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傳感新品

【中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所：全海深11000米級(jí)原位熒光傳感器海試成功】

近日，由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員耿旭輝、研究員關(guān)亞風(fēng)團(tuán)隊(duì)研制的單/雙通道全海深11000米級(jí)原位微生物、有色溶解有機(jī)物（CDOM）和葉綠素?zé)晒鈧鞲衅髟诜坡少e海溝開展海試。

它搭載中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所的深淵原位科學(xué)實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行了5次海底試驗(yàn)，最大潛深7731米，測量到了從海平面到海底整個(gè)剖面的微生物、CDOM和葉綠素a的濃度，其與類似海域報(bào)道的剖面數(shù)據(jù)接近，并測到了該海域特有的“雙峰”現(xiàn)象。

此外，兩個(gè)傳感器在5568米海底連續(xù)停留51天零7小時(shí)，均工作正常、獲得了有效數(shù)據(jù)，表明系列全海深11000米級(jí)原位熒光傳感器具有優(yōu)良的長期連續(xù)在極端深度深海海底工作穩(wěn)定性。

傳感動(dòng)態(tài)

【法德將開發(fā)太空量子傳感器預(yù)測地震】

近日，法國和德國的航天機(jī)構(gòu)正式獲準(zhǔn)開發(fā)“Carioqa”項(xiàng)目，計(jì)劃2030年在衛(wèi)星上裝載量子加速計(jì)，旨在從太空準(zhǔn)確繪制地球引力圖。這將使預(yù)測地震、火山爆發(fā)，以及評(píng)估全球供水變化成為可能。

量子加速計(jì)能夠以極其精確的方式測量不同的加速現(xiàn)象，例如構(gòu)成地球的各部分的質(zhì)量運(yùn)動(dòng)。這些超靈敏儀器已在采礦研究中發(fā)揮重要作用，但還無法提供全球視野。如能解決量子傳感器在微重力條件下工作的難題，將實(shí)現(xiàn)繪制全球范圍的重力強(qiáng)度，從而更好地測量與地震和海平面上升有關(guān)的地球重力變化。

“Carioqa”項(xiàng)目由法國國家空間研究中心(CNES)和德國航天中心(DLR)發(fā)起，獲得了歐盟委員會(huì)資助，17個(gè)歐洲合作伙伴參與其中。法國CNES的計(jì)劃負(fù)責(zé)人克里斯汀·法萊表示，將量子傳感器送至太空是“世界首創(chuàng)”。

要檢測地震的前兆信號(hào)，可通過量子傳感器從太空捕獲地球構(gòu)造板塊在深處的運(yùn)動(dòng)。而目前科學(xué)家只知道如何在地表測量這種運(yùn)動(dòng)，并且是在地震發(fā)生后。衛(wèi)星量子傳感器將能夠在全球范圍內(nèi)持續(xù)監(jiān)測地震風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

該計(jì)劃另一個(gè)應(yīng)用延擴(kuò)至監(jiān)測冰融化、強(qiáng)降雨、洪水等情況下的水團(tuán)運(yùn)動(dòng)，以及更詳細(xì)地觀察與水團(tuán)增加和全球變暖相關(guān)的海平面上升，這對(duì)于監(jiān)測和了解氣候變化至關(guān)重要。

在第一個(gè)演示階段，由空中客車防務(wù)與航天公司設(shè)計(jì)的量子傳感器將被放置在距地500—600公里的軌道上。傳感器將使用激光操縱的冷原子來工作。失重狀態(tài)下的測量時(shí)間將比地球上更長，從而能大大提高傳感器的靈敏度。

【新華網(wǎng):智能“傳感”，“感知”天下】

如果把智能系統(tǒng)比作“人”，那么傳感器就是“人”的感覺器官。不同類型的傳感器，感知周圍環(huán)境并把數(shù)據(jù)傳遞給系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、判斷和應(yīng)對(duì)。隨著數(shù)字化智能化不斷深入，各式各樣傳感器的用武之地大為拓寬，為人類創(chuàng)造美好生活發(fā)揮著巨大作用。

