未來傳感器的8大發(fā)展大趨勢

隨著傳感器，以及與之相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲、儲能、新材料、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備等軟硬件技術(shù)的發(fā)展，還有成本的持續(xù)下降，傳感器的應(yīng)用場景將變得越來越豐富。

2022年，傳感器更伴隨著這些技術(shù)的發(fā)展，進一步改變我們的生活，同時傳感器本身也面臨新的發(fā)展需求。未來，傳感器將變得更小、更便宜、更準確、更靈活、更節(jié)能、更環(huán)保，能夠收集更多類型的數(shù)據(jù)，并集成越來越多的新技術(shù)。

1.更小，更便宜

隨著各種新平臺和新材料的應(yīng)用，制造商可以制造更小的傳感器，其性能可以與毫米級和微波級的電子元器件一樣高，并且隨著更少的硅的應(yīng)用，成本將大幅降低。同時，新平臺還會降低傳感器的設(shè)計、開發(fā)和制造成本。

從長遠來看，可自我校準的傳感器具有非常高的成本效益。通過自動校準，可以減少傳感器的維護次數(shù)和時間，并大幅降低維護成本。另外，可自我修復的傳感器將會有更廣泛的應(yīng)用范圍，并使維護成本更低，特別是在發(fā)生各種災難和風險時將大有用處。

2.更高的準確性

目前，多通道協(xié)作頻譜感知的研究還處于初期階段。未來，一旦技術(shù)成熟，它將比現(xiàn)在的單通道傳感器提供更精確的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

更準確、更可靠和可復制的傳感器將在醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域擁有更多的應(yīng)用場景，其實現(xiàn)的功能也更加強大。

3.更靈活且更柔性

柔性傳感器是未來傳感器發(fā)展的一個重要方向。目前，柔性光傳感器、PH傳感器、離子傳感器和生物傳感器仍處在早期開發(fā)階段。在未來，這些柔性傳感器將擁有更多創(chuàng)新應(yīng)用，如人造皮膚、可穿戴傳感器和微動傳感。

通過微線技術(shù)和磁場，傳感器可以像頭發(fā)絲一樣纖細，而又具有彈性，不需要電源，可以無接觸地測量溫度、壓力、拉力、應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)和位置。

4.更好的感知與更多的數(shù)據(jù)

未來的傳感器將更有效地模仿人類的感官，來檢測、處理和分析復雜的信號，如生物危害、氣味、材料壓力、病原體和腐蝕等。例如，這些先進的傳感器不僅僅能夠感知大量的單一分析物(例如二氧化碳)，還可以破解氣味中的每個組成部分。

此外，智能微塵是由振動驅(qū)動的微觀傳感器，可以監(jiān)控戰(zhàn)場、高層建筑或動脈堵塞等各種情況。

5.更多的醫(yī)療應(yīng)用

目前，很多與健康相關(guān)的傳感器主要用在娛樂和生活方式領(lǐng)域，它們的功能達不到醫(yī)療級的要求。未來，更多醫(yī)療級的傳感器將通過嚴格的監(jiān)管審批并實現(xiàn)醫(yī)療應(yīng)用。

隨著實驗室系統(tǒng)的微型化，將加速生物危害感知的新興技術(shù)的研發(fā)，可穿戴傳感器將成為真正的醫(yī)療級設(shè)備，而非簡單的生活和娛樂之用。醫(yī)療檢測將更加輕松，一臺檢測儀器可以分析更多的物質(zhì)，并減少對檢測樣品量的需求，比如，可以通過汗液和眼淚等體液即可完成健康檢測。

可吞服藥丸是實驗室系統(tǒng)微型化的一個應(yīng)用，例如，已經(jīng)有很多健康科技初創(chuàng)企業(yè)使用可吞服傳感器替代傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡檢查，以減少患者的痛苦。還有一些科技公司研發(fā)的可吞服或可植入藥丸，可以在體內(nèi)長期持續(xù)給藥，讓患者的日常治療更為輕松。

6.更節(jié)能

當前，大多數(shù)傳感器并不是很節(jié)能，因為其始終處于開啟狀態(tài)。未來，傳感器將變得更智能，并由特定條件驅(qū)動，只有當達到某個條件時才能被激活，而當它們處于待機模式時，幾乎沒有功耗。

此外，傳感器還可以從周圍環(huán)境中獲取能量，實現(xiàn)更長久的運行。例如運動、壓力、光線，或患者身體與周圍空氣的熱量差異等都可以成為傳感器的能量來源。

7.更環(huán)保

在未來，環(huán)境友好型和可生物降解的傳感器將日益受到歡迎。

例如，傳感器可以采用由細菌驅(qū)動的，可降解的紙基電池，此類傳感器可用于農(nóng)田管理、環(huán)境監(jiān)測、食品流通監(jiān)測或醫(yī)療檢測等領(lǐng)域，而不會污染環(huán)境。

8.更高的復雜性和更好的兼容性

通過協(xié)調(diào)工作，傳感器將獲得額外的復雜性。傳感器集群可以更好地協(xié)調(diào)傳感器之間的工作，并通過自主學習系統(tǒng)來確定工作內(nèi)容和位置。

此外，各種新技術(shù)的采用，也將使傳感器變得更加多樣化。例如，通過激光技術(shù)，傳感器可以通過物質(zhì)獨特的光譜識別出物質(zhì)組成;飛行時間傳感器可通過紅外光脈沖測量兩個物體之間的距離;由晶體、特殊陶瓷、骨骼、DNA、蛋白質(zhì)等材料制造的壓電傳感器可以更好地對外部壓力和潛熱進行響應(yīng)。

在未來，各種基礎(chǔ)科學的進步將進一步推動傳感器技術(shù)的快速進化。傳感器將變得更加小型化、人性化，人機交互更加友好;同時，它們將變得更加隱形，更加不易察覺。隨著傳感器更加深入地融入我們的日常生活，以及與AI等新技術(shù)的融合，在未來的互聯(lián)互通和自動化的世界中，傳感器將使我們的生活更加美好。

審核編輯：湯梓紅