智能传感器的原理(智能传感器的原理及应用论文2000字)

 

一张薄而透明的纸上，用手按上去，受力结果与受力过程全部录入。这一技术解决了制造业中常见的压力测量领域的卡脖子问题。

2018年，潘挺睿与高中同学汪晓阳，携手中国科学院先进技术研究院，成立了钛深科技，研发出新一代柔性触觉传感技术——离电式传感技术，目前已成功将此技术产业化，推出了应用于消费电子、医疗器械等领域的柔性触觉传感器。

钛深是靠时间慢慢熬的，初期十几年一直跑得慢，跑了很久，不为市场所知道。钛深产品真正到市场里才1年不到的时间，我们工业产品卖了不到一年，消费电子卖得更短。汪晓阳告诉南方+记者。

新一代传感技术在深圳落地生根

20世纪70年代，德国植物学分类科学家威廉·巴特洛特团队发现了荷花效应。美国加州大学戴维斯分校生物医学工程系教授潘挺睿教授从机械及传感角度，敏锐发现当微小液滴落在荷叶面上，会发生明显颤动。于是思考：如果能精准测算出荷花液滴的微弱颤动细节，是否可以在柔性表面做出一种非常灵敏的传感器？2012年，潘挺睿首先提出全新传感技术——离电式传感技术。

2018年，潘挺睿教授提出的离电式传感器原理被国际知名期刊综述《芯片实验室》（Lab on a Chip）列为继电阻传感器、电容传感器和压电传感器原理之后第四类传感器原理，属于由华人科学家首次提出的传感器原理。

按照分类，将触觉压力转换成电信号的压力传感器有压阻式、电容式、压电式等类型。压阻式传感器具有力维度不够敏感的短板。而电容式传感器虽然提高了灵敏度，但在解决环境噪音问题时带来了成本高以及不够柔性的问题。压电式传感器则只能测动压，不能测静压。

在灵敏度、机械响应速度、抗噪能力、柔韧性、制造成本、低功耗等性能上，离电式传感器都远优于现有柔性传感器的技术路线。离电式传感器的感知原理不是通过接触膜的形变获取外界压力，而是通过涂布固化后的离子凝胶和导电电极的接触面积的改变来感知外界压力。

潘挺睿（右）、汪晓阳（左）和搜狗创始人王小川。受访者供图。

科学技术放在实验室，无法实现真正的社会价值。潘挺睿教授早在2013年就在硅谷成立了TacSense公司，做了一些应用落地的探索工作，但一直无法产业化落地。于是，潘挺睿回国创业。2017年，在高中同学搜狗CEO王小川的撺掇下，潘挺睿与另一名高中同学汪晓阳在北京见面。汪晓阳是投资管理背景，可以把公司运营、资本运作、底层技术赋能等业务整合，二人一拍即合。

2018年，钛深科技成立，获得了广东省珠江计划创业项目支持。之所以选择深圳，汪晓阳认为，是深圳良好的硬件供应链环境。钛深各类生产原料和零部件，都可在大湾区购买，产品打样也能快速解决。

打动汪晓阳之一的，是离电式传感器的广阔未来场景。物联网是万物互联时代，有无数硬件智能终端，因此也就有无数传感器的发挥空间。离电式传感器属于物联网的基础工具之一，因此钛深科技是底层赋能的技术型公司。目前公司研发端技术已经成熟，掌握了仿生触觉传感系统所需要的离电传感、信号处理、无线传输、柔性加工、生物建模及算法等多项关键技术，在Nature、Science子刊在内的学术期刊发表了超过200篇高水平科技论文，申请专利达30多项。公司下一步重点是做市场端推广和工程标准化方案的输出。

仿真触觉赋能智能生产检测

钛深科技核心技术是触感传感器，拥有超高灵敏度柔性、超薄超小曲面和生物兼容性，可精确测量人体内外各种压力，而其难点集中在仿生介质上，钛深科技能够将其做在硅胶、布、纸等介质上，实现了较大技术突破。

