Jak ultrazvukové senzory změní svět v příštích 50 letech

Od zrodu senzoru se ultrazvukový senzor stal nejdůležitější infrastrukturou v digitální společnosti, protože může lidem pomoci přeměnit informace, které byly dříve neznámé a těžko posouditelné, na snadno dostupná a přesnější data. V roce 2011, zakladatel a venture kapitalista společnosti Netscape, předložil velmi kreativní a již realizovaný pohled: 'Software žere svět.' Dodnes platí, že pokud ve větě nahradíte 'software' slovem 'ultraonic sensor', platí stejný argument.

Od chytrých telefonů po chytrá hlasová zařízení, od energetických platforem po průmyslová zařízení, senzory přirozeně 'využívají' jako rozšiřující orgány spojující lidi se stroji, lidmi samotnými a přírodním prostředím. S rozvojem senzorů a souvisejících hardwarových a softwarových technologií, jako je ukládání dat, ukládání energie, nové materiály a síťová infrastruktura, stejně jako neustálý pokles nákladů, Aplikační scénáře ultrazvukových snímačů průtoku budou stále hojnější.

Předpokládá se, že do roku 2020 bude v našem každodenním životě na celém světě 300 miliard senzorů, velikost trhu dosáhne 10,5 miliardy amerických dolarů a velikost trhu flexibilních senzorů pro tisk dosáhne 7,3 miliardy amerických dolarů.

Jaké jsou tedy dnes využití ultrazvukových senzorů? Jakým druhem evoluce senzory projdou v budoucnu, a dokonce i za dalších 50 let, a jak změní svět?

1. Senzory jsou dnes všude

Od spotřební elektroniky po zemědělství, od dopravy po lékařství, od energetiky po letecký průmysl, od průmyslu po správu měst, senzory byly hluboce integrovány do lidské výroby a života.

1. Spotřební elektronika

V oblasti spotřební elektroniky lidé stále více a více zvyšují své funkční požadavky vlastní ultrazvukový snímač snímače jsou integrovány do různých produktů. Například chytrý telefon je vybaven více než deseti senzory, jako je světelný senzor, senzor vzdálenosti, gravitační senzor, gyroskop, GPS, senzor otisků prstů a tak dále.

2. Zemědělství

V oblasti zemědělství můžeme prostřednictvím ultrazvukových senzorů instalovaných na zvířatech nebo v hospodářských budovách sledovat zdraví zvířat a různá rizika v reálném čase, abychom minimalizovali onemocnění a úmrtnost zvířat a zvýšili produktivitu a plodnost. Prostřednictvím senzorů na poli můžeme přesně porozumět údajům o počasí a půdě, abychom mohli určit nejlepší čas pro výsadbu, zavlažování, hnojení a sklizeň.

3. Architektura

V inteligentních budovách mohou ultrazvukové senzory monitorovat kvalitu vzduchu, intenzitu světla, koncentraci kouře, změny teploty a další data v budově v reálném čase, což nám umožňuje lépe řídit kvalitu vnitřního vzduchu, snižovat spotřebu energie a zlepšovat životní a pracovní prostředí.

4. Zdravotnictví

Ve zdravotnictví lze ultrazvukový senzor použít pro řízení léků a životního stylu pacientů s chronickými onemocněními, jako je cukrovka a vysoký krevní tlak. Může také pomoci dětem nebo pečovatelům sledovat seniory s Alzheimerovou chorobou a dalšími nemocemi v reálném čase. Při zjištění abnormalit můžete okamžitě vyhledat lékařskou pomoc nebo zavolat záchrannou službu.

Prostřednictvím ultrazvukového senzoru může lékař na dálku sledovat pacientovu srdeční frekvenci, krevní tlak, hladinu cukru v krvi, elektrokardiogram a další zdravotní indikátory a může užívat elektronické pilulky, aby porozuměl pacientově medikaci a léčbě a poskytl včasnou radu. Obecně mohou senzory snížit náklady nemocnic, zlepšit kvalitu lékařské péče a snížit frekvenci nákladných nákladů na urgentní příjem a náklady na hospitalizaci.

5. Vedení města

Pro oddělení městské správy mohou ultrazvukové senzory pomoci manažerům porozumět provozu podzemních vedení a zařízení, jako je plyn, elektřina, voda, kanalizace atd. mohou monitorovat silniční vozidla a toky chodců v reálném čase a upravovat dopravní strategie včas, aby se snížily dopravní zácpy; můžete zjistit, kde mají řidiči aut volná parkovací místa, aby se předešlo zbytečnému plýtvání časem a snížily se emise uhlíku; mohou dokonce detekovat a sledovat propuknutí a šíření nemocí.

6. Ostatní obory

Bez ultrazvukových senzorů by neexistoval internet věcí ani Průmysl 4.0. V oblasti průmyslu, energetiky, armády atd. mohou senzory dosáhnout prediktivní údržby zařízení. Analýzou dat shromážděných ultrazvukovými senzory mohou reagovat na potenciální problémy, a tím minimalizovat náklady na prostoje zařízení.

Za druhé, vzrušující budoucnost

V budoucnu budou ultrazvukové senzory menší, levnější, přesnější, flexibilnější, energeticky účinnější a šetrnější k životnímu prostředí, schopné sbírat více typů dat a integrovat stále více nových technologií.

1. Menší a levnější

S použitím různých nových platforem a nových materiálů mohou výrobci vyrábět menší ultrazvukové senzory, jejichž výkon může dosahovat až milimetrových a mikrovlnných elektronických součástek, a při použití menšího množství křemíku se náklady podstatně sníží. Nová platforma zároveň také sníží náklady na design, vývoj a výrobu senzorů. Z dlouhodobého hlediska jsou samokalibrační ultrazvukové senzory cenově velmi efektivní. Prostřednictvím automatické kalibrace lze snížit počet a dobu údržby senzoru a výrazně snížit náklady na údržbu. Kromě toho budou mít samoopravné senzory širší možnosti použití a nižší náklady na údržbu, zejména v případě různých katastrof a rizik.

