Super! Kompleksowe podsumowanie wiedzy o czujnikach

Czujnik, znany również w języku angielskim jako czujnik lub przetwornik, jest zdefiniowany w słowniku New Webster Dictionary jako: „Urządzenie, które odbiera moc z jednego systemu i zwykle wysyła moc do drugiego systemu w innej formie”. Zgodnie z tą definicją funkcją czujnika jest przekształcanie jednej formy energii w inną formę energii, dlatego wielu uczonych używa również słowa „przetwornik” w odniesieniu do „czujnika”.

Czujnik to urządzenie wykrywające, zwykle składające się z elementów wrażliwych i elementów przetwarzających, które może mierzyć informacje i umożliwiać użytkownikom postrzeganie informacji. Poprzez transformację dane lub informacje o wartości w czujniku są przekształcane na sygnał elektryczny lub inną wymaganą formę sygnału wyjściowego, aby spełnić wymagania dotyczące przesyłania, przetwarzania, przechowywania, wyświetlania, rejestrowania i sterowania informacji.

01. Historia rozwoju czujników

W 1883 roku oficjalnie wprowadzono na rynek pierwszy na świecie termostat, którego twórcą był wynalazca Warren S. Johnson. Termostat ten może utrzymywać temperaturę z określoną dokładnością, co wynika z zastosowania czujników i technologii wykrywania. W tamtym czasie była to bardzo potężna technologia.

Pod koniec lat czterdziestych XX wieku pojawił się pierwszy czujnik podczerwieni. Następnie stale udoskonalano wiele czujników. Do tej pory na świecie istnieje ponad 35 000 typów czujników, które są bardzo złożone pod względem liczby i zastosowania. Można powiedzieć, że obecnie jest najgorętszy okres dla czujników i technologii czujnikowej.

W 1987 roku firma ADI (Analog Devices) zaczęła inwestować w badania i rozwój nowego czujnika. Ten czujnik różni się od innych. Nazywa się czujnikiem MEMS i jest nowym typem czujnika produkowanego przy użyciu mikroelektroniki i technologii mikroobróbki. W porównaniu z tradycyjnymi czujnikami charakteryzuje się niewielkim rozmiarem, lekkością, niskim kosztem, niskim zużyciem energii, wysoką niezawodnością, nadaje się do masowej produkcji, łatwą integracją i inteligencją. ADI jest najwcześniejszą firmą w branży zajmującą się badaniami i rozwojem MEMS.

W 1991 roku firma ADI wypuściła na rynek pierwsze w branży urządzenie MEMS o wysokim g, używane głównie do monitorowania kolizji poduszek powietrznych w samochodach. Następnie szeroko opracowano wiele czujników MEMS i zastosowano je w precyzyjnych instrumentach, takich jak telefony komórkowe, oświetlenie elektryczne i wykrywanie temperatury wody. Według stanu na rok 2010 na świecie około 600 jednostek zajmowało się badaniami, rozwojem i produkcją MEMS.

02. Trzy etapy rozwoju technologii sensorowej

Faza 1: Przed 1969 rokiem

Przejawia się głównie jako czujniki strukturalne. Czujniki strukturalne wykorzystują zmiany parametrów strukturalnych do wykrywania i konwertowania sygnałów. Na przykład: czujniki naprężeń oporowych, które wykorzystują zmiany rezystancji podczas odkształcania elastycznego materiałów metalowych w celu konwersji sygnałów elektrycznych.

Faza 2: Około 20 lat po 1969 r

Czujniki półprzewodnikowe, które zaczęto rozwijać w latach 70. XX wieku, składają się z elementów stałych, takich jak półprzewodniki, dielektryki i materiały magnetyczne, i są wykonane z wykorzystaniem określonych właściwości materiałów. Na przykład: wykorzystanie efektu termoelektrycznego, efektu Halla i efektu światłoczułości do wytworzenia odpowiednio czujników termopary, czujników Halla i fotoczujników.

Pod koniec lat 70. XX wieku, wraz z rozwojem technologii integracji, technologii syntezy molekularnej, technologii mikroelektroniki i technologii komputerowej, pojawiły się zintegrowane czujniki.

