар сенсорлордун иштешин гана жакшыртпастан, алардын өлчөмүн да бир кыйла азайтат.

Көмүртек нанотүтүкчөлөрү жана графенден башка көптөгөн жаңы наноматериалдар жана композиттик материалдар көп өлчөмдүү күч сенсорлорун иштеп чыгууда колдонулат.Мисалы, графен оксиди (GO) бетинин жогорку аянты жана жакшы өткөргүчтүгү менен өтө сезгич сенсорлорду өндүрүү үчүн идеалдуу материал болуп саналат.Кошумчалай кетсек, эки өлчөмдүү өткөөл металл дихалкогениддери (TMDs) жогорку өндүрүмдүүлүктөгү миниатюралык сенсорлорду жасоого ылайыктуу мыкты механикалык жана электрдик касиеттерге ээ.

Композиттик материалдар боюнча, наноматериалдарды салттуу материалдар менен айкалыштыруу сенсордун иштешин натыйжалуу жогорулата алат.Мисалы, көмүртек нанотүтүкчөлөрүн полимерлер менен айкалыштыруу жогорку күчкө жана сезгичтикке ээ сенсорлорду түзө алат.Мындан тышкары, нанокерамика менен металлдарды айкалыштыруу жогорку температурага жана коррозияга туруктуулукка ээ сенсорлорду чыгара алат.

Жаңы наноматериалдарды жана композиттик материалдарды колдонуу көп өлчөмдүү күч сенсорлорун кичирейтүүгө гана түрткү бербестен, сенсорлорду функционалдаштыруу жана акылдуу интеграциялоо үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү берет.Мисалы, биомиметикалык материалдарды наноматериалдар менен айкалыштыруу менен биомиметикалык функциялары бар сенсорлорду түзүүгө болот.Мындан тышкары, наноматериалдарды оптикалык материалдар менен айкалыштыруу оптикалык сезүү функциялары бар сенсорлорду чыгара алат.

Микроэлектроника технологиясынын салымы

Микроэлектроника технологиясы, өзгөчө Микро-Электро-Механикалык Системалар (MEMS) технологиясы, көп өлчөмдүү күч сенсорлорун кичирейтүүгө жетүү үчүн негизги технологиялардын бири болуп саналат.MEMS технологиясы механикалык тетиктерди, сенсорлорду, кыймылдаткычтарды жана электрондук системаларды микрометрдик масштабда бириктирүүгө мүмкүндүк берет, мында сенсорлордун көлөмүн олуттуу түрдө азайтып, алардын иштешин сактап же ал тургай жогорулатат.

Тактап айтканда, MEMS технологиясы аркылуу көп өлчөмдүү күч сенсорлорун кичирейтүүгө жетише алат:

  • Миниатюрдашкан структуралык дизайн: MEMS технологиясы микропродуктивдүү механикалык түзүлүштөрдү, мисалы, күч жана момент сыяктуу көп өлчөмдүү күчтөрдү эффективдүү сезе турган микро пружиналар жана микро устундар сыяктуу микрофабрикациялык ыкмаларды колдоно алат.
  • Миниатюризацияланган сезүү элементтери: MEMS технологиясы микроэлектрониканы колдонуп, күч сигналдарын электрдик сигналдарга айландыра алган пьезорезистивдүү сенсорлор жана сыйымдуулук сенсорлору сыяктуу кичирейтилген сезгич элементтерди өндүрүү үчүн колдоно алат.
  • Миниатюрдашкан сигналды иштетүү схемалары: MEMS технологиясы микроэлектрониканы талап кылынган маалыматты алуу үчүн электрдик сигналдарды иштете ала турган күчөткүчтөр жана чыпкалар сыяктуу кичирейтилген сигналды иштетүү схемаларын түзүү үчүн колдоно алат.

Мындан тышкары, микроэлектроника технологиясы көп өлчөмдүү күч сенсорлорунун функционализациясы жана акылдуу интеграциясы үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү берет.Мисалы, микроэлектроника технологиясын биометрикалык технология менен айкалыштыруу биометрикалык функциялары бар көп өлчөмдүү күч сенсорлорун иштеп чыгууга болот.Ошо сыяктуу эле, микроэлектрониканы оптикалык технология менен интеграциялоо оптикалык сезүү функциялары менен сенсорлорду түзө алат.