一部智能手機(jī)里有上百個(gè)傳感器：有用于攝像的CMOS圖像傳感器，有用于檢查環(huán)境明暗的環(huán)境光傳感器，還有用于導(dǎo)航的地磁傳感器、陀螺儀……正是基于這些傳感器，手機(jī)里的各種應(yīng)用軟件才能流暢工作，手機(jī)才能成為集工作、生活、娛樂于一體的便攜式智能設(shè)備，帶來人們生活方式的巨大變化。風(fēng)云衛(wèi)星上的可見和紅外光電傳感器，能夠不分晝夜地獲取大氣信息，精準(zhǔn)預(yù)測天氣，甚至在月球上、火星上都有傳感器工作，幫助人類探索宇宙奧秘。

超越感官

傳感器是信息系統(tǒng)的“慧眼”。它就像人類的眼睛、耳朵、皮膚等器官一樣，感知周圍環(huán)境，幫助我們認(rèn)識(shí)多姿多彩的世界。不同之處在于，傳感器比人的感官更敏銳、更強(qiáng)大。客觀世界所包含的信息多樣程度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們感官的能力范圍。人的眼睛無法觀察紅外輻射和紫外輻射，耳朵聽不見次聲波和超聲波，對(duì)于“不見蹤影”卻時(shí)刻產(chǎn)生影響的磁場也無法感知。這些超出感官范圍的信息，傳感器都能“感受”到。

隨著生產(chǎn)力發(fā)展，人類越來越需要全方位地感知世界。1821年，科學(xué)家利用材料因溫差產(chǎn)生電壓的原理，研制出世界上第一個(gè)傳感器——溫度傳感器。最初，人們直接利用光、熱、電、力、磁等物理效應(yīng)制備各種傳感器，這些傳感器尺寸大、靈敏度低、使用不方便。上世紀(jì)70年代，出現(xiàn)了將敏感元件與信號(hào)電路進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)的集成傳感器，如熱電偶傳感器、霍爾傳感器、光敏傳感器等。這類傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構(gòu)成，輸出模擬信號(hào)。上世紀(jì)末開始，數(shù)字化傳感器快速發(fā)展，通過“模擬/數(shù)字”轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)輸出。數(shù)字化傳感器集成智能化處理單元，可以自動(dòng)采集、處理數(shù)據(jù)，并能根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)整工作參數(shù)，數(shù)碼相機(jī)中的光敏元件就是其代表產(chǎn)品。

總的來說，傳感器的工作原理是某些物質(zhì)的電學(xué)特性會(huì)隨環(huán)境因素變化。例如鉑在不同溫度下電阻率不同，硅在可見光照射下電阻會(huì)減小，石英受到壓力后表面會(huì)產(chǎn)生電荷。利用電阻與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以制成溫度傳感器，進(jìn)一步給敏感元件添加隔熱結(jié)構(gòu)，依據(jù)敏感元件溫度變化與紅外輻射能量之間的關(guān)系，可以制成紅外傳感器。在此基礎(chǔ)上，還可以根據(jù)目標(biāo)溫度與紅外輻射能量之間的關(guān)系，制造出非接觸測溫傳感器。人們熟悉的用來測量體溫的額溫槍就利用了這一原理。借助豐富的物理和化學(xué)效應(yīng)，人們制備出靈敏度比狗鼻子高1000倍、可以“聞到”氣體分子的“電子鼻”，以及可以在黑夜中觀察物體的紅外相機(jī)等種類豐富、功能強(qiáng)大的傳感器。

奠基智能化

數(shù)字化是對(duì)事物屬性的量化，并用數(shù)字將其表達(dá)為抽象結(jié)果。借助現(xiàn)代信息技術(shù)，人們可以存儲(chǔ)、處理、傳播各種數(shù)字化信息。傳感器可以將事物蘊(yùn)含的各種信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并利用數(shù)模轉(zhuǎn)換電路將電信號(hào)用數(shù)字表達(dá)，是數(shù)字化的有效工具。當(dāng)你拿出手機(jī)拍照片或視頻時(shí)，光敏傳感器會(huì)將接收的光強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再按一定的規(guī)則用數(shù)字表達(dá)、存儲(chǔ)，最終形成手機(jī)屏幕上的影像。