Czujniki zintegrowane dzielą się na 2 rodzaje: integrację samego czujnika oraz integrację czujnika i kolejnych obwodów. Ten typ czujnika charakteryzuje się głównie niskim kosztem, wysoką niezawodnością, dobrą wydajnością i elastycznym interfejsem.

Czujniki zintegrowane rozwijają się bardzo szybko i stanowią obecnie około 2/3 rynku czujników. Rozwijają się w kierunku niskiej ceny, wielofunkcyjności i serializacji.

Trzeci etap: ogólnie odnosi się do końca XX wieku do chwili obecnej

Tak zwany inteligentny czujnik odnosi się do jego zdolności do wykrywania, autodiagnostyki, przetwarzania danych i dostosowywania się do informacji zewnętrznych. Jest to produkt połączenia technologii mikrokomputerowej i technologii wykrywania.

W latach 80. XX w. zaczęto dopiero rozwijać inteligentne czujniki. W tamtym czasie inteligentny pomiar opierał się głównie na mikroprocesorach. Obwód kondycjonowania sygnału czujnika, mikrokomputer, pamięć i interfejs zostały zintegrowane w chipie, co zapewniło czujnikowi pewien stopień sztucznej inteligencji.

W latach 90. XX wieku udoskonalono inteligentną technologię pomiarową i na pierwszym poziomie czujnika wprowadzono inteligencję, dzięki czemu posiada on funkcję autodiagnostyki, funkcję pamięci, funkcję pomiaru wieloparametrowego i funkcję komunikacji sieciowej.

03. Rodzaje czujników

Obecnie na świecie brakuje międzynarodowych standardów i norm, a także nie opracowano żadnych wiarygodnych standardów typów czujników. Można je podzielić jedynie na proste czujniki fizyczne, czujniki chemiczne i bioczujniki.

Na przykład czujniki fizyczne obejmują: dźwięk, siłę, światło, magnetyzm, temperaturę, wilgotność, elektryczność, promieniowanie itp.; czujniki chemiczne obejmują: różne czujniki gazów, wartość pH kwasowo-zasadowego, jonizację, polaryzację, adsorpcję chemiczną, reakcję elektrochemiczną itp.; Do czujników biologicznych zalicza się: elektrody enzymatyczne i mediator bioelektryczność itp. Związek przyczynowy pomiędzy użytkowaniem produktu a procesem jego powstawania jest ze sobą spleciony i trudno je ściśle sklasyfikować.

Ze względu na klasyfikację i nazewnictwo czujników wyróżnia się głównie następujące typy:

(1) Zgodnie z zasadą konwersji można je podzielić na czujniki fizyczne, czujniki chemiczne i czujniki biologiczne.

(2) Zgodnie z informacjami o wykrywaniu czujnika można je podzielić na czujniki akustyczne, czujniki światła, czujniki termiczne, czujniki siły, czujniki magnetyczne, czujniki gazu, czujniki wilgotności, czujniki ciśnienia, czujniki jonowe i czujniki promieniowania.

(3) Ze względu na sposób zasilania można je podzielić na czujniki aktywne i pasywne.

(4) Ze względu na sygnały wyjściowe można je podzielić na wyjście analogowe, wyjście cyfrowe i czujniki przełączające.

(5) Ze względu na materiały stosowane w czujnikach można je podzielić na: materiały półprzewodnikowe; materiały kryształowe; materiały ceramiczne; organiczne materiały kompozytowe; materiały metalowe; materiały polimerowe; materiały nadprzewodzące; materiały światłowodowe; nanomateriały i inne czujniki.

(6) Ze względu na konwersję energii można je podzielić na czujniki konwersji energii i czujniki kontroli energii.

(7) Zgodnie z procesem produkcyjnym można je podzielić na technologię obróbki mechanicznej; technologia kompozytowa i zintegrowana; technologia cienkowarstwowa i grubowarstwowa; technologia spiekania ceramiki; technologia MEMS; technologia elektrochemiczna i inne czujniki.

