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傳感新品

【河南大學與中國科學技術大學：研發用于安全監測的超高靈敏度纖維狀柔性溫度傳感器】

柔性傳感器能夠感知人體和環境的物理、化學和生物信息，在學術界和工業界引起了廣泛的關注。其中，柔性溫度傳感器尤為重要，因為它們能夠復制來自多種來源的熱感，包括人體、環境和電子設備，這對于活動監測、環境感知和事故預警等應用具有極大的潛力，并可有效用于電子皮膚，人機交互，以及災害預防系統。然而，由于構建具有高靈敏度的本征柔性監測器件的過程較為復雜，柔性溫度傳感器的工作范圍和靈敏度仍有待進一步提升。作為過渡金屬氧化物的一員，NiO因其高的電阻溫度系數（TCR）和卓越的溫度檢測性能而被認為是理想的熱敏半導體。因此，設計制備高靈敏NiO基柔性材料和器件對于開發具有高變形能力和傳感性能的柔性溫度傳感器至關重要。

鑒于此，河南大學柔性電子學院和河南省柔性電子產業技術研究院黃維院士、張洪健副教授和中國科學技術大學朱紀欣教授利用一種簡便的原位合成/分解方法，制備出了作為溫度感應組件的柔性纖維狀NiO/碳納米管纖維（CNTF）復合材料，并使用有限元分析系統地研究了NiO/CNTF柔性溫度傳感器在各種應用條件下的機械和熱傳輸行為。此外，該工作還系統地研究了與人體相關熱信號的接觸和非接觸溫度傳感應用。最后，基于傳感器構建了溫度監控和預警系統，并應用于儲能電池和智能手機的溫度監測，以防止由電池熱失控或電子設備的異常充放電過程引起的火災事故發生。

圖1. 材料合成策略、微觀結構以及柔性溫度傳感器示意圖

采用原位合成/分解法，在CNTF表面均勻負載NiO納米片陣列，得到柔性NiO/CNTF纖維狀復合材料。以NiO/CNTF為溫度傳感單元，PET為柔性基材，Ag為電極，PDMS為封裝材料，成功制備了NiO/CNTF柔性溫度傳感器。

【NiO/CNTF柔性溫度傳感器的性能】

圖2. 柔性溫度傳感器的電學和溫度感應特性

該研究工作中制備的柔性溫度傳感器具有可設計性強、尺寸多樣化的特點，能夠靈活應用于多種便攜性穿戴和植入場景，并且展現出靈敏度高和工作溫域寬的特性。通過擬合相對于室溫的歸一化電阻，計算出柔性溫度傳感器在?15–25 °C和在25–60 °C溫度范圍內的TCR分別為?9.1% °C?1和?2.1% °C?1，其中最大TCR可以達到?20.2% °C?1，在?15–60 °C的溫度范圍內柔性溫度傳感器的熱敏電阻常數B值為 3332 K。此外，傳感器對高溫和低溫分別具有良好的開關響應特性。

【NiO/CNTF柔性溫度傳感器的熱傳導特性】

圖3. 柔性溫度傳感器的有限元分析模擬

為了評估NiO/CNTF柔性溫度傳感器的機械和熱行為，采用有限元分析模擬對多物理場耦合下傳感器的結構力學和熱傳導進行了模擬。研究表明，該研究工作中制備的傳感器，溫度傳感元件位于電極區域，能夠有效避免形變過程中產生的應力集中效應，有利于提高傳感器的穩定性和耐用性。此外，對不同熱源類型和不同傳輸途徑下系統的熱傳輸行為做了模擬和研究，并對比了固體-固體和環境-固體兩種模式處于高溫和低溫環境的熱傳導速率。此外，由于PDMS具有成分可調的優點，高導熱添加劑可以與PDMS前驅體混合，增強封裝材料的導熱性能，提升溫度傳感響應速度。

【NiO/CNTF柔性溫度傳感器在溫度監測中的應用】

圖4. 柔性溫度傳感器監測人體熱信號

NiO/CNTF柔性溫度傳感器表現出優異的靈敏度、靈活性和可調尺寸，在具有溫度傳感功能的電子皮膚或人機交互設備中具有巨大的應用潛力。NiO/CNTF柔性溫度傳感器能夠應用于測量接觸式人體熱信號，如手指觸摸產生的溫度變化；還可以應用于呼吸等人體熱信號的非接觸檢測，滿足不同生理狀態呼吸行為監測等多種應用場景需求，并驗證了其比商用NTC熱敏電阻具有更優異的信號強度和響應速度。

