Super! Išsami jutiklių žinių santrauka

Jutiklis, taip pat žinomas kaip jutiklis arba keitiklis anglų kalba, New Webster žodyne apibrėžiamas taip: "Įrenginys, kuris gauna energiją iš vienos sistemos ir paprastai siunčia maitinimą kitai sistemai kita forma." Pagal šį apibrėžimą jutiklio funkcija yra paversti vieną energijos formą kita energijos forma, todėl daugelis mokslininkų taip pat naudoja „keitiklį“, nurodydami „jutiklį“.

Jutiklis yra aptikimo įtaisas, paprastai sudarytas iš jautrių elementų ir konversijos elementų, galintis išmatuoti informaciją ir leisti vartotojams suvokti informaciją. Transformacijos metu jutiklio duomenys arba vertės informacija paverčiama elektriniu signalu arba kita reikalinga išvesties forma, kad atitiktų informacijos perdavimo, apdorojimo, saugojimo, rodymo, įrašymo ir valdymo reikalavimus.

01. Jutiklių kūrimo istorija

1883 m. oficialiai pristatytas pirmasis pasaulyje termostatas, kurį sukūrė išradėjas Warrenas S. Johnsonas. Šis termostatas gali palaikyti temperatūrą iki tam tikro tikslumo, o tai yra jutiklių ir jutimo technologijos naudojimas. Tuo metu tai buvo labai galinga technologija.

1940-ųjų pabaigoje pasirodė pirmasis infraraudonųjų spindulių jutiklis. Vėliau daugelis jutiklių buvo nuolat kuriami. Iki šiol pasaulyje yra daugiau nei 35 000 tipų jutiklių, kurių skaičius ir naudojimas yra labai sudėtingi. Galima sakyti, kad dabar yra karščiausias jutiklių ir jutiklių technologijų laikotarpis.

1987 m. ADI (Analog Devices) pradėjo investuoti į naujo jutiklio tyrimus ir kūrimą. Šis jutiklis skiriasi nuo kitų. Jis vadinamas MEMS jutikliu, kuris yra naujo tipo jutiklis, pagamintas naudojant mikroelektroniką ir mikroapdirbimo technologiją. Palyginti su tradiciniais jutikliais, jis turi mažo dydžio, lengvo svorio, mažos kainos, mažo energijos suvartojimo, didelio patikimumo, tinkamo masinei gamybai, lengvo integravimo ir intelektualizavimo charakteristikas. ADI yra pirmoji pramonės įmonė, užsiimanti MEMS tyrimais ir plėtra.

1991 m. ADI išleido pirmąjį pramonėje High-g MEMS įrenginį, kuris daugiausia naudojamas automobilių oro pagalvių susidūrimų stebėjimui. Po to daugelis MEMS jutiklių buvo plačiai sukurti ir naudojami tiksliuose prietaisuose, tokiuose kaip mobilieji telefonai, elektros lemputės ir vandens temperatūros aptikimas. 2010 metais pasaulyje buvo apie 600 vienetų, užsiimančių MEMS tyrimais ir plėtra bei gamyba.

02. Trys jutiklių technologijos kūrimo etapai

1 etapas: iki 1969 m

Daugiausia pasireiškia kaip struktūriniai jutikliai. Struktūriniai jutikliai naudoja struktūrinių parametrų pokyčius, kad suvoktų ir konvertuotų signalus. Pavyzdžiui: varžos deformacijos jutikliai, kurie naudoja atsparumo pokyčius, kai metalinės medžiagos patiria tamprią deformaciją, kad konvertuotų elektrinius signalus.

2 etapas: maždaug 20 metų po 1969 m

Kietojo kūno jutikliai, pradėti kurti aštuntajame dešimtmetyje, yra sudaryti iš kietųjų komponentų, tokių kaip puslaidininkiai, dielektrikai ir magnetinės medžiagos, ir yra pagaminti naudojant tam tikras medžiagų savybes. Pavyzdžiui: naudojant termoelektrinį efektą, Holo efektą ir šviesai jautrumo efektą atitinkamai termoporos jutikliams, Holo jutikliams ir fotosensoriams gaminti.

Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje, plėtojant integravimo technologijas, molekulinės sintezės technologijas, mikroelektronikos technologijas ir kompiuterines technologijas, atsirado integruoti jutikliai.

Integruoti jutikliai yra dviejų tipų: paties jutiklio integravimas ir jutiklio bei vėlesnių grandinių integravimas. Šio tipo jutikliams daugiausia būdingos mažos kainos, didelis patikimumas, geras našumas ir lanksti sąsaja.

Integruoti jutikliai vystosi labai greitai ir dabar sudaro apie 2/3 jutiklių rinkos. Jie vystosi žemos kainos, daugiafunkciškumo ir serializacijos kryptimi.

Trečiasis etapas: paprastai reiškia XX amžiaus pabaigą iki dabarties

Vadinamasis intelektualusis jutiklis reiškia jo gebėjimą aptikti, savarankiškai diagnozuoti, apdoroti duomenis ir prisitaikyti prie išorinės informacijos. Tai mikrokompiuterių technologijos ir aptikimo technologijos derinio produktas.

Devintajame dešimtmetyje išmanieji jutikliai pradėjo kurtis. Tuo metu protingas matavimas daugiausia buvo pagrįstas mikroprocesoriais. Jutiklio signalo kondicionavimo grandinė, mikrokompiuteris, atmintis ir sąsaja buvo integruoti į lustą, suteikiant jutikliui tam tikrą dirbtinio intelekto laipsnį.

Dešimtajame dešimtmetyje pažangi matavimo technologija buvo toliau tobulinama, o intelektas buvo realizuotas pirmame jutiklio lygyje, todėl jis turėjo savidiagnostikos, atminties funkciją, kelių parametrų matavimo funkciją ir tinklo ryšio funkciją.

03. Jutiklių tipai

Šiuo metu pasaulyje trūksta tarptautinių standartų ir normų, nėra suformuluoti autoritetingi standartiniai jutiklių tipai. Juos galima suskirstyti tik į paprastus fizinius jutiklius, cheminius jutiklius ir biojutiklius.

Pavyzdžiui, fiziniai jutikliai apima: garsą, jėgą, šviesą, magnetizmą, temperatūrą, drėgmę, elektrą, spinduliuotę ir kt.; cheminiai jutikliai apima: įvairius dujų jutiklius, rūgščių-šarmų pH vertę, jonizaciją, poliarizaciją, cheminę adsorbciją, elektrocheminę reakciją ir kt.; biologiniams jutikliams priskiriami: fermentų elektrodai ir bioelektros tarpininkas ir kt. Priežastinis ryšys tarp produkto naudojimo ir susidarymo proceso yra persipynęs, todėl sunku juos griežtai klasifikuoti.

Remiantis jutiklių klasifikacija ir pavadinimais, daugiausia yra šių tipų:

(1) Pagal konversijos principą juos galima suskirstyti į fizinius jutiklius, cheminius jutiklius ir biologinius jutiklius.

(2) Pagal jutiklio aptikimo informaciją jie gali būti suskirstyti į akustinius jutiklius, šviesos jutiklius, šilumos jutiklius, jėgos jutiklius, magnetinius jutiklius, dujų jutiklius, drėgmės jutiklius, slėgio jutiklius, jonų jutiklius ir spinduliuotės jutiklius.

(3) Pagal maitinimo būdą juos galima suskirstyti į aktyvius arba pasyvius jutiklius.

(4) Pagal išvesties signalus juos galima suskirstyti į analoginius, skaitmeninius išvesties ir perjungimo jutiklius.

(5) Pagal jutikliuose naudojamas medžiagas juos galima skirstyti į: puslaidininkines medžiagas; kristalinės medžiagos; Keraminės medžiagos; organinės kompozicinės medžiagos; metalinės medžiagos; polimerinės medžiagos; superlaidžios medžiagos; optinio pluošto medžiagos; nanomedžiagos ir kiti jutikliai.