2. Vyšší přesnost

V současné době je výzkum vícekanálového kooperativního snímání spektra stále v plenkách. V budoucnu, jakmile bude technologie vyspělá, bude poskytovat přesnější monitorovací data než současné jednokanálové senzory.

Přesnější, spolehlivější a reprodukovatelnější ultrazvukové senzory budou mít více aplikačních scénářů v lékařském vybavení a dalších oblastech a funkce, které dosahují, jsou také výkonnější.

3. Flexibilnější a flexibilnější

Flexibilní senzory jsou důležitým směrem budoucího vývoje senzorů. V současné době jsou flexibilní světelné senzory, PH senzory, iontové senzory a biosenzory stále v rané fázi vývoje. V budoucnu budou mít tyto flexibilní senzory více inovativních aplikací, jako je umělá kůže, nositelné senzory a mikrosnímání pohybu.

Díky mikrodrátové technologii a magnetickému poli může být ultrazvukový senzor štíhlý jako vlas a elastický, bez napájení, který dokáže měřit teplotu, tlak, napětí, napětí, kroucení a polohu bez kontaktu.

4. Lepší vnímání a více dat

Budoucí senzory budou efektivněji napodobovat lidské smysly pro detekci, zpracování a analýzu komplexních signálů, jako jsou biologická rizika, pachy, tlak materiálu, patogeny a koroze. Tyto pokročilé ultrazvukové senzory například dokážou nejen snímat velké množství jednotlivých analytů (jako je oxid uhličitý), ale také dešifrovat každou složku zápachu. Inteligentní prach je navíc mikroskopický senzor poháněný vibracemi, který dokáže monitorovat různé situace, jako jsou bojiště, výškové budovy nebo ucpané tepny.

5. Více lékařských aplikací

V současné době se mnoho senzorů souvisejících se zdravím používá hlavně v oblasti zábavy a životního stylu a jejich funkce nemohou splňovat požadavky lékařské úrovně. V budoucnu bude více senzorů lékařské kvality procházet přísným regulačním schválením a realizovat lékařské aplikace.

S miniaturizací laboratorních systémů se urychlí vývoj nově vznikajících technologií pro vnímání biologického nebezpečí a ultrazvukové senzory se stanou skutečnými zařízeními lékařské kvality spíše než jednoduchým životem a zábavou. Lékařské vyšetření bude jednodušší. Jeden testovací přístroj může analyzovat více látek a snížit potřebu testování vzorků. Například zdravotní testování lze provést prostřednictvím tělních tekutin, jako je pot a slzy.

Polykací pilulky jsou aplikací miniaturizace laboratorních systémů. Například mnoho startupů v oblasti zdravotnických technologií použilo senzory k nahrazení tradiční endoskopie ke snížení bolesti pacientů. Existují také některé polykatelné nebo implantovatelné pilulky vyvinuté technologickými společnostmi, které lze nepřetržitě podávat v těle po dlouhou dobu, což usnadňuje každodenní léčbu pacientů.

6. Větší úspora energie

V současné době většina ultrazvukových senzorů není příliš energeticky účinná, protože jsou stále zapnuté. V budoucnu se senzory stanou chytřejšími a budou řízeny specifickými podmínkami a lze je aktivovat pouze při dosažení určité podmínky a když jsou v pohotovostním režimu, nedojde k téměř žádné spotřebě energie.

Ultrazvukový senzor navíc dokáže získávat energii i z okolního prostředí pro dosažení delšího provozu. Zdrojem energie senzoru může být například cvičení, tlak, světlo nebo rozdíl mezi teplem těla pacienta a okolním vzduchem.

7. Šetrnější k životnímu prostředí

V budoucnu budou ekologicky šetrné a biologicky odbouratelné ultrazvukové senzory stále populárnější. Ultrazvukovým senzorem může být například bakteriemi poháněná rozložitelná papírová baterie. Takový ultrazvukový senzor lze použít v oblastech, jako je správa zemědělské půdy, monitorování životního prostředí, monitorování oběhu potravin nebo lékařské testování, aniž by došlo ke znečištění životního prostředí.

8. Vyšší složitost a lepší kompatibilita

Koordinací práce se ultrazvukový snímač snímače získá další složitost. Clustery senzorů mohou lépe koordinovat práci mezi senzory a určovat obsah a místo práce prostřednictvím autonomního výukového systému. Kromě toho přijetí různých nových technologií také učiní ultrazvukový senzor rozmanitější. Například pomocí laserové technologie může ultrazvukový senzor identifikovat složení materiálu prostřednictvím jedinečného spektra materiálu; senzor doby letu může měřit vzdálenost mezi dvěma objekty prostřednictvím infračervených světelných pulzů; vyrobeno z pzt materiálů jako jsou piezo krystaly, speciální keramika, kosti, DNA, proteiny atd. Piezo senzory dokážou lépe reagovat na vnější tlak a latentní teplo.

V budoucnu budou pokroky v různých základních vědách dále podporovat rychlý vývoj senzorové technologie. Ultrazvukový senzor bude miniaturizovanější a uživatelsky přívětivější a interakce člověka s počítačem bude přátelštější; zároveň se stanou více neviditelnými a méně nápadnými. Vzhledem k tomu, že ultrazvukové senzory jsou hlouběji integrovány do našeho každodenního života, stejně jako integrace s novými technologiemi, jako je umělá inteligence, v budoucím propojeném a automatizovaném světě, ultrazvukové senzory zlepší naše životy.