【NiO/CNTF柔性溫度傳感器在安全監測系統中的應用】

圖5. 柔性溫度傳感器在溫度監測和預警系統中的應用

基于NiO/CNTF柔性溫度傳感器，研究者還開發了具有高低溫報警功能的溫度監測預警系統。在溫度監測預警系統中，可以通過預先設定的高溫和低溫閾值，對監測的正常、過冷和過熱溫度進行警報指示。以鋰離子電池為例，NiO/CNTF柔性溫度傳感器可以貼附在電池表面實時監測電池溫度。當電池發生熱失控時，溫度監測系統可以及時檢驗到電池過熱現象并報警。此外，傳感器還可以貼附在智能手機表面，對手機充電時的溫度變化進行同步監測，防止充放電過程溫度異常引起的電子設備損壞和火災等風險。

傳感動態

【專精特新“廣東造”｜速騰聚創：用技術實力“圈粉”全球智能車企】

廣東是全國汽車生產第一大省，也是消費第一大省。廣東有比亞迪這樣的龍頭企業，也有一大批極具創造力、在細分領域呼風喚雨的“隱形冠軍”，這些中小企業中的“領頭羊”，已經成為推動汽車制造業持續高質量發展的重要力量。

2月18日，甲辰龍年首個工作日，廣東省高質量發展大會在深圳召開，助力推動產業和科技互促雙強。高端制造業企業參會代表、速騰聚創科技有限公司副總裁魏根平接受南方新聞網記者專訪時表示，深圳的營商環境和產業基礎，以及自身的創新能力和技術實力，是企業快速成長為專精特新“小巨人”，引領激光雷達行業發展的重要原因。

以技術創新搶占市場

激光雷達是機器人的眼睛，能為機器人感知世界提供超越人類眼睛的感知能力。報告稱，中國將成為全球載激光雷達解決案市場中最活躍、最重要的市場，到2030年約占全球市場的34.6%，2022年2030年的復合年增率為104.2%。

2014年，速騰聚創誕生于深圳南山，2022年，速騰聚創成為國家級專精特新“巨”一員，2023年，速騰聚創全年激光雷達交付量超25萬臺，創下了全球激光雷達銷量與市值雙紀錄?，F如今，中國銷量前10的車企中，有9家都用上了速騰聚創的激光雷達。

科創型中小企如何在短短10年內快速成長？魏根平透露，敢想、敢創是他們的致勝法寶?！拔覀兪侨驑I內最早布局主芯技術、也是全球最早實現規級固態激光雷達量產的激光雷達公司。在載前裝領域，我們通過規激光雷達的前瞻戰略布局，讓激光雷達從萬元的精密儀器，變成可以規模量產應的汽產品，價格只需百美。”

企業的技術實力離不開科研投入與科研人才。魏根平表示，速騰聚創的研發投入占每年總營收超50%，公司超50%的人才都是研發人員，這兩個“50%”保障了企業產品的技術突破，讓企業在激光雷達領域擁有近1400項專利及專利申請?！凹夹g突破讓我們不斷優化產品性能，‘圈粉’無數智能車企，在市值、銷量、客戶數量方面拿下多個第一，從而支撐我們持續創新發展?！?/p>

深圳創新底氣足

速騰聚創“于南，于南”。魏根平認為，深圳的營商環境和產業資源，是企業敢于創新的底，這座城市能快速把有價值的想法產品化。“我們的發展離不開深圳市政府和南山區政府的大力支持，他們不僅給企業找空間、找才、找資、找市場、找政策，還為‘巨’提供全命周期培育服務?！?/p>

他舉例，南是智能聯汽產業聚集程度最的區域之，粵港澳大灣區個動駕駛智能研究中、深圳動駕駛智能研究中也在這落地。“政府很重視上下游產業鏈重點企業的聯合，協助我們與南科、中國科學院深圳先進技術研究院等校及科研機構達成了科研合作，促進產學研的融合發展?！?/p>

在產業生態方面，魏根平表示，廣東擁有完整的汽車上下游供應鏈，聚集了中國的主動駕駛技術企業，為企業快速發展提供很好的養分?！拔覀兒芏嗔悴考潭紝崿F了本土化，而小鵬、比亞迪、廣汽等下游企業客戶都在省內，方便我們非常高效地溝通交流，提供更好的服務?！?/p>

參加全省高質量發展大會，魏根平很受鼓舞，他表示，有省委、省政府質量發展的堅定向和政策持，他對未來發展很有信?！敖衲?，我們希望引領業共同實現百萬級的激光雷達交付，也希望加速拓展全球市場，打造全球化的企業架構和才梯度?！?/p>