(6) Pagal energijos konversiją juos galima suskirstyti į energijos konvertavimo jutiklius ir energijos valdymo jutiklius.

(7) Pagal gamybos procesą juos galima suskirstyti į mechaninio apdorojimo technologijas; sudėtinė ir integruota technologija; plonasluoksnės ir storosios plėvelės technologija; keramikos sukepinimo technologija; MEMS technologija; elektrocheminės technologijos ir kiti jutikliai.

Yra apie 26 000 tipų jutiklių, kurie buvo parduoti visame pasaulyje. mano šalyje jau yra apie 14 000 rūšių, kurių dauguma yra įprastinės rūšys ir veislės; galima komercializuoti daugiau nei 7000 rūšių, tačiau vis dar trūksta specialių veislių, tokių kaip medicinos, mokslinių tyrimų, mikrobiologijos ir cheminės analizės, ir yra didelė erdvė technologinėms naujovėms.

04. Daviklių funkcijos

Jutiklių funkcijos paprastai lyginamos su penkiais pagrindiniais žmogaus jutimo organais:

Šviesai jautrūs jutikliai – regėjimas

Akustiniai jutikliai – klausa

Dujų davikliai – kvapas

Cheminiai jutikliai – skonis

Jautrūs slėgiui, temperatūrai, skysčių jutikliai – liečiami

①Fiziniai jutikliai: pagrįsti fiziniais efektais, tokiais kaip jėga, šiluma, šviesa, elektra, magnetizmas ir garsas;

②Cheminiai jutikliai: pagrįsti cheminių reakcijų principais;

③Biologiniai jutikliai: pagrįsti molekulinėmis atpažinimo funkcijomis, tokiomis kaip fermentai, antikūnai ir hormonai.

Kompiuterių amžiuje žmonės išsprendė smegenų modeliavimo problemą, kuri prilygsta 0 ir 1 naudojimui informacijai suskaitmeninti ir Būlio logikai problemoms spręsti; Dabar atėjo laikas po kompiuterių, ir mes pradedame imituoti penkis pojūčius.

Tačiau penkių žmogaus pojūčių modeliavimas yra tik ryškesnis jutiklių terminas. Santykinai subrendusi jutiklių technologija vis dar yra fizikiniai dydžiai, tokie kaip jėga, pagreitis, slėgis, temperatūra ir kt., kurie dažnai naudojami pramoniniuose matavimuose. Tikriesiems žmogaus pojūčiams, įskaitant regėjimą, klausą, lytėjimą, uoslę ir skonį, dauguma jų nėra labai subrendę jutiklių požiūriu.

Regėjimas ir klausa gali būti laikomi fiziniais dydžiais, kurie yra gana geri, o lytėjimas yra gana prastas. Kalbant apie kvapą ir skonį, kadangi jie susiję su biocheminių kiekių matavimu, veikimo mechanizmas yra gana sudėtingas ir toli gražu nėra techninės brandos stadija.

Jutiklių rinką iš tikrųjų lemia programos. Pavyzdžiui, chemijos pramonėje slėgio ir srauto jutiklių rinka yra gana didelė; automobilių pramonėje jutiklių, tokių kaip sukimosi greitis ir pagreitis, rinka yra labai didelė. Pagreičio jutikliai, pagrįsti mikroelektromechaninėmis sistemomis (MEMS), dabar yra gana subrendę technologijų srityje ir labai prisidėjo prie automobilių pramonės paklausos.

Prieš „atsiradant“ jutiklių koncepcijai, ankstyvuosiuose matavimo prietaisuose jutikliai iš tikrųjų buvo, tačiau jie pasirodė kaip sudedamoji dalis visame prietaisų rinkinyje. Todėl iki 1980 m. Kinijoje jutiklius pristatantis vadovėlis vadinosi „Neelektrinių kiekių elektrinis matavimas“.

