Cum vor schimba senzorii cu ultrasunete lumea în următorii 50 de ani

De la nașterea senzorului, senzorul cu ultrasunete a devenit cea mai importantă infrastructură din societatea digitală, deoarece poate ajuta oamenii să transforme informațiile care erau cândva necunoscute și greu de judecat în date ușor accesibile și mai precise. În 2011, fondatorul și capitalist de risc al Netscape, a prezentat o viziune foarte creativă și deja realizată: „Software-ul mănâncă lumea.” Până în prezent, dacă înlocuiți „software” cu „sensor ultraonic” într-o propoziție, același argument se aplică.

De la telefoane inteligente la dispozitive de voce inteligente, de la platforme energetice la echipamente industriale, senzorii „disponibil” în mod natural ca organe de extensie care conectează oamenii la mașini, oamenii înșiși și mediul natural. Odată cu dezvoltarea senzorilor și a tehnologiilor hardware și software aferente, cum ar fi stocarea datelor, stocarea energiei, materiale noi și infrastructura de rețea, precum și scăderea continuă a costurilor, Scenariile de aplicare a traductoarelor de flux cu ultrasunete vor deveni din ce în ce mai abundente.

Se estimează că până în 2020 vor exista 300 de miliarde de senzori în viața noastră de zi cu zi în întreaga lume, dimensiunea pieței va ajunge la 10,5 miliarde de dolari SUA, iar dimensiunea pieței senzorilor flexibili imprimați va ajunge la 7,3 miliarde de dolari.

Deci, care sunt utilizările senzorilor cu ultrasunete astăzi? În viitor, și chiar în următorii 50 de ani, ce fel de evoluție vor suferi senzorii și cum vor schimba ei lumea?

1. Senzori peste tot astăzi

De la electronice de consum la agricultură, de la transport la medical, de la energie la aerospațial, de la industrie la managementul orașului, senzorii au fost profund integrați în producția și viața umană.

1. Electronice de larg consum

În domeniul electronicelor de larg consum, pe măsură ce oamenii continuă să-și crească cerințele funcționale, din ce în ce mai mult Senzorul cu traductor ultrasonic personalizat este integrat în diverse produse. De exemplu, un telefon inteligent este echipat cu mai mult de zece senzori, cum ar fi senzor de lumină, senzor de distanță, senzor de gravitație, giroscop, GPS, senzor de amprentă și așa mai departe.

2. Agricultura

În domeniul agricol, prin senzori cu ultrasunete instalați pe animale sau în clădirile fermei, putem monitoriza sănătatea animalelor și diverse riscuri în timp real pentru a minimiza bolile și mortalitatea animalelor, precum și pentru a crește productivitatea și fertilitatea. Prin intermediul senzorilor din teren, putem înțelege cu exactitate datele meteorologice și ale solului pentru a determina cel mai bun moment pentru plantare, irigare, fertilizare și recoltare.

3. Arhitectura

În clădirile inteligente, senzorii cu ultrasunete pot monitoriza calitatea aerului, intensitatea luminii, concentrația fumului, schimbările de temperatură și alte date din clădire în timp real, permițându-ne să gestionăm mai bine calitatea aerului din interior, să reducem consumul de energie și să îmbunătățim mediile de viață și de lucru.

4. Asistență medicală

În domeniul sănătății, senzorul cu ultrasunete poate fi utilizat pentru gestionarea medicamentelor și a stilului de viață al pacienților cu boli cronice precum diabetul și hipertensiunea arterială. De asemenea, poate ajuta copiii sau îngrijitorii să monitorizeze în timp real persoanele în vârstă cu boala Alzheimer și alte boli. Când sunt găsite anomalii, puteți solicita imediat ajutor medical sau puteți apela serviciile de urgență.

Prin intermediul senzorului cu ultrasunete, medicul poate monitoriza de la distanță ritmul cardiac al pacientului, tensiunea arterială, zahărul din sânge, electrocardiograma și alți indicatori de sănătate și poate lua pastile electronice pentru a înțelege medicația și tratamentul pacientului și poate oferi sfaturi în timp util. În general, senzorii pot reduce costurile spitalicești, pot îmbunătăți calitatea medicală și pot reduce frecvența costurilor costisitoare de admitere în urgență și a costurilor de spitalizare.