Na całym świecie wprowadzono na rynek około 26 000 typów czujników. w moim kraju istnieje już około 14 000 typów, z których większość to konwencjonalne typy i odmiany; można skomercjalizować ponad 7 000 typów, lecz nadal występują niedobory i luki w zakresie odmian specjalnych, takich jak badania medyczne, badania naukowe, mikrobiologia i analiza chemiczna, a także istnieje duże pole dla innowacji technologicznych.

04. Funkcje czujników

Funkcje czujników porównuje się zwykle do pięciu głównych narządów zmysłów człowieka:

Czujniki światłoczułe - wizja

Czujniki akustyczne - słuch

Czujniki gazu - zapach

Czujniki chemiczne - smak

Czujniki wrażliwe na nacisk, temperaturę, płyny - dotyk

①Czujniki fizyczne: oparte na efektach fizycznych, takich jak siła, ciepło, światło, elektryczność, magnetyzm i dźwięk;

②Czujniki chemiczne: oparte na zasadach reakcji chemicznych;

③Czujniki biologiczne: oparte na funkcjach rozpoznawania molekularnego, takich jak enzymy, przeciwciała i hormony.

W erze komputerów ludzie rozwiązali problem symulacji mózgu, co jest równoznaczne z używaniem 0 i 1 do digitalizacji informacji i używaniem logiki Boole'a do rozwiązywania problemów; teraz jest era post-komputerowa i zaczynamy symulować pięć zmysłów.

Ale symulowanie pięciu zmysłów człowieka to po prostu bardziej wyraziste określenie czujników. Stosunkowo dojrzała technologia czujników nadal obejmuje wielkości fizyczne, takie jak siła, przyspieszenie, ciśnienie, temperatura itp., które są często wykorzystywane w pomiarach przemysłowych. W przypadku prawdziwych ludzkich zmysłów, w tym wzroku, słuchu, dotyku, węchu i smaku, większość z nich nie jest zbyt dojrzała z punktu widzenia czujników.

Wzrok i słuch można uznać za wielkości fizyczne, które są stosunkowo dobre, natomiast dotyk jest stosunkowo słaby. Jeśli chodzi o zapach i smak, ponieważ polegają one na pomiarze wielkości biochemicznych, mechanizm działania jest stosunkowo złożony i daleki od etapu dojrzałości technicznej.

Rynek czujników tak naprawdę napędzają aplikacje. Na przykład w przemyśle chemicznym rynek czujników ciśnienia i przepływu jest dość duży; w branży motoryzacyjnej rynek czujników takich jak prędkość obrotowa i przyspieszenie jest bardzo duży. Czujniki przyspieszenia oparte na układach mikroelektromechanicznych (MEMS) są obecnie stosunkowo zaawansowane technologicznie i w znacznym stopniu przyczyniły się do zwiększenia popytu w przemyśle motoryzacyjnym.

Zanim „pojawiła się koncepcja czujników”, we wczesnych przyrządach pomiarowych faktycznie istniały czujniki, ale pojawiały się one jako element całego zestawu przyrządów. Dlatego przed 1980 rokiem podręcznik wprowadzający czujniki w Chinach nosił nazwę „Pomiary elektryczne wielkości nieelektrycznych”.

Pojawienie się koncepcji czujników jest właściwie wynikiem stopniowej modularyzacji przyrządów pomiarowych. Od tego czasu czujniki zostały oddzielone od całego systemu przyrządów i badane, produkowane i sprzedawane jako urządzenia funkcjonalne.

05. Wspólne terminy zawodowe dotyczące czujników

W miarę jak czujniki stale rosną i rozwijają się, coraz lepiej je rozumiemy. Podsumowano następujące 30 popularnych terminów:

1. Zakres: algebraiczna różnica pomiędzy górną i dolną granicą zakresu pomiarowego.

2. Dokładność: stopień zgodności pomiędzy zmierzonym wynikiem a wartością rzeczywistą.

3. Zwykle składa się z elementów wrażliwych i elementów konwersji:

Elementy wrażliwe odnoszą się do części czujnika, która może bezpośrednio (lub reagować) na mierzoną wartość.