Жыйынтыктап айтканда, жогорку тактыктагы өндүрүш технологиясы көп өлчөмдүү күч сенсорлорун миниатюризациялоо, функционалдаштыруу жана акылдуу интеграциялоо үчүн негизги технологиялардын бири болуп саналат.Жогорку тактыктагы өндүрүш технологиясындагы жетишкендиктер көп өлчөмдүү күчтү сезүү технологиясын тез өнүктүрүүгө түрткү берип, адамдардын жашоосуна көбүрөөк ыңгайлуулуктарды алып келет.

配图1

Колдонмо талааларында кеңейүү жана таасири

 

Саламаттыкты сактоо секторундагы колдонмолор

Саламаттыкты сактоо тармагында кичирейтилген көп өлчөмдүү күч сенсорлору салттуу диагностика жана дарылоо ыкмаларын өзгөртүп жатат.Мисалы, алар жүрөктүн согушу жана кан басымы сыяктуу физиологиялык параметрлерди реалдуу убакыт режиминде көзөмөлдөө үчүн тагынуучу аппараттарга бириктирилиши мүмкүн.Минималдуу инвазивдик хирургияда бул сенсорлор тарабынан берилген так күч пикири дарыгерлерге хирургиялык шаймандарды коопсуз жана так иштетүүгө жардам берет.

Диагностика үчүн кичирейтилген көп өлчөмдүү күч сенсорлору төмөнкүлөр үчүн колдонулушу мүмкүн:

  • Физиологиялык параметрлерди реалдуу убакыт режиминде көзөмөлдөңүз: тагынуучу аппараттарга интеграцияланган, алар жүрөктүн кагышын, кан басымын, дем алуунун ылдамдыгын, дене температурасын ж.б. көзөмөлдөп, ооруну эрте аныктоого жана алдын алууга жардам берет.
  • Оорунун диагностикасына жардам берет: Алар булчуңдардын күчүн, биргелешкен кыймылдын диапазонун ж.б. өлчөй алат, булчуң-кыймыл аппаратынын жана нейрологиялык ооруларды аныктоого жардам берет.
  • Эрте скринингди жеңилдетет: Алар рак жана жүрөк-кан тамыр оорулары сыяктуу олуттуу оорулардын эрте эскертүү белгилерин аныктап, эрте дарылоого мүмкүндүк берет.

дарылоо үчүн, бул сенсорлор үчүн колдонулушу мүмкүн:

  • Минималдуу инвазивдик хирургияга жардам бериңиз: Хирургдарга куралдарды коопсуз жана так иштетүүгө жардам берүү үчүн так күч пикирлерин сунуштоо, хирургиялык ийгиликтин көрсөткүчтөрүн жогорулатуу.
  • Калыбына келтирүү терапиясы: калыбына келтирүү боюнча пациенттин прогрессине мониторинг жүргүзүү, натыйжалуу калыбына келтирүү көнүгүүлөрүнө жардам берүү.
  • Роботикалык хирургияга жардам бериңиз: Коопсуз роботтук операциялар үчүн реалдуу убакытта пикир билдирүү үчүн хирургиялык чөйрөнү жана пациенттин физиологиясын сезүү.

Акылдуу өндүрүш жана робототехника

Акылдуу өндүрүштө жана робототехникада кичирейтилген көп өлчөмдүү күч сенсорлору роботтордун кабыл алуусун жана оперативдүү тактыгын жакшыртат, так чогултуу жана сапатты деталдуу текшерүү сыяктуу татаал жана назик тапшырмаларды аткарат.

Робот кабылдоо үчүн бул сенсорлор:

  • Объекттин формасы, абалы жана күчү сыяктуу роботтун иш мейкиндигинде айлана-чөйрө жөнүндө маалыматты сезип, кабылдоо жөндөмүн жакшыртат.Мисалы, объекттин салмагын жана формасын кабыл алуу үчүн роботтун акыркы эффекторундагы күчтү өлчөө;объекттин айлануу багытын жана интенсивдүүлүгүн түшүнүү үчүн моментти өлчөө;жана объекттин динамикасын толук түшүнүү үчүн күч менен моментти өлчөө.

