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學(xué)習(xí)研究制造傳感器,選什么專(zhuān)業(yè)?
時(shí)間:2021-07-02 來(lái)源:華清遠(yuǎn)見(jiàn)

自動(dòng)控制系統(tǒng)多設(shè)計(jì)這些傳感器。比如手機(jī),現(xiàn)在的手機(jī)中,方向傳感器、重力傳感器、電磁羅盤(pán)傳感器等已經(jīng)成為標(biāo)配,基于這些傳感器,開(kāi)發(fā)者就能夠開(kāi)發(fā)出各種各樣的應(yīng)用來(lái)。未來(lái)的智能化設(shè)備,需要各種各樣的傳感器以感知與獲取外界信息,并根據(jù)獲取的外界信息做出相應(yīng)的動(dòng)作。
現(xiàn)在的定位系統(tǒng),外界環(huán)境中多用衛(wèi)星定位系統(tǒng),主要包括GPS、北斗衛(wèi)星、伽利略系統(tǒng)、格洛納斯系統(tǒng)。受衛(wèi)星信號(hào)傳播的影響,衛(wèi)星定位系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)用于室內(nèi),而且衛(wèi)星定位系統(tǒng)的定位精度達(dá)到亞米級(jí)之后就很難再提高了,這是因?yàn)樾l(wèi)星定位信號(hào)一般所在頻段為10GHz以?xún)?nèi),定時(shí)的精度為納秒級(jí),因此相應(yīng)的定位精度最多達(dá)到亞米級(jí)(光速乘以納秒)。一般定位精度較高的技術(shù)是超寬帶脈沖無(wú)線系統(tǒng)。超寬帶系統(tǒng)由于其特有的脈沖電磁波傳輸模式,其時(shí)間分辨率可達(dá)皮秒級(jí)別,因此厘米級(jí)甚至毫米級(jí)的定位精度對(duì)超寬帶系統(tǒng)是可以輕松達(dá)到的。不過(guò)超寬帶系統(tǒng)無(wú)法用于全球定位,這是因?yàn)槠湫盘?hào)結(jié)構(gòu)不適于大氣層中的超長(zhǎng)距離傳輸。
超寬帶通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)毫米級(jí)的定位。超快帶通信系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有:超低功耗,要比一般的載波通信系統(tǒng)功耗低很多;功耗低,相應(yīng)的耗電量也就低了;信號(hào)隱藏性好,不容易對(duì)其他通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾;相應(yīng)的,抗干擾性強(qiáng);體積上來(lái)說(shuō),現(xiàn)在的芯片工藝,一般商業(yè)化的芯片都能達(dá)到一個(gè)平方厘米甚至更小。超寬帶通信系統(tǒng)早期是美國(guó)軍方開(kāi)發(fā)的通信技術(shù),在90年代之后,隨著技術(shù)的進(jìn)步,超寬帶才逐步走向商業(yè)化。
醫(yī)學(xué)中應(yīng)該是已經(jīng)有相應(yīng)的產(chǎn)品了。不過(guò)超寬帶技術(shù)應(yīng)用的不多,一般都是在傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)的定位技術(shù),其定位精度無(wú)法達(dá)到很高。之所以超寬帶技術(shù)沒(méi)有被大規(guī)模應(yīng)用,主要的原因就是全球各個(gè)國(guó)家的頻譜分配混亂,重疊頻譜帶寬很小,因此造成了成本難以降低,最終導(dǎo)致極少?gòu)S商宣布支持超寬帶技術(shù)。
超寬帶高精度定位系統(tǒng)在我國(guó)航天技術(shù)中已經(jīng)得到應(yīng)用,主要用于在航天器內(nèi)部物品的高精度定位,采用的通信標(biāo)準(zhǔn)是我國(guó)自主制定的超寬帶通信標(biāo)準(zhǔn)(當(dāng)然是基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE系列來(lái)修改的)。
NFC的全名是“近場(chǎng)通信技術(shù)”,其通信原理不同于一般的無(wú)線通信。一般的無(wú)線通信,是通過(guò)使用高頻電磁波作為載波,從天線發(fā)射到空間中。為了能夠更好的把電磁能量輻射的空間中,要求天線的尺寸必須和載波的波長(zhǎng)相似。我們通常使用的通信技術(shù)中,比如移動(dòng)通信還有無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù),這些所用的載波頻段都在1GHz左右,此時(shí)的波長(zhǎng)是小于1米的,因此天線尺寸可以做的很小。而NFC并非一般的無(wú)線電通信技術(shù),NFC的工作頻段為13.56MHz,該頻段的波長(zhǎng)為10米級(jí),由于天線尺寸的限制,該頻段是無(wú)法被微小設(shè)備用來(lái)進(jìn)行傳統(tǒng)無(wú)線通信的,那么NFC還有RFID是用的什么原理呢?NFC包括RFID利用的原理是電感的互耦合,也就是說(shuō),相互通信的兩個(gè)設(shè)備,其各自攜帶一個(gè)電感線圈,當(dāng)兩個(gè)線圈相互靠近時(shí),就會(huì)產(chǎn)生電感互耦合,也就能夠進(jìn)行通信了。