Elementy przetwarzające odnoszą się do części czujnika, która może przekształcić zmierzoną wartość wykrytą (lub odpowiedzialną) przez element wrażliwy na sygnał elektryczny do transmisji i (lub) pomiaru.

Gdy sygnał wyjściowy jest określonym sygnałem standardowym, nazywa się go nadajnikiem.

4. Zakres pomiarowy: zakres wartości mierzonych w granicach dopuszczalnego błędu.

5. Powtarzalność: stopień spójności wyników wielu kolejnych pomiarów tej samej mierzonej wielkości we wszystkich następujących warunkach:

Ta sama strona pomiarowa, ten sam obserwator, ten sam przyrząd pomiarowy, ta sama lokalizacja, te same warunki użytkowania i powtarzalność w krótkim okresie czasu.

6. Rozdzielczość: Minimalna zmiana mierzonej wielkości, którą czujnik może wykryć w określonym zakresie pomiarowym.

7. Próg: Minimalna zmiana mierzonej wielkości, która może spowodować, że sygnał wyjściowy czujnika spowoduje mierzalną zmianę.

8. Pozycja zerowa: Stan, w którym wartość bezwzględna wyjścia jest minimalna, np. stan równowagi.

9. Liniowość: Stopień, w jakim krzywa kalibracji jest zgodna z pewnym limitem.

10. Nieliniowość: stopień, w jakim krzywa kalibracji odbiega od określonej linii prostej.

11. Stabilność długoterminowa: Zdolność czujnika do utrzymania tolerancji w określonym czasie.

12. Częstotliwość własna: Częstotliwość swobodnych oscylacji (bez siły zewnętrznej) czujnika przy braku oporu.

13. Odpowiedź: Charakterystyka mierzonej wielkości zmienia się podczas wyprowadzania.

14. Skompensowany zakres temperatur: Zakres temperatur kompensowany przez czujnik w celu utrzymania równowagi zerowej w zakresie i określonych granicach.

15. Pełzanie: Zmiana mocy wyjściowej w określonym czasie, gdy warunki środowiskowe mierzonej maszyny pozostają stałe.

16. Rezystancja izolacji: Jeśli nie określono inaczej, odnosi się do wartości rezystancji zmierzonej pomiędzy określonymi częściami izolacyjnymi czujnika, gdy przyłożone jest określone napięcie prądu stałego w temperaturze pokojowej.

17. Wzbudzenie: Energia zewnętrzna (napięcie lub prąd) zastosowana w celu zapewnienia prawidłowego działania czujnika.

18. Maksymalne wzbudzenie: Maksymalna wartość napięcia lub prądu wzbudzenia, która może zostać przyłożona do czujnika w warunkach wewnętrznych.

