Bagaimana sensor ultrasonik akan mengubah dunia dalam 50 tahun akan datang

Sejak kelahiran sensor, sensor ultrasonik telah menjadi infrastruktur terpenting dalam masyarakat digital kerana ia dapat membantu manusia menukar maklumat yang dahulunya tidak diketahui dan sukar dinilai kepada data yang mudah diakses dan lebih tepat. Pada tahun 2011, pengasas dan pemodal teroka Netscape, ia mengemukakan pandangan yang sangat kreatif dan telah direalisasikan: 'Perisian sedang memakan dunia.' Sehingga hari ini, jika anda menggantikan 'perisian' dengan 'penderia ultraonik' dalam ayat, hujah yang sama terpakai.

Daripada telefon pintar kepada peranti suara pintar, daripada platform tenaga kepada peralatan perindustrian, penderia secara semula jadi'berguna' sebagai organ lanjutan yang menghubungkan manusia kepada mesin, manusia sendiri dan persekitaran semula jadi. Dengan pembangunan penderia dan teknologi perkakasan dan perisian yang berkaitan seperti penyimpanan data, penyimpanan tenaga, bahan baharu dan infrastruktur rangkaian, serta penurunan berterusan dalam kos, senario aplikasi transduser aliran ultrasonik akan menjadi lebih banyak dan lebih banyak.

Diramalkan menjelang 2020, terdapat 300 bilion penderia dalam kehidupan seharian kita di seluruh dunia, saiz pasaran akan mencecah 10.5 bilion dolar AS, dan saiz pasaran penderia fleksibel boleh cetak akan mencecah 7.3 bilion dolar AS.

Jadi, apakah kegunaan sensor ultrasonik hari ini? Pada masa hadapan, malah dalam 50 tahun akan datang, apakah jenis evolusi yang akan dilalui oleh penderia dan bagaimana ia akan mengubah dunia?

1. Sensor di mana-mana hari ini

Daripada elektronik pengguna kepada pertanian, daripada pengangkutan kepada perubatan, daripada tenaga kepada aeroangkasa, daripada industri kepada pengurusan bandar, penderia telah disepadukan secara mendalam ke dalam pengeluaran dan kehidupan manusia.

1. Elektronik pengguna

Dalam bidang elektronik pengguna, apabila manusia terus meningkatkan keperluan fungsi mereka, semakin banyak sensor transduser ultrasonik tersuai disepadukan ke dalam pelbagai produk. Sebagai contoh, telefon pintar dilengkapi dengan lebih daripada sepuluh sensor seperti sensor cahaya, sensor jarak, sensor graviti, giroskop, GPS, sensor cap jari dan sebagainya.

2. Pertanian

Dalam bidang pertanian, melalui penderia ultrasonik yang dipasang pada haiwan atau di bangunan ladang, kita boleh memantau kesihatan haiwan dan pelbagai risiko dalam masa nyata untuk meminimumkan penyakit dan kematian haiwan, serta meningkatkan produktiviti dan kesuburan. Melalui penderia di lapangan, kita dapat memahami dengan tepat data cuaca dan tanah bagi menentukan masa terbaik untuk menanam, menyiram, membaja dan menuai.

3. Seni bina

Dalam bangunan pintar, penderia ultrasonik boleh memantau kualiti udara, keamatan cahaya, kepekatan asap, perubahan suhu dan data lain dalam bangunan dalam masa nyata, membolehkan kami mengurus kualiti udara dalaman dengan lebih baik, mengurangkan penggunaan tenaga dan menambah baik persekitaran tempat tinggal dan kerja.

4. Penjagaan kesihatan

Dalam penjagaan kesihatan, sensor ultrasonik boleh digunakan untuk pengurusan ubat-ubatan dan gaya hidup pesakit yang menghidap penyakit kronik seperti diabetes dan tekanan darah tinggi. Ia juga boleh membantu kanak-kanak atau penjaga memantau warga tua dengan penyakit Alzheimer dan penyakit lain dalam masa nyata. Apabila keabnormalan ditemui, anda boleh segera mendapatkan bantuan perubatan atau menghubungi perkhidmatan kecemasan.

Melalui sensor ultrasonik, doktor boleh memantau kadar denyutan jantung pesakit, tekanan darah, gula darah, elektrokardiogram dan penunjuk kesihatan lain dari jauh, dan boleh mengambil pil elektronik untuk memahami ubat dan rawatan pesakit, dan memberi nasihat tepat pada masanya. Secara umum, penderia boleh mengurangkan kos hospital, meningkatkan kualiti perubatan dan mengurangkan kekerapan kos kemasukan kecemasan yang mahal dan kos kemasukan ke hospital.