汪晓阳介绍，近年，钛深做了两件事：一是在医疗领域下沉，推出胶囊胃镜机器人、大健康穿戴鞋。胶囊胃镜机器人可进入人体检测肠胃道情况（有小视频），已进入临床试验阶段，而大健康穿戴鞋应用于帕金森病人，获得美国FDA认证。

第二是推出工业领域的压力测量设备。比如工业生产中的面板，经常由多层基材贴合而成，这几层基材受力一定要非常均匀，因为基材之间的接触压力对产品性能有很大的影响，尤其是整体边框的压合，技术精密度极高，由此催生了检测设备压力的产品。

传统产品是压敏纸，一盒压敏纸可达3000多元人民币。汪晓阳介绍，近30年来中国市场被日本富士垄断，一年有近10亿美金的进口额。近10年前，国外电子压力检测设备进入中国市场，一年也有几千万美金市场销售额。

钛深科技设备压力测量结果可以数字化。摄影：南方日报李荣华汪晓阳

某国产手机装配一直使用国外压力测量器，但该测量器感测膜片每隔半年要换新，后来因为外国公司主动脱钩无法更换，该公司只好改用更贵更传统的压敏纸。了解到这一需求后，钛深通过一年多研发，推出全新的压力分布测量仪，在2020年下半年正式交付，客户市场反馈正向，并直接进入苹果供应链公司，用于保障苹果产品的关键零部件的稳定可靠生产。

据悉，外国公司电子压力检测设备的标准款是4万美金一套，而钛深对标产品市场价在10万人民币左右。

汪晓阳介绍，钛深压力分布测量仪与压敏纸，是数码相机和胶片的差别。压力测试过程，通过钛深产品，可以将受力过程录下。回放时可以做很多工业统计分析，比如重心如何变化，而压敏纸是一次性的，只是纸面反映最后受力结果，无法反映受力过程，而且钛深产品可以模数信号转换，实现在线监控。

钛深又把国外公司主动脱钩的市场给捡回来。汪晓阳介绍，钛深的压力分布测量仪实现了自主创新进口替代，而且是用完全不同的技术路线、专利和产品来替代，并提供二次开发接口，为做国产的力维度智能装备集成添砖加瓦。

在汪晓阳看来，实现进口替代，一要成本降低，二要定制化程度提高。企业需要针对客户的应用场景来做定制化，力维度的智能装备的需求其实是无处不在的，是中国作为制造业大国的一个战略方向。他介绍，现在就连钛深传感器膜材供应商，也要用到钛深的压力分布测量仪来供货，以保障膜材质量的一致性。

视频：钛深科技压力测量演示。

钛深科技压力测量演示

看不见的传感器成物联网必需品

互联网小常识：弹性分组环（RPR）是基于动态分组传输技术的（DPT）,其标准是IEEE802.17。环形结构是目前城域网的主要拓扑结构。弹性分组环网络采用双环结构这一点与FDDI相同，在RPR环中，两个结点的裸光纤最大距离为100Km，将顺时针的环称为外环，逆时针的环称为内环，外环和内环都可用统计复用传输和控制分组，同时可以实现环自愈能力。

钛深触觉传感器测量的是接触面变化，因此需要接触，这就是仿生触觉的技术原理，而其核心技术特点是超电容，即电容变化量对力维度变化有非常大的响应。即受力面的细微变化，就能造成钛深传感器非常大的电容变化，所以说钛深传感器是一个特别灵敏的技术，能减少误判，容易把信号从噪音中提取出来。

而且，钛深传感器材料具有真柔性性能，它是一种全透明液态材料，涂在常见的柔性基材如塑料、布、橡胶上就可使用，像一层感知皮肤。我们曾经把传感器材料做在瑜伽服的无纺布上面，能够跟运动类APP做线上线下联动。

现在，钛深压力测量技术，另一个较大应用场景是新能源电池，赋能锂电生产商具备智能压力检测能力。电池设备行业要保证电池压合工艺的均匀和各关键部件接触压力的精确，从而能够实现更高能量密度的电池的生产和更低的电池鼓胀等失效性的风险。