19. Impedancja wejściowa: Impedancja mierzona na końcu wejściowym czujnika, gdy koniec wyjściowy jest zwarty.

20. Wyjście: Ilość energii elektrycznej wytworzonej przez czujnik, która jest funkcją zewnętrznej wielkości mierzonej.

21. Impedancja wyjściowa: Impedancja mierzona na końcu wyjściowym czujnika, gdy koniec wejściowy jest zwarty.

22. Wyjście zerowe: Wyjście czujnika, gdy zastosowana zmierzona ilość wynosi zero w warunkach miejskich.

23. Histereza: Maksymalna różnica na wyjściu, gdy mierzona wartość rośnie i maleje w określonym zakresie.

24. Opóźnienie: Opóźnienie czasowe zmiany sygnału wyjściowego w stosunku do zmiany sygnału wejściowego.

25. Dryft: Wielkość zmiany sygnału wyjściowego czujnika niezwiązana z pomiarem w określonym przedziale czasu.

26. Dryft zera: Zmiana wyjścia zerowego w określonym przedziale czasu i w warunkach wewnętrznych.

27. Czułość: Stosunek przyrostu sygnału wyjściowego czujnika do odpowiedniego przyrostu sygnału wejściowego.

28. Dryft czułości: Zmiana nachylenia krzywej kalibracji spowodowana zmianą czułości.

29. Dryft czułości termicznej: Dryft czułości spowodowany zmianą czułości.

30. Dryft zera termicznego: Dryft zera spowodowany zmianą temperatury otoczenia.

06. Obszary zastosowań czujników

Czujniki są szeroko stosowanym urządzeniem wykrywającym, stosowanym w monitorowaniu środowiska, zarządzaniu ruchem, zdrowiu medycznym, rolnictwie i hodowli zwierząt, bezpieczeństwie przeciwpożarowym, produkcji, lotnictwie, produktach elektronicznych i innych dziedzinach. Potrafi wykryć mierzoną informację i może przekształcić wykrytą informację w sygnały elektryczne lub inne wymagane formy informacji wyjściowej zgodnie z pewnymi zasadami, aby spełnić wymagania dotyczące przesyłania, przetwarzania, przechowywania, wyświetlania, rejestrowania i kontroli informacji.

①Kontrola przemysłowa: automatyka przemysłowa, robotyka, przyrządy testujące, przemysł motoryzacyjny, przemysł stoczniowy itp.

Powszechnie stosowane są aplikacje do sterowania przemysłowego, takie jak różne czujniki stosowane w produkcji samochodów, kontroli procesu produktu, maszynach przemysłowych, sprzęcie specjalnym i zautomatyzowanym sprzęcie produkcyjnym itp., które mierzą zmienne procesowe (takie jak temperatura, poziom cieczy, ciśnienie, przepływ, itp.), mierzą charakterystyki elektroniczne (prąd, napięcie itp.) i wielkości fizyczne (ruch, prędkość, obciążenie i intensywność), a także szybko rozwijają się tradycyjne czujniki zbliżeniowe/pozycjonowania.

Jednocześnie inteligentne czujniki mogą przełamać ograniczenia fizyki i materiałoznawstwa, łącząc ludzi i maszyny oraz łącząc oprogramowanie i analizę dużych zbiorów danych, i zmienią sposób działania świata. Zgodnie z wizją Przemysłu 4.0, w zakładzie produkcyjnym odradzają się kompleksowe rozwiązania i usługi w zakresie czujników. Promuje mądrzejsze podejmowanie decyzji, poprawia wydajność operacyjną, zwiększa produkcję, poprawia wydajność inżynieryjną i znacznie poprawia wyniki biznesowe.

②Produkty elektroniczne: inteligentne urządzenia do noszenia, elektronika komunikacyjna, elektronika użytkowa itp.

Czujniki są najczęściej stosowane w inteligentnych urządzeniach do noszenia i elektronice 3C w produktach elektronicznych, a telefony komórkowe stanowią największy odsetek w obszarze zastosowań. Znaczący wzrost produkcji telefonów komórkowych i ciągły rozwój nowych funkcji telefonów komórkowych stworzyły możliwości i wyzwania dla rynku czujników. Rosnący udział w rynku telefonów komórkowych z kolorowymi ekranami i telefonów z aparatem zwiększył odsetek zastosowań czujników w tej dziedzinie.

Ponadto czujniki ultradźwiękowe stosowane w telefonach grupowych i bezprzewodowych, czujniki pola magnetycznego stosowane w magnetycznych nośnikach danych itp. odnotują silny wzrost.

Jeśli chodzi o aplikacje do noszenia, czujniki są niezbędnymi elementami.

Na przykład trackery fitness i inteligentne zegarki stopniowo stają się urządzeniami codziennego użytku, które pomagają nam śledzić poziom naszej aktywności i podstawowe parametry zdrowotne. W rzeczywistości te maleńkie urządzenia noszone na nadgarstku zawierają wiele technologii, które pomagają ludziom mierzyć poziom aktywności i stan zdrowia serca.

Każda typowa bransoletka fitness lub inteligentny zegarek ma wbudowanych około 16 czujników. W zależności od ceny niektóre produkty mogą mieć ich więcej. Czujniki te, wraz z innymi komponentami sprzętowymi (takimi jak baterie, mikrofony, wyświetlacze, głośniki itp.) oraz potężnym, wysokiej klasy oprogramowaniem, tworzą tracker fitness lub inteligentny zegarek.