直白的講,這種原理就可以看做是一個(gè)變壓器,相互通信的兩個(gè)設(shè)備各自攜帶的線圈分別為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈,唯一不同的是此變壓器是沒(méi)有鐵心的。由于沒(méi)有鐵心,電磁感應(yīng)的距離就不可能太遠(yuǎn),因此這種原理只能用于超近程通信,所以,NFC還有RFID都是“近場(chǎng)通信技術(shù)”。明白了其通信的基本原理,也就能夠看出,顯然這兩種技術(shù)是不能用來(lái)定位的,因?yàn)橐蚨ㄎ唬紫纫〞r(shí),基于其波長(zhǎng)與帶寬,可以斷定該通信技術(shù)的時(shí)間分辨率是極差的,距離分辨率至多能夠到達(dá)10米級(jí)別,而其應(yīng)用場(chǎng)景都是近場(chǎng)通信,這種級(jí)別的時(shí)間與距離分辨率顯然是不能應(yīng)用的。
說(shuō)了這么多,話說(shuō),傳感器用于哪里?用于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),誒,驚不驚喜,意不意外,我也不知道為啥要說(shuō)上面那些,因?yàn)榉纸o我的博文就是那個(gè)題目,下面才是我想說(shuō)的。
物聯(lián)網(wǎng)的核心關(guān)鍵技術(shù)主要包括RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等。
傳感器技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中,傳感器主要負(fù)責(zé)接收對(duì)象的“語(yǔ)音”內(nèi)容。傳感器技術(shù)是從自然源中獲取信息并對(duì)其進(jìn)行處理、轉(zhuǎn)換和識(shí)別的多學(xué)科現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)。它涉及傳感器的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制造和測(cè)試,信息處理和識(shí)別,改進(jìn)活動(dòng)的應(yīng)用和評(píng)估。
在物聯(lián)網(wǎng)中,要與人無(wú)障礙地通信,必然離不開(kāi)能夠傳輸海量數(shù)據(jù)的高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不僅包括允許用戶(hù)建立遠(yuǎn)距離無(wú)線連接的全球語(yǔ)音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),還包括短距離藍(lán)牙技術(shù)、紅外線技術(shù)和Zigbee技術(shù)。
人工智能是一種用計(jì)算機(jī)模擬某些思維過(guò)程和智能行為(如學(xué)習(xí)、推理、思考和規(guī)劃等)的技術(shù)。關(guān)于人的。在物聯(lián)網(wǎng)中,人工智能技術(shù)主要是對(duì)物體的“語(yǔ)音”內(nèi)容進(jìn)行分析,從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理。
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開(kāi)云計(jì)算技術(shù)的支撐。物聯(lián)網(wǎng)終端的計(jì)算和存儲(chǔ)能力有限,云計(jì)算平臺(tái)可以作為物聯(lián)網(wǎng)的大腦,實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算。
物聯(lián)網(wǎng)將傳感器技術(shù)、NFC、zigbee、藍(lán)牙、wife、IC集成電路web界面和服務(wù)器后臺(tái)連接等各種應(yīng)用技術(shù)結(jié)合在一起。
物聯(lián)網(wǎng)可以構(gòu)成很多智能的應(yīng)用,應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,幾乎可以包括任何行業(yè)。目前,在環(huán)境保護(hù)、社區(qū)服務(wù)、商業(yè)金融等方面,如“移動(dòng)支付”、“移動(dòng)購(gòu)物大頭針”、“大哥大錢(qián)包”、“大哥大銀行”、“電子機(jī)票”等,前景廣闊,應(yīng)用潛力大,既是服務(wù)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng),也是國(guó)家戰(zhàn)略需求。
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