5. Managementul orașului

Pentru departamentele de management al orașului, senzorii cu ultrasunete pot ajuta managerii să înțeleagă funcționarea liniilor și echipamentelor subterane precum gaz, electricitate, apă, canalizare etc. pot monitoriza vehiculele rutiere și fluxurile pietonale în timp real și pot ajusta strategiile de transport în timp pentru a reduce congestionarea traficului; puteți spune unde au șoferii de mașini locuri de parcare gratuite pentru a evita pierderea inutilă de timp și pentru a reduce emisiile de carbon; pot chiar detecta și urmări izbucnirea și răspândirea bolilor.

6. Alte domenii

Fără senzori cu ultrasunete, nu ar exista internetul obiectelor și industria 4.0. În domeniile industriei, energiei, armatei etc., senzorii pot realiza întreținerea predictivă a echipamentelor. Analizând datele colectate de senzorii cu ultrasunete, aceștia pot răspunde la probleme potențiale, reducând astfel costul timpului de nefuncționare a echipamentului.

În al doilea rând, un viitor mai interesant

În viitor, senzorii cu ultrasunete vor deveni mai mici, mai ieftini, mai precisi, mai flexibili, mai eficienți din punct de vedere energetic și mai ecologici, capabili să colecteze mai multe tipuri de date și să integreze tot mai multe tehnologii noi.

1. Mai mici și mai ieftine

Odată cu aplicarea diferitelor platforme noi și materiale noi, producătorii pot produce senzori cu ultrasunete mai mici a căror performanță poate fi la fel de mare ca componentele electronice la nivel milimetric și la nivel de microunde, iar cu aplicarea mai puțin siliciu, costul se va reduce substanțial. În același timp, noua platformă va reduce, de asemenea, costurile de proiectare, dezvoltare și producție a senzorilor. Pe termen lung, senzorii ultrasonici cu autocalibrare sunt foarte rentabili. Prin calibrarea automată, numărul și timpul de întreținere a senzorului pot fi reduse, iar costul de întreținere poate fi redus foarte mult. În plus, senzorii cu auto-vindecare vor avea o gamă mai largă de aplicații și costuri de întreținere mai mici, mai ales în cazul apariției diverselor dezastre și riscuri.

2. Precizie mai mare

În prezent, cercetarea detectării spectrului cooperativ multicanal este încă la început. În viitor, odată ce tehnologia va fi matură, va oferi date de monitorizare mai precise decât senzorii actuali cu un singur canal.

Senzorii ultrasonici mai precisi, fiabili și reproductibili vor avea mai multe scenarii de aplicare în echipamentele medicale și în alte domenii, iar funcțiile pe care le realizează sunt, de asemenea, mai puternice.

3. Mai flexibil și mai flexibil

Senzorii flexibili reprezintă o direcție importantă pentru dezvoltarea viitoare a senzorilor. În prezent, senzorii flexibili de lumină, senzorii de PH, senzorii de ioni și biosenzorii sunt încă într-un stadiu incipient de dezvoltare. În viitor, acești senzori flexibili vor avea aplicații mai inovatoare, cum ar fi piele artificială, senzori portabili și micro-sensing.

Prin tehnologia microfirelor și câmpul magnetic, senzorul cu ultrasunete poate fi la fel de subțire ca părul și elastic, fără sursă de alimentare, care poate măsura temperatura, presiunea, tensiunea, stresul, torsiune și poziția fără contact.

4. Percepție mai bună și mai multe date

Viitorii senzori vor imita mai eficient simțurile umane pentru a detecta, procesa și analiza semnale complexe, cum ar fi pericolele biologice, mirosurile, presiunea materialului, agenții patogeni și coroziunea. De exemplu, acești senzori cu ultrasunete avansati nu numai că pot detecta un număr mare de analiți unici (cum ar fi dioxidul de carbon), dar și descifra fiecare componentă a mirosului. În plus, praful inteligent este un senzor microscopic condus de vibrații, care poate monitoriza diverse situații, cum ar fi câmpurile de luptă, clădirile înalte sau arterele înfundate.