5. Pengurusan bandar

Untuk jabatan pengurusan bandar, penderia ultrasonik boleh membantu pengurus memahami operasi talian dan peralatan bawah tanah seperti gas, elektrik, air, kumbahan, dll. mereka boleh memantau kenderaan jalan raya dan aliran pejalan kaki dalam masa nyata, dan melaraskan strategi pengangkutan dalam masa untuk mengurangkan kesesakan lalu lintas; anda boleh tahu di mana pemandu kereta mempunyai tempat letak kereta percuma untuk mengelakkan pembaziran masa yang tidak perlu dan mengurangkan pelepasan karbon; malah mereka boleh mengesan dan mengesan wabak dan penyebaran penyakit.

6. Bidang lain

Tanpa penderia ultrasonik, tiada Internet of Things dan tiada Industri 4.0. Dalam bidang industri, tenaga, ketenteraan, dsb., sensor boleh mencapai penyelenggaraan ramalan peralatan. Dengan menganalisis data yang dikumpul oleh penderia ultrasonik, mereka boleh bertindak balas kepada masalah yang berpotensi, dengan itu meminimumkan kos masa henti peralatan.

Kedua, masa depan yang lebih menarik

Pada masa hadapan, penderia ultrasonik akan menjadi lebih kecil, lebih murah, lebih tepat, lebih fleksibel, lebih cekap tenaga dan lebih mesra alam, mampu mengumpul lebih banyak jenis data dan menyepadukan lebih banyak teknologi baharu.

1. Lebih kecil dan lebih murah

Dengan penggunaan pelbagai platform baharu dan bahan baharu, pengilang boleh mengeluarkan penderia ultrasonik yang lebih kecil yang prestasinya boleh setinggi paras milimeter dan komponen elektronik paras gelombang mikro, dan dengan penggunaan kurang silikon, kosnya akan berkurangan dengan ketara. Pada masa yang sama, platform baharu itu juga akan mengurangkan kos reka bentuk, pembangunan dan pembuatan sensor. Dalam jangka masa panjang, penderia ultrasonik penentukuran sendiri adalah sangat kos efektif. Melalui penentukuran automatik, bilangan dan masa penyelenggaraan sensor dapat dikurangkan, dan kos penyelenggaraan dapat dikurangkan dengan banyaknya. Selain itu, sensor penyembuhan diri akan mempunyai rangkaian aplikasi yang lebih luas dan kos penyelenggaraan yang lebih rendah, terutamanya sekiranya berlaku pelbagai bencana dan risiko.

2. Ketepatan yang lebih tinggi

Pada masa ini, penyelidikan penderiaan spektrum koperasi berbilang saluran masih di peringkat awal. Pada masa hadapan, apabila teknologi itu matang, ia akan menyediakan data pemantauan yang lebih tepat daripada penderia saluran tunggal semasa.

Penderia ultrasonik yang lebih tepat, boleh dipercayai dan boleh dihasilkan semula akan mempunyai lebih banyak senario aplikasi dalam peralatan perubatan dan bidang lain, dan fungsi yang dicapainya juga lebih berkuasa.

3. Lebih fleksibel dan lebih fleksibel

Penderia fleksibel ialah hala tuju penting untuk pembangunan penderia masa hadapan. Pada masa ini, penderia cahaya fleksibel, penderia PH, penderia ion dan biosensor masih dalam peringkat pembangunan awal. Pada masa hadapan, penderia fleksibel ini akan mempunyai aplikasi yang lebih inovatif, seperti kulit tiruan, penderia boleh pakai dan penderiaan gerakan mikro.

Melalui teknologi wayar mikro dan medan magnet, sensor ultrasonik boleh menjadi langsing seperti rambut dan elastik, tanpa bekalan kuasa, yang boleh mengukur suhu, tekanan, ketegangan, tekanan, kilasan dan kedudukan tanpa sentuhan.

4. Persepsi yang lebih baik dan lebih banyak data

Penderia masa hadapan akan lebih berkesan meniru deria manusia untuk mengesan, memproses dan menganalisis isyarat kompleks, seperti bahaya biologi, bau, tekanan bahan, patogen dan kakisan. Sebagai contoh, penderia ultrasonik canggih ini bukan sahaja dapat merasakan sejumlah besar analit tunggal (seperti karbon dioksida), tetapi juga menguraikan setiap komponen bau. Selain itu, habuk pintar ialah penderia mikroskopik yang didorong oleh getaran, yang boleh memantau pelbagai situasi seperti medan perang, bangunan bertingkat tinggi atau arteri tersumbat.