數(shù)字化基于傳感器獲取信息。數(shù)字化系統(tǒng)需要處理的信息量非常龐大，僅靠人工或者傳統(tǒng)設(shè)備無法獲取，憑借傳感器則能夠?qū)崟r(shí)、高效、精準(zhǔn)、快速地獲取，于是有了城市大數(shù)據(jù)、天氣大數(shù)據(jù)、醫(yī)療大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)等。利用各類傳感器，人們可以召開遠(yuǎn)程會(huì)議、學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)課程、掃碼支付甚至直播帶貨，由此發(fā)展出數(shù)字經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài)。數(shù)字經(jīng)濟(jì)涉及的云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G通信等各類技術(shù)，都與傳感器息息相關(guān)。

沒有傳感器就沒有數(shù)字化和智能化。傳感器是智能化系統(tǒng)的第一關(guān)，它的水平?jīng)Q定了智能化系統(tǒng)及其儀器設(shè)備的水平。傳感器技術(shù)已經(jīng)成為國際上信息高端器件領(lǐng)域的研究前沿，在人工智能、智慧城市、5G通信、航空航天、生命健康等領(lǐng)域均發(fā)揮著不可替代的作用。比如一輛汽車會(huì)安裝壓力、溫度、位置、聲音、光、電等超過100種傳感器，由車載電腦進(jìn)行處理，幫助駕駛員作出判斷。對(duì)數(shù)據(jù)的智能化分析降低了駕駛汽車的難度，讓汽車變得更安全、更好開。而且，無人駕駛汽車通過傳感器實(shí)時(shí)獲取道路信息，一旦發(fā)現(xiàn)障礙物，便通過智慧分析及時(shí)避讓。城市中高樓大廈、橋梁、隧道等建筑，也需要通過視頻、溫度、壓力和煙霧等傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控安全狀況，當(dāng)數(shù)據(jù)匯總到一起，智能化系統(tǒng)便會(huì)及時(shí)分析，提煉出少量關(guān)鍵信息供使用者作出決策。甚至在未來，人類的感官也可以借助傳感器變得更加強(qiáng)大，構(gòu)建起智能化系統(tǒng)。

開拓新場景

當(dāng)前，各類傳感器都處在進(jìn)一步提升性能、降低成本，向數(shù)字化、智能化、小型化微型化、綠色低碳、可穿戴等方向進(jìn)化，呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展態(tài)勢。其中，智能傳感器、柔性傳感器、新原理傳感器的研發(fā)具有代表性意義，有望塑造新的工作生活方式。

發(fā)展智能傳感器是重要趨勢。借助智能傳感技術(shù)，人們設(shè)計(jì)制造出具備獲取、存儲(chǔ)、分析信息功能的各種傳感單元及微系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低成本、高精度信息采集。智能傳感器廣泛應(yīng)用在機(jī)器人、無人駕駛、智能制造、運(yùn)動(dòng)定量監(jiān)測等方面，還可用于開發(fā)無創(chuàng)或微創(chuàng)健康監(jiān)測器件等。近年來流行的動(dòng)態(tài)血糖儀是個(gè)很好的例子。糖尿病患者將柔性傳感器無痛置入身體，傳感器每5分鐘測一次血糖值，并傳送到手機(jī)應(yīng)用中?；颊呖梢杂^察血糖曲線變化，及時(shí)通過飲食和運(yùn)動(dòng)等方法調(diào)節(jié)血糖，有的患者甚至由此告別了藥物和胰島素治療。此外，人們還在研發(fā)可降解電子器件，讓智能傳感器更好助力低碳環(huán)保生活。