5. Mai multe aplicații medicale

În prezent, mulți senzori legați de sănătate sunt utilizați în principal în domeniile divertismentului și stilului de viață, iar funcțiile lor nu pot îndeplini cerințele de grad medical. În viitor, mai mulți senzori de calitate medicală vor trece cu aprobare strictă de reglementare și vor realiza aplicații medicale.

Odată cu miniaturizarea sistemelor de laborator, dezvoltarea tehnologiilor emergente pentru percepția riscurilor biologice va fi accelerată, iar senzorii cu ultrasunete vor deveni adevărate dispozitive de calitate medicală, mai degrabă decât simple utilizări de viață și de divertisment. Testele medicale vor fi mai ușoare. Un singur instrument de testare poate analiza mai multe substanțe și poate reduce nevoia de testare a probelor. De exemplu, testarea sănătății poate fi efectuată prin fluide corporale, cum ar fi transpirația și lacrimile.

Pastilele înghițibile sunt o aplicație de miniaturizare a sistemelor de laborator. De exemplu, multe startup-uri de tehnologie a sănătății au folosit senzori pentru a înlocui endoscopia tradițională pentru a reduce durerea pacientului. Există și câteva pastile de înghițire sau implantabile dezvoltate de companii de tehnologie care pot fi administrate continuu în organism pentru o perioadă lungă de timp, facilitând tratamentul zilnic al pacienților.

6. Mai multă economie de energie

În prezent, majoritatea senzorilor cu ultrasunete nu sunt foarte eficienți din punct de vedere energetic, deoarece sunt mereu porniți. În viitor, senzorii vor deveni mai inteligenți și vor fi conduși de condiții specifice și vor putea fi activați numai atunci când este atinsă o anumită condiție, iar când sunt în modul de așteptare, aproape că nu există consum de energie.

În plus, senzorul cu ultrasunete poate obține și energie din mediul înconjurător pentru a obține o funcționare mai lungă. De exemplu, exercițiul, presiunea, lumina sau diferența dintre căldura corpului pacientului și aerul din jur pot fi sursa de energie a senzorului.

7. Mai ecologic

În viitor, senzorii cu ultrasunete ecologici și biodegradabili vor deveni din ce în ce mai populari. De exemplu, senzorul cu ultrasunete poate fi o baterie pe bază de hârtie degradabilă, alimentată de bacterii. Un astfel de senzor cu ultrasunete poate fi utilizat în domenii precum managementul terenurilor agricole, monitorizarea mediului, monitorizarea circulației alimentelor sau teste medicale fără a polua mediul.

8. Complexitate mai mare și compatibilitate mai bună

Prin coordonarea lucrării, cel senzorul transductor ultrasonic va câștiga o complexitate suplimentară. Grupurile de senzori pot coordona mai bine munca dintre senzori și pot determina conținutul și locația lucrării printr-un sistem de învățare autonom. În plus, adoptarea diferitelor tehnologii noi va face, de asemenea, senzorul cu ultrasunete mai divers. De exemplu, prin tehnologia laser, senzorul cu ultrasunete poate identifica compoziția materialului prin spectrul unic al materialului; senzorul de timp de zbor poate măsura distanța dintre două obiecte prin impulsuri de lumină infraroșie; fabricat din materiale pzt, cum ar fi cristale piezo, ceramică specială, oase, ADN, proteine ​​etc. Senzorii piezo pot răspunde mai bine la presiunea externă și căldura latentă.

În viitor, progresele în diverse științe de bază vor promova și mai mult evoluția rapidă a tehnologiei senzorilor. Senzorul cu ultrasunete va deveni mai miniaturizat și mai ușor de utilizat, iar interacțiunea om-calculator va fi mai prietenoasă; în același timp, ele vor deveni mai invizibile și mai puțin vizibile. Pe măsură ce senzorii cu ultrasunete sunt mai profund integrați în viața noastră de zi cu zi, precum și integrarea cu noile tehnologii precum AI, în viitor, lumea interconectată și automatizată, senzorul cu ultrasunete ne va face viața mai bună.