Obecnie zakres zastosowań urządzeń do noszenia rozszerza się z zewnętrznych zegarków, okularów, butów itp. na szerszy obszar, taki jak skóra elektroniczna itp.

③ Lotnictwo i wojsko: technologia kosmiczna, inżynieria wojskowa, eksploracja kosmosu itp.

W lotnictwie bezpieczeństwo i niezawodność zainstalowanych komponentów są niezwykle wysokie. Dotyczy to szczególnie czujników używanych w różnych miejscach.

Na przykład, gdy rakieta startuje, powietrze wytwarza ogromne ciśnienie i siły na powierzchni rakiety oraz korpusie rakiety ze względu na bardzo dużą prędkość startową (ponad 4 Mach lub 3000 mil na godzinę), tworząc niezwykle trudne środowisko. Dlatego potrzebne są czujniki ciśnienia do monitorowania tych sił, aby mieć pewność, że mieszczą się one w granicach konstrukcyjnych nadwozia. Podczas startu czujniki ciśnienia są wystawione na działanie powietrza przepływającego nad powierzchnią rakiety, mierząc w ten sposób dane. Dane te są również wykorzystywane do wyznaczania przyszłych projektów nadwozi, aby uczynić je bardziej niezawodnymi, szczelnymi i bezpiecznymi. Ponadto, jeśli coś pójdzie nie tak, dane z czujników ciśnienia staną się niezwykle ważnym narzędziem analitycznym.

Na przykład w montażu samolotów czujniki mogą zapewnić bezdotykowy pomiar otworów na nity, a istnieją czujniki przemieszczenia i położenia, które można wykorzystać do pomiaru podwozia, elementów skrzydeł, kadłuba i silników statków powietrznych, co może zapewnić niezawodne i dokładne wyznaczanie wartości pomiarowych.

④ Życie domowe: inteligentny dom, sprzęt AGD itp.

Stopniowa popularyzacja bezprzewodowych sieci czujników przyczyniła się do szybkiego rozwoju urządzeń informatycznych i technologii sieciowych. Główne wyposażenie sieci domowych rozszerzyło się z jednej maszyny na wiele urządzeń gospodarstwa domowego. Węzeł sterujący inteligentną siecią domową oparty na bezprzewodowych sieciach sensorowych stanowi podstawową platformę do łączenia sieci wewnętrznych i zewnętrznych w domu oraz łączenia urządzeń i sprzętu informatycznego pomiędzy sieciami wewnętrznymi.

Osadzanie węzłów czujników w urządzeniach gospodarstwa domowego i łączenie ich z Internetem za pośrednictwem sieci bezprzewodowych zapewni ludziom wygodniejsze, wygodniejsze i bardziej humanitarne środowisko inteligentnego domu. System zdalnego monitoringu pozwala na zdalne sterowanie urządzeniami gospodarstwa domowego, a bezpieczeństwo rodziny można w każdej chwili monitorować za pomocą czujników obrazu. Sieć czujników można wykorzystać do stworzenia inteligentnego przedszkola, monitorowania środowiska wczesnoszkolnego dzieci i śledzenia trajektorii aktywności dzieci.

⑤ Zarządzanie ruchem: transport, transport miejski, inteligentna logistyka itp.

W zarządzaniu ruchem bezprzewodowy system sieci czujników zainstalowany po obu stronach drogi może być wykorzystany do monitorowania stanu drogi, warunków gromadzenia się wody oraz hałasu drogowego, pyłu, gazu i innych parametrów w czasie rzeczywistym, aby osiągnąć cel ochrony drogi, ochrona środowiska i ochrona zdrowia pieszych.

Inteligentny System Transportowy (ITS) to nowy rodzaj systemu transportowego opracowany na bazie tradycyjnego systemu transportowego. Integruje technologię informacyjną, komunikacyjną, sterującą i komputerową oraz inne nowoczesne technologie komunikacyjne w dziedzinie transportu i organicznie łączy „ludzi-pojazd-drogę-środowisko”. Dodanie technologii bezprzewodowej sieci czujników do istniejących obiektów transportowych będzie w stanie zasadniczo złagodzić problemy związane z bezpieczeństwem, płynnością, oszczędnością energii i ochroną środowiska, które nękają nowoczesny transport, a jednocześnie poprawić efektywność pracy transportowej.