發(fā)展柔性傳感器是另一趨勢。許多應(yīng)用場景要求傳感器制備在柔性基質(zhì)材料上，并具有透明、柔韌、延展、可自由彎曲甚至折疊、便于攜帶、可穿戴等特點(diǎn)。目前制備柔性傳感器的常用傳感材料有碳基材料（炭黑、碳納米管和石墨烯等）、金屬納米材料（金屬納米線、金屬納米顆粒等）、高分子聚合物和蛋白纖維等。例如一種具有可拉伸、抗撕裂和自我修復(fù)能力的交聯(lián)超分子聚合物薄膜電極材料，可用于制造下一代可穿戴和植入式柔性電子器件。將集成多功能的柔性傳感器與柔性印制電路結(jié)合，可以制成“智能帶”，把它穿戴在身體的不同部位，可實(shí)時(shí)監(jiān)測與分析生理信息，幫助人們特別是感官退化的群體了解自身健康狀況。

新原理傳感器也在不斷出現(xiàn)。在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，新的規(guī)律陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，人們正利用這些科學(xué)新認(rèn)知制備傳感器。同時(shí)，技術(shù)進(jìn)步也對(duì)基礎(chǔ)研究提出新要求。在生活中，人們希望提高相機(jī)的像素、靈敏度、速度等性能參數(shù)；在高速實(shí)驗(yàn)中，需要可以記錄飛秒尺度信息的條紋相機(jī)；在量子通信中，需要靈敏度達(dá)到單光子的光電探測器；在空天科技中，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體和冷目標(biāo)的探測，等等。這就要求科學(xué)家們進(jìn)一步探索物理世界，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象新規(guī)律，提升傳感器性能。

隨著科技快速發(fā)展，新材料新工藝不斷投入應(yīng)用，性能更強(qiáng)、種類更豐富、智能化水平更高的傳感器將創(chuàng)造更多工作生活新場景，幫助人們“感受”美好生活。

【理工光科光柵陣列特種傳感光纖拉絲塔在武漢投產(chǎn)運(yùn)行! 院士姜德生出席儀式】

1月26日，歷時(shí)近兩年建設(shè)的理工光科（300557）光柵陣列特種傳感光纖拉絲塔在武漢正式投產(chǎn)運(yùn)行。理工光科光柵陣列特種傳感光纖拉絲塔，是新一代大容量分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)前端核心器件的重大生產(chǎn)裝備，通過裝備、材料和工藝創(chuàng)新，可實(shí)現(xiàn)光柵陣列傳感光纖的大規(guī)模量產(chǎn)和定制開發(fā)，并全面超越第一代點(diǎn)式光纖光柵和常規(guī)分布式光纖傳感系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)。

中國工程院院士、理工光科首席科學(xué)家姜德生，中國信科集團(tuán)黨委副書記、總經(jīng)理何書平，黨委副書記戈俊，武漢理工大學(xué)黨委書記信思金、副書記孟芳兵，湖北交通投資集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理雷承出席投產(chǎn)儀式，儀式由武漢理工光科股份有限公司黨總支書記、董事長、總經(jīng)理江山主持。

當(dāng)前，以高速公路、軌道交通、油氣管線、石化電力等為代表的大型基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)，迫切需要能夠承載幾十萬甚至上百萬個(gè)傳感器、監(jiān)測距離長達(dá)幾十甚至上百公里的大容量、長距離傳感網(wǎng)絡(luò)。相比傳統(tǒng)光纖傳感技術(shù)，由武漢理工大學(xué)光纖傳感技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)國家工程研究中心姜德生院士團(tuán)隊(duì)研發(fā)的、基于光柵陣列技術(shù)的新一代大容量光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，具有“大容量、長距離、高精度、多參量、高可靠”的特點(diǎn)，能成為有效解決以上問題的首選方案，目前已在全球率先實(shí)現(xiàn)單根光纖十萬量級(jí)光柵傳感器的工業(yè)化制備，取得了世界領(lǐng)先的創(chuàng)新成果。

理工光科作為國家工程研究中心的參建單位，始終與姜德生院士團(tuán)隊(duì)開展全方位產(chǎn)學(xué)研合作，致力于新一代大容量光纖傳感規(guī)?；a(chǎn)和工程化應(yīng)用，先后在高速公路、軌道交通、石油石化、能源電力、油氣管線等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域開展系列創(chuàng)新實(shí)踐。此次光柵陣列特種傳感光纖拉絲塔生產(chǎn)線的建成投產(chǎn)，標(biāo)志著理工光科已形成光柵陣列“傳感光纖—傳感光纜—解調(diào)儀表—軟件算法—智能化平臺(tái)”完整創(chuàng)新鏈條與布局，為實(shí)現(xiàn)光柵陣列傳感產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也將進(jìn)一步加速光柵陣列傳感技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用進(jìn)程。