【總投資1.5億！蘇州清研微視立體視覺傳感器項目落戶安徽蕪湖】

2月1日，清研年產3萬臺立體視覺傳感器項目簽約落戶安徽蕪湖三山經濟開發區。項目計劃總投資15000萬元，建設年產3萬臺立體視覺傳感器（產業創新融合產品）。該項目的落地加強了三山經開區與清華大學未來在汽車領域上的合作，為三山打造汽車生產基地，提供智力支持。

本項目投資方為蘇州清研微視電子科技有限公司，是清華大學蘇州汽車研究院重點孵化企業，蘇州市獨角獸培育企業，蘇州市“頭雁”企業。清華大學蘇州汽車研究院成立于2011年7月，是清華大學第一所面向特定行業的專業化派出機構，面向汽車應用技術研發、高端產業服務和科技成果轉化。公司專注于人工智能產品的研發和產業化，為客戶提供以“嵌入式系統+AI算法+云控平臺”為核心的立體視覺感知系統。在智能網聯汽車領域，是商用車頭部企業供應商。

雙目立體視覺產品已采用硬件描述語言在FPGA中實現，融資完成后將完成流片工作（55nm工藝），成本將大幅減低（FPGA：800元；流片芯片：7元），乘用車市場將全面打開。立體視覺將是 L2+以上自動駕駛汽車的標配功能，每年的市場規模200億元左右。

【一個月生產近6000高精度壓力傳感器芯片——走近中國科學院空天信息創新研究院】

2月13日，大年初四。平時人來人往的中國科學院空天信息創新研究院（以下簡稱“空天院”）中關村園區，今天格外寧靜。在萬家團圓的新春佳節，邢艷榮一大早就來到實驗室，忙起芯片加工工作。

邢艷榮是空天院高精度壓力傳感器團隊的實驗師。這個春節假期，她和同事們都必須“泡”在實驗室超凈間里，加班加點完成壓力傳感器芯片生產任務。

“春節前夕，我國中東部地區出現大范圍持續性雨雪冰凍天氣，各地氣象部門緊急采購便攜式自動氣象站、微智自動氣象站等。我們團隊需要加班值守，以確保氣象壓力傳感器芯片順利生產交付?！笨仗煸貉芯繂T、高精度壓力傳感器團隊負責人王軍波告訴科技日報記者。

一個月生產近6000枚芯片

穿上潔凈服、戴上防護帽和膠皮手套，在風淋間“吹風”除塵后，記者跟隨邢艷榮來到實驗室壓力傳感器芯片生產超凈間。

在這里，伴隨著各種高精密儀器發出的嗡鳴聲，邢艷榮和同事們開始在光刻機上作業。光刻是制造芯片的關鍵步驟，邢艷榮將硅晶圓放到機器的凹槽內，設備啟動后就會按照事先設計好的工藝參數進行光刻。

光刻的結果并不會第一時間顯現，要檢驗光刻的成效，還有一個關鍵環節——顯影。“這就是顯影液，就像以前洗照片一樣。格子里面是眼睛能看到的彩紋，這個彩紋沒有了，顯影也就結束了?！毙掀G榮邊操作邊給記者講解。

邢艷榮是兩個孩子的媽媽，老大讀初三，正值中考關鍵期。對于春節加班，她沒有任何抱怨。

“不光是我，我的同事們也很辛苦。比如，住在燕郊的同事晚上都回不了家，因為趕不上最晚的大巴，只能在辦公室休息一下?！毙掀G榮說，“大家都想盡快完成壓力傳感器芯片生產任務，確保訂單能夠按時交付。”

從晶圓到最終的芯片成片，要經過清洗、光刻、顯影、刻蝕等多個步驟。邢艷榮和同事們一個星期要加工8—10片晶圓，一個月要生產近6000枚高精度壓力傳感器芯片。

壓力傳感器是一種能夠測量壓力大小并將其轉換成可測電信號的器件或裝置。高精度壓力傳感器是航空航天、工業控制高端裝備的核心器件。

“芯片是壓力傳感器的核心，芯片的加工水平是壓力傳感器高精度的重要保障。壓力傳感器的精度決定了工業測控的精度，比如在氣象領域，高精度壓力傳感器可以更為準確地預測天氣的變化。”空天院研究員、高精度壓力傳感器團隊技術負責人陳德勇說。

為國家需求義不容辭

以前，我國的高精度壓力傳感器幾乎全部依靠進口?？仗煸焊呔葔毫鞲衅鲌F隊用了數十年的時間，不僅實現了核心部件的國產化，沖破了層層技術壁壘，還將壓力傳感器的精度提高到了萬分之一。