5. Lebih banyak aplikasi perubatan

Pada masa ini, banyak penderia berkaitan kesihatan digunakan terutamanya dalam bidang hiburan dan gaya hidup, dan fungsinya tidak dapat memenuhi keperluan gred perubatan. Pada masa hadapan, lebih banyak penderia gred perubatan akan lulus kelulusan kawal selia yang ketat dan merealisasikan aplikasi perubatan.

Dengan pengecilan sistem makmal, pembangunan teknologi baru muncul untuk persepsi biohazard akan dipercepatkan, dan penderia ultrasonik akan menjadi peranti gred perubatan sebenar dan bukannya penggunaan kehidupan dan hiburan yang mudah. Ujian perubatan akan menjadi lebih mudah. Satu instrumen ujian boleh menganalisis lebih banyak bahan dan mengurangkan keperluan untuk sampel ujian. Sebagai contoh, ujian kesihatan boleh diselesaikan melalui cecair badan seperti peluh dan air mata.

Pil boleh telan adalah aplikasi pengecilan sistem makmal. Sebagai contoh, banyak syarikat permulaan teknologi kesihatan telah menggunakan penderia untuk menggantikan endoskopi tradisional untuk mengurangkan kesakitan pesakit. Terdapat juga beberapa pil boleh telan atau implan yang dibangunkan oleh syarikat teknologi yang boleh ditadbir secara berterusan dalam badan untuk jangka masa yang lama, menjadikan rawatan harian pesakit lebih mudah.

6. Lebih penjimatan tenaga

Pada masa ini, kebanyakan penderia ultrasonik tidak begitu cekap tenaga kerana ia sentiasa hidup. Pada masa hadapan, penderia akan menjadi lebih pintar dan didorong oleh keadaan tertentu, dan hanya boleh diaktifkan apabila keadaan tertentu dicapai, dan apabila ia berada dalam mod siap sedia, hampir tiada penggunaan kuasa.

Selain itu, sensor ultrasonik juga boleh mendapatkan tenaga daripada persekitaran sekeliling untuk mencapai operasi yang lebih lama. Contohnya, senaman, tekanan, cahaya, atau perbezaan antara haba badan pesakit dan udara sekeliling boleh menjadi sumber tenaga penderia.

7. Lebih mesra alam

Pada masa hadapan, penderia ultrasonik yang mesra alam dan boleh terbiodegradasi akan menjadi semakin popular.Sebagai contoh, penderia ultrasonik boleh menjadi bateri berasaskan kertas yang didorong oleh bakteria dan boleh terurai. Sensor ultrasonik sedemikian boleh digunakan dalam bidang seperti pengurusan tanah ladang, pemantauan alam sekitar, pemantauan peredaran makanan, atau ujian perubatan tanpa mencemarkan alam sekitar.

8. Kerumitan yang lebih tinggi dan keserasian yang lebih baik

Dengan menyelaraskan kerja, pihak sensor transduser ultrasonik akan mendapat kerumitan tambahan. Kelompok penderia boleh menyelaraskan kerja antara penderia dengan lebih baik dan menentukan kandungan dan lokasi kerja melalui sistem pembelajaran autonomi. Selain itu, penggunaan pelbagai teknologi baharu juga akan menjadikan penderia ultrasonik lebih pelbagai. Sebagai contoh, melalui teknologi laser, sensor ultrasonik boleh mengenal pasti komposisi bahan melalui spektrum unik bahan; sensor masa penerbangan boleh mengukur jarak antara dua objek melalui denyutan cahaya inframerah; diperbuat daripada bahan pzt seperti kristal piezo, seramik khas, tulang, DNA, protein, dll. Penderia Piezo boleh bertindak balas dengan lebih baik kepada tekanan luaran dan haba pendam.

Pada masa hadapan, kemajuan dalam pelbagai sains asas akan menggalakkan lagi evolusi pesat teknologi sensor. Penderia ultrasonik akan menjadi lebih kecil dan mesra pengguna, dan interaksi manusia-komputer akan menjadi lebih mesra; pada masa yang sama, mereka akan menjadi lebih tidak kelihatan dan kurang ketara. Memandangkan penderia ultrasonik disepadukan dengan lebih mendalam ke dalam kehidupan seharian kita, serta penyepaduan dengan teknologi baharu seperti AI, di dunia yang saling berkaitan dan automatik pada masa hadapan, penderia ultrasonik akan menjadikan kehidupan kita lebih baik.