Роботту башкаруу үчүн алар:

  • Кол күчү жана момент сыяктуу роботтун кыймылын башкаруу операциянын тактыгын жана туруктуулугун жогорулатат.Так монтажда алар тетиктердин так жайгаштырылышын камсыз кылат;сапатты текшерүүдө, алар сапатты деталдуу баалоо үчүн жер үстүндөгү кемчиликтерди жана ички структураларды аныкташат.

Роботтун коопсуздугу үчүн алар:

  • Коопсуз адам-робот кызматташтыгын камсыз кылуу үчүн адамдар менен роботтордун ортосундагы өз ара аракеттенүү күчтөрүн сезиңиз.Мисалы, биргелешкен иш мейкиндигинде кырсыктарды алдын алуу үчүн аралыкты жана байланыш күчүн сезүү.

Колдонмолор керектөө электроникасында

Миниатюрдашкан көп өлчөмдүү күч сенсорлору смартфондор жана тагынуучу түзүлүштөр сыяктуу керектөөчү электроникалардын функционалдуулугун жана интеллектин байытып, сенсордук экрандын жооп берүү жөндөмдүүлүгүн, кыймылды көзөмөлдөөнү жана ал тургай психикалык ден соолуктун абалын жакшыртат.

Смартфондордо алар:

  • Манжалардын басымын сезүү, телефондун үнүн көзөмөлдөө, сүрөттү чоңойтуу ж.б. аркылуу сенсордук экрандын жооп берүү жөндөмдүүлүгүн жакшыртыңыз.
  • Телефондун кыймылын жана ориентациясын сезүү менен оюн тажрыйбасын өркүндөтүңүз, реалдуу оюн өз ара аракеттенүүсүн сунуштаңыз.
  • Ден соолук абалына көз салуу үчүн кармап туруу күчүн, жүрөктүн кагышын жана башка физиологиялык көрсөткүчтөрдү баалоо, ден соолукту көзөмөлдөө функцияларын камсыз кылыңыз.

Тагылган түзмөктөрдө алар:

  • Кыймыл абалына мониторинг жүргүзүү, кадамдарды, аралыкты, күйгөн калорияларды ж.б. көзөмөлдөө үчүн акселерометр жана гироскоптор менен иштөө.
  • Уйкунун сапатына көз салыңыз, уйкунун абалын жана дем алуу ылдамдыгын жакшыраак түшүнүү үчүн.
  • Стресс жана тынчсыздануу деңгээлин өлчөө үчүн электродермалдык активдүүлүктү (EDA) баалоо менен психикалык ден соолукту көзөмөлдөңүз, ашыкча стресстен качуу үчүн эс алууга түрткү бериңиз.

Мындан тышкары, бул сенсорлор колдонмолорду табат:

  • Акылдуу үйлөр: Акылдуу кулпуларды, жарыктандырууну ж.б.
  • Виртуалдык жана кеңейтилген реалдуулук: көбүрөөк реалдуу өз ара аракеттенүүнү сунуштайт.

Келечектеги тенденциялар жана өнүгүү багыттары Жаңы материалдарды колдонуу

Келечектеги көп өлчөмдүү күч сенсорлору натыйжалуулугун андан ары жогорулатуу жана көлөмүн азайтуу үчүн жеңилирээк, күчтүүрөөк жана сезгич материалдарды изилдөөнү улантат.

  • Графен сыяктуу эки өлчөмдүү материалдар жогорку сезгичтик, тактык жана аз кубаттуулуктагы сенсорлорду жасоо үчүн өзгөчө механикалык, электрдик жана оптикалык касиеттерди сунуштайт.
  • Металл-органикалык алкактар ​​(MOFs) жогорку бетинин аянты, тууралануучу көзөнөктүүлүгү жана сезгич жана көп функциялуу сенсорлорду түзүү үчүн бай химиялык функционалдуулук.

AI жана Big Data интеграциясыЖасалма интеллект жана чоң маалымат технологияларын көп өлчөмдүү күч сенсорлору менен айкалыштыруу маалыматтарды талдоо жана чечим кабыл алуу мүмкүнчүлүктөрүн өркүндөтүп, инновациялык колдонмолорго жана сенсор технологиясын жакшыртууга жол ачат.


Посттун убактысы: 28-февраль 2024-ж

Кабарыңызды калтырыңыз