“這意味著，如果一架飛機在萬米高空中飛行，萬分之一精度的壓力傳感器誤差僅在1米以內。”王軍波說，萬分之一精度的壓力傳感器是壓力傳感器皇冠上的明珠，是我國必須牢牢掌握在自己手中的關鍵核心技術。

“壓力傳感器本身是受溫度影響的，溫度快速變化的時候，傳感器不一定能跟得上溫度的變化。我們現在做的傳感器用了兩個諧振器，這兩個諧振器放的位置很近，對溫度變化的反應是幾乎一致的。我們通過這種差分的方法，可以大大減少溫度跟隨誤差。在這一點上，國外是沒有的?！标惖掠聦ψ约涸O計的產品充滿自信。

作為團隊技術負責人，陳德勇已經在壓力傳感器領域持續攻關近30年，先后研制出三大類不同工作機理的十余種傳感器產品，并解決了應用過程中出現的一系列工程化問題和批量化制造難題。

“放假這些天，我一直都在值班，因為生產線不能停，要保證生產設備正常工作。我每天都來巡檢，看看水、電、氣是不是正常工作?！蓖踯姴ㄕJ為，犧牲假期為滿足國家需求而工作義不容辭。

“我覺得國家需要，就是對我們這些科研人員最大的認可?！蓖踯姴ㄏＭ麄兊漠a品能夠更好地保障國家需求，從而為實現高水平科技自立自強貢獻自己的力量。

【2024 年上海市重大工程清單公布：中芯國際、華為、特斯拉儲能超級工廠等在列】

2 月 19 日消息，據上海市發展和改革委員會官方公眾號“上海發展改革”消息，2024 年上海市重大工程清單正式公布，計劃安排正式項目 191 項，其中科技產業類 76 項，社會民生類 23 項，生態文明建設類 16 項，城市基礎設施類 67 項，城鄉融合與鄉村振興類 9 項；另計劃安排預備項目 26 項。

從大家關注的科技產業類（76 項）來看：

計劃建成 14 項：高效低碳燃氣輪機試驗裝置國家重大科技基礎設施、鼎泰半導體 12 英寸自動化晶圓制造中心項目、盛美半導體設備研發與制造中心、華為上海研發基地（青浦）、中交集團上?？偛炕?。

計劃新開工 4 項：中科院在滬“十四五”科教基礎設施項目、儀電智算中心（松江）、中國船舶集團總部上?？蒲谢?、普洛斯桃浦智慧冷鏈產業園。

在建項目 58 項：中芯國際 12 英寸芯片項目、中芯國際臨港 12 英寸晶圓代工生產線項目、上海硬 X 射線自由電子激光裝置項目、國家海底長期科學觀測系統、中航商用航空發動機公司產業基地建設項目、西岸傳媒港、西岸智慧谷、大型綠色數據中心等。

預備項目（26 項）中，出現了特斯拉儲能超級工廠、軌道交通 20 號線一期東段及東延伸等。

預備項目是指項目現階段手續尚未齊全，待齊全后近期準備實施的項目。

【40張動圖！傳感器工作原理圖匯總】

應變加速度感應器（陀螺儀）▼

電容式壓力傳感器▼

差壓式液位計a▼

差壓式液位計b▼

差壓式液位計c▼

電容液位計原理圖布料張力測量及控制原理▼

直滑式電位器控制氣缸活塞行程▼

壓阻式傳感器測量液位的工作原理▼

MQN型氣敏電阻結構及測量電路▼

氣泡式水平儀的工作原理▼

擴散硅式壓力傳感器▼

稱重式料位計

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電子皮帶秤重示意圖▼

電子吊車秤▼

荷重傳感器用于測量汽車衡的原理▼

荷重傳感器的應用▼

TiO2氧濃度傳感器結構及測量電路▼

電位器式傳感器▼

陶瓷濕度傳感器▼

多孔性氧化鋁濕敏電容原理▼

基本變間隙型電容傳感器和差動變間隙型電容傳感器的工作原理▼

變面積型電容傳感器工作原理▼

利用接近開關進行物體位檢測的原理▼

光柱顯示編碼式液位計原理▼

電容液位計原理圖

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電容測厚儀▼

電容加速度傳感器▼

電容式油量表原理▼

頻率差法測量流量的原理▼

空氣傳導型超聲波發生、接收器的結構▼

超聲波應用的兩種類型▼

超聲波探頭的結構▼

超聲波流量計的原理▼

超聲波測厚的原理▼

超聲波測量密度原理▼

超聲波測量液位原理▼

超聲防盜報警器▼

縱波探傷▼

橫波探傷▼

表面波探傷▼

審核編輯 黃宇