⑥ Monitorowanie środowiska: monitorowanie i prognozowanie środowiska, badania pogodowe, badania hydrologiczne, ochrona środowiska energetycznego, badania trzęsień ziemi itp.

Jeśli chodzi o monitorowanie i prognozowanie środowiska, bezprzewodowe sieci czujników mogą być wykorzystywane do monitorowania warunków nawadniania upraw, warunków powietrza w glebie, środowiska zwierząt gospodarskich i drobiu oraz warunków migracji, bezprzewodowej ekologii gleby, monitorowania powierzchni wielkopowierzchniowych itp., a także mogą być wykorzystywane do celów monitorowania i prognozowania środowiska. badania planet, badania meteorologiczne i geograficzne, monitorowanie powodzi itp. W oparciu o bezprzewodowe sieci czujników za pomocą kilku czujników można monitorować opady deszczu, poziom wody w rzekach i wilgotność gleby, a także przewidywać gwałtowne powodzie w celu opisania różnorodności ekologicznej, prowadząc w ten sposób monitorowanie ekologiczne siedliska zwierząt. Złożoność populacji można również badać poprzez śledzenie ptaków, małych zwierząt i owadów.

Ponieważ ludzie zwracają większą uwagę na jakość środowiska, w rzeczywistym procesie testów środowiskowych często potrzebują sprzętu i instrumentów analitycznych, które są łatwe do przenoszenia i mogą prowadzić ciągłe dynamiczne monitorowanie wielu obiektów testowych. Za pomocą nowej technologii czujników powyższe potrzeby mogą zostać spełnione.

Na przykład w procesie monitorowania atmosfery azotki, siarczki itp. Są substancjami zanieczyszczającymi, które poważnie wpływają na produkcję i życie ludzi.

Spośród tlenków azotu, SO2 jest główną przyczyną kwaśnych deszczów i kwaśnych mgły. Chociaż tradycyjnymi metodami można mierzyć zawartość SO2, jest to metoda skomplikowana i niewystarczająco dokładna. Niedawno naukowcy odkryli, że określone czujniki mogą utleniać siarczyny, a część tlenu zostanie zużyta podczas procesu utleniania, co spowoduje zmniejszenie ilości rozpuszczonego tlenu w elektrodzie i wygenerowanie efektu prądowego. Zastosowanie czujników pozwala skutecznie uzyskać wartość zawartości siarczynów, która jest nie tylko szybka, ale także wysoce niezawodna.

W przypadku azotków do monitorowania można zastosować czujniki tlenku azotu. Zasada działania czujników tlenku azotu polega na wykorzystaniu elektrod tlenowych do wytworzenia określonych bakterii zużywających azotyny i obliczeniu zawartości tlenków azotu poprzez obliczenie zmiany stężenia rozpuszczonego tlenu. Ponieważ wytworzone bakterie wykorzystują azotany jako energię i wykorzystują je wyłącznie jako energię, dlatego są one unikalne w rzeczywistym procesie aplikacji i nie będą miały na nie wpływu zakłócenia innych substancji. Niektórzy zagraniczni badacze przeprowadzili bardziej szczegółowe badania wykorzystując zasadę membran i pośrednio zmierzyli bardzo niskie stężenie NO2 w powietrzu.

⑦ Zdrowie medyczne: diagnoza medyczna, zdrowie medyczne, opieka zdrowotna itp.

Wiele medycznych instytucji badawczych w kraju i za granicą, w tym giganci branży medycznej o międzynarodowej renomie, poczyniło istotne postępy w zastosowaniu technologii czujników w medycynie.