未來，理工光科將繼續(xù)秉持“專精特新”創(chuàng)新發(fā)展理念，錨定“建設(shè)國際一流光纖傳感企業(yè)”戰(zhàn)略目標(biāo)，持續(xù)完善光柵陣列傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、產(chǎn)品及解決方案，為我國光纖傳感技術(shù)的發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

【拜登芯片補(bǔ)貼面臨“不確定性”】

1月28日?qǐng)?bào)道 據(jù)美國《華爾街日?qǐng)?bào)》網(wǎng)站1月27日?qǐng)?bào)道，隨著選舉臨近，拜登政府急于強(qiáng)調(diào)一項(xiàng)標(biāo)志性的經(jīng)濟(jì)倡議，預(yù)計(jì)將在未來幾周向英特爾、臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司（臺(tái)積電）和其他頂級(jí)半導(dǎo)體公司提供數(shù)以十億美元計(jì)的補(bǔ)貼，以幫助它們建設(shè)新工廠。

這些補(bǔ)貼是530億美元的《芯片法案》的一部分，該法旨在將先進(jìn)微芯片的生產(chǎn)活動(dòng)遷回美國本土。

這項(xiàng)2022年的法律實(shí)施緩慢，令一些人感到沮喪。超過170家公司已經(jīng)提出申請(qǐng)，但迄今當(dāng)局只向非尖端芯片的制造商提供了兩筆數(shù)目不大的撥款。

熟悉談判情況的行業(yè)高管表示，即將公布的撥款金額要大得多，旨在啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)智能手機(jī)、人工智能和武器系統(tǒng)的先進(jìn)半導(dǎo)體的制造活動(dòng)。

這些高管預(yù)計(jì)，在定于3月7日發(fā)表的《國情咨文》講話之前，將宣布部分撥款。隨著總統(tǒng)競選活動(dòng)升溫，在《國情咨文》講話中，民主黨總統(tǒng)拜登將尋求展示自己的經(jīng)濟(jì)成就。前總統(tǒng)唐納德·特朗普是共和黨總統(tǒng)提名的領(lǐng)先者。

智庫美國企業(yè)研究所的技術(shù)和創(chuàng)新高級(jí)研究員威廉·萊因哈特說：“在局面真正開始升溫之前，顯然存在讓大公司獲得資金的壓力。”

宣布補(bǔ)貼是第一步，隨后將進(jìn)行盡職調(diào)查，然后達(dá)成最終協(xié)議。隨著項(xiàng)目的推進(jìn)，資金將分階段發(fā)放。

一些議員和行業(yè)官員擔(dān)心，由于審批和其他方面的延誤，這些由納稅人資助的工廠可能需要等上數(shù)年才能制造美國產(chǎn)芯片。

可能得到補(bǔ)貼的企業(yè)包括英特爾，該公司位于亞利桑那州、俄亥俄州、新墨西哥州和俄勒岡州的在建項(xiàng)目將耗資超過435億美元。另一個(gè)可能得到補(bǔ)貼的企業(yè)是臺(tái)積電，該公司在菲尼克斯附近有兩家在建的芯片工廠，總投資為400億美元。亞利桑那州和俄亥俄州被認(rèn)為是11月總統(tǒng)和國會(huì)選舉中的搖擺州。

臺(tái)積電上周表示，預(yù)計(jì)將把亞利桑那州第二家工廠的投產(chǎn)時(shí)間推遲一到兩年，理由是美國的激勵(lì)措施存在不確定性。臺(tái)積電早些時(shí)候?qū)⒌谝患夜S的投產(chǎn)時(shí)間從2024年推遲到2025年上半年。

太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室安全和技術(shù)顧問約翰·費(fèi)爾韋說：“如果臺(tái)積電想在臺(tái)灣或日本建廠，可以比在美國快得多。”

審核編輯 黃宇