潘挺睿认为，现在正是触觉传感器发展的好市场窗口。因为人工智能、边缘计算、云等都发展起来，正是从万物互联走向万物智联的过渡时期。物联网终端导致各种传感器的需求蓬勃爆发。

现在，每一轮新的智能化浪潮出现，都能发现钛深新的应用场景。公司内部形容是把离电传感技术当作一个锤子，来砸不同的新应用场景的钉子。哪个钉子足够有吸引力，钛深就会先砸哪个。汪晓阳称。

汪晓阳认为，技术薄发，要归功于长期厚积。

因为传感器材料是自主研制，我们没有任何一项关键技术是受制于人的。我们算是10年磨一剑，光从离电材料到传感器的柔性基材这一件事情就从2010做到2013年，即攻坚液态材料在各类薄膜基材上量产技术花了4年时间。2013年至2015年重点推动传感器的模数信号转换，包括IC芯片的自主设计，也是3年。

而且，钛深还继续向下承包了其触觉传感器产业化落地的全链条。过去10年，钛深科技在产业链条全环节打磨，在标准传感器基础上提供定制化方案支持和算法支持，为包括医疗器械、工业设备和消费电子三个方向的客户提供完整的集成服务。

我们的员工现在天天跑到客户的装配线上去指导装配生产，做量产装配，提供结构装配指导书，让客户能把钛深产品完全地集成好。汪晓阳称。

企业档案

钛深科技

项目介绍：一家高科技型初创企业，开发并拥有全球首创的柔性离电子触觉传感技术，并提供世界上最灵敏和最柔性的人机感应及交互界面。

团队成员：创始人潘挺睿，创始人汪晓阳

融资状态：已有三轮。2020年9月，获得数千万人民币的A+轮融资，小米长江产业基金领投，联想创投跟投。2019年12月10日，钛深科技获得数千万人民币的Pre-A轮融资，投资方为同创伟业、赵辉、源渡创投。2018年9月30日，钛深科技获得天使轮融资，金额未透露，投资方为源渡创投。

汪晓阳

深创者说@汪晓阳

我们都在为产学研联动这件事情添砖加瓦。产学研融合战略层面，必须要有高屋建瓴去铺路，不然纯社会化资金等不起、赌不起，时间和风险担不了。

对于企业而言，现在每一天有新市场诞生，关键是要把握好机会。比如现在耳机尤其无线耳机为何这么火，源头是手机厂不配耳机了，是被市场活生生造出来的，耳机成为一个单独品类，成为一个自由竞争的市场。未来如果不送手机充电器，相信会也会马上出现一大堆智能充电硬件企业。

现在市场天天都有新品类出来，天天都有新需求出来，谁先抓住一个耗子就是好猫。但同时，这些产品的生命周期会更短，想延续产品或者电子元器件的生命周期，就出现电子元器件之间的融合的现象，比如做二合一芯片总比单核芯片的生命周期要长一点，到今天为止，在耳机上其实也出现了三合一（触摸，入耳、压力检测）产品。。

我们关注电子市场迭代创新，首先要市场敏感力非常好，产品执行力要非常强，所以钛深团队也在不停迭代，不停壮大。

互联网小常识：SNMP有三个基本组成部分：管理站、代理和MIB，其管理模块是一个Manager/Agent模型。Manager通过SNMP定义的PDU向Agent发出请求，而Agent将得到MIB值通过SNMP协议传送给Manager。与OSI的定义不同之处是，SNMP模型的定义比较简单，并不在每层都定义有管理实体，只在TCP/IP协议层上进行定义。

【记者】李荣华

【作者】 李荣华

大湾区创投前线

来源：南方+ - 创造更多价值

互联网小常识：蓝牙软件结构标准包括核心和应用协议栈两大部分。工作在2.402-2.480GHZ的ISM波段，标准速率1Mbps。

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