Na przykład Georgia Institute of Technology w Stanach Zjednoczonych opracowuje wbudowany w ciało czujnik z czujnikami ciśnienia i obwodami komunikacji bezprzewodowej. Urządzenie składa się z przewodzącego metalu i folii izolacyjnej, która może wykrywać zmiany ciśnienia w zależności od zmian częstotliwości obwodu rezonansowego i rozpuszcza się w płynach ustrojowych po spełnieniu swojej roli.

W ostatnich latach bezprzewodowe sieci czujników znalazły szerokie zastosowanie w systemach medycznych i służbie zdrowia, takich jak monitorowanie różnych danych fizjologicznych organizmu człowieka, śledzenie i monitorowanie działań lekarzy i pacjentów w szpitalach czy zarządzanie lekami w szpitalach.

⑧ Bezpieczeństwo przeciwpożarowe: duże warsztaty, zarządzanie magazynami, lotniska, stacje, doki, monitorowanie bezpieczeństwa dużych parków przemysłowych itp.

Ze względu na ciągłe naprawy budynków mogą występować pewne zagrożenia bezpieczeństwa. Chociaż sporadyczne niewielkie wstrząsy skorupy ziemskiej mogą nie spowodować widocznych uszkodzeń, w filarach mogą powstać potencjalne pęknięcia, co może spowodować zawalenie się budynku podczas następnego trzęsienia ziemi. Inspekcje tradycyjnymi metodami często wymagają zamknięcia budynku na kilka miesięcy, natomiast inteligentne budynki wyposażone w sieci czujników mogą przekazywać kierownictwu informacje o swoim statusie i automatycznie wykonywać szereg prac samonaprawczych zgodnie z priorytetem.

Wraz z ciągłym postępem społeczeństwa koncepcja bezpiecznej produkcji została głęboko zakorzeniona w sercach ludzi, a wymagania ludzi dotyczące bezpiecznej produkcji są coraz wyższe. W branży budowlanej, gdzie często dochodzi do wypadków, priorytetem jednostek budowlanych jest zapewnienie bezpieczeństwa osobistego pracowników budowlanych oraz zachowanie materiałów budowlanych, sprzętu i innego mienia na placu budowy.

⑨Rolnictwo i hodowla zwierząt: modernizacja rolnictwa, hodowla zwierząt itp.

Rolnictwo to kolejny ważny obszar wykorzystania bezprzewodowych sieci czujników.

Na przykład od czasu wdrożenia „Systemu precyzyjnego zarządzania produkcją korzystnych upraw na północnym zachodzie” przeprowadzono specjalne badania techniczne, integrację systemów i demonstrację typowego zastosowania głównie dla dominujących produktów rolnych w regionie zachodnim, takich jak jabłka, kiwi, szałwia miltiorrhiza, melony, pomidory i inne główne uprawy, a także charakterystyka suchego i deszczowego środowiska ekologicznego na zachodzie, a technologia bezprzewodowej sieci czujników została z powodzeniem zastosowana w precyzyjnej produkcji rolnej. Ta zaawansowana technologia sieci czujników, która w czasie rzeczywistym zbiera dane o środowisku wzrostu roślin, znajduje zastosowanie w produkcji rolnej, zapewniając nowe wsparcie techniczne dla rozwoju nowoczesnego rolnictwa.

⑩Inne dziedziny: kompleksowe monitorowanie maszyn, monitorowanie laboratorium itp.

Bezprzewodowe sieci czujników to jeden z gorących tematów współczesnego pola informacyjnego, które można wykorzystać do gromadzenia, przetwarzania i wysyłania sygnałów w specjalnych środowiskach; bezprzewodowa sieć czujników temperatury i wilgotności oparta jest na mikrokontrolerze PIC, a obwód sprzętowy węzła sieci czujników temperatury i wilgotności zaprojektowany jest z wykorzystaniem zintegrowanego czujnika wilgotności oraz cyfrowego czujnika temperatury i komunikuje się z centralą poprzez bezprzewodowy moduł nadawczo-odbiorczy , dzięki czemu węzeł czujnika systemu ma niskie zużycie energii, niezawodną komunikację danych, dobrą stabilność i wysoką wydajność komunikacji, co może być szeroko stosowane w wykrywaniu środowiska.