Jutiklių koncepcijos atsiradimas iš tikrųjų yra laipsniško matavimo priemonių moduliavimo rezultatas. Nuo tada jutikliai buvo atskirti nuo visos prietaisų sistemos ir tiriami, gaminami ir parduodami kaip funkcinis įrenginys.

05. Bendrieji jutiklių profesiniai terminai

Kadangi jutikliai toliau auga ir tobulėja, mes juos geriau suprantame. Apibendrinami šie 30 bendrų terminų:

1. Diapazonas: algebrinis skirtumas tarp viršutinės ir apatinės matavimo diapazono ribų.

2. Tikslumas: išmatuoto rezultato ir tikrosios vertės nuoseklumo laipsnis.

3. Paprastai sudarytas iš jautrių elementų ir konversijos elementų:

Jautrūs elementai reiškia jutiklio dalį, kuri gali tiesiogiai (arba reaguoti) į išmatuotą vertę.

Konversijos elementai – tai jutiklio dalis, kuri gali paversti jautraus elemento išmatuotą vertę (arba į kurią reaguojama) į elektrinį signalą, skirtą perduoti ir (arba) matuoti.

Kai išvestis yra nurodytas standartinis signalas, jis vadinamas siųstuvu.

4. Matavimo diapazonas: išmatuotų verčių diapazonas leistinos paklaidos ribose.

5. Pakartojamumas: kelių iš eilės to paties išmatuoto kiekio matavimų rezultatų nuoseklumo laipsnis visomis toliau nurodytomis sąlygomis:

Ta pati matavimo šalis, tas pats stebėtojas, ta pati matavimo priemonė, ta pati vieta, tos pačios naudojimo sąlygos ir kartojimas per trumpą laiką.

6. Rezoliucija: mažiausias išmatuoto kiekio pokytis, kurį jutiklis gali aptikti nurodytame matavimo diapazone.

7. Slenkstis: mažiausias išmatuoto kiekio pokytis, dėl kurio jutiklio išvestis gali sukelti išmatuojamą pokytį.

8. Nulinė padėtis: būsena, dėl kurios absoliuti išvesties vertė yra minimali, pvz., pusiausvyros būsena.

9. Tiesiškumas: laipsnis, kuriuo kalibravimo kreivė atitinka tam tikrą ribą.

10. Netiesiškumas: laipsnis, kuriuo kalibravimo kreivė nukrypsta nuo tam tikros nurodytos tiesės.

11. Ilgalaikis stabilumas: jutiklio gebėjimas išlaikyti leistiną nuokrypį per nurodytą laiką.

12. Natūralus dažnis: laisvas (be išorinės jėgos) jutiklio virpesių dažnis, kai nėra pasipriešinimo.

13. Atsakymas: Matuojamo kiekio, besikeičiančio išvesties metu, charakteristika.

14. Kompensuotas temperatūros diapazonas: temperatūros diapazonas, kompensuojamas, kad jutiklis išlaikytų nulinį balansą diapazone ir nurodytose ribose.

15. Valkšnumas: išėjimo pokytis per tam tikrą laiką, kai išmatuotos mašinos aplinkos sąlygos išlieka pastovios.

16. Izoliacijos varža: jei nenurodyta kitaip, tai reiškia varžos vertę, išmatuotą tarp nurodytų jutiklio izoliacijos dalių, kai kambario temperatūroje yra tiekiama nurodyta nuolatinės srovės įtampa.

17. Sužadinimas: išorinė energija (įtampa arba srovė), skirta jutikliui tinkamai veikti.

18. Maksimalus sužadinimas: didžiausia žadinimo įtampos arba srovės vertė, kuri gali būti taikoma jutikliui patalpų sąlygomis.

19. Įvesties varža: varža, išmatuota jutiklio įvesties gale, kai trumpasis jungimas išėjimo gale.

20. Išvestis: jutiklio pagamintos elektros energijos kiekis, priklausantis nuo išorinio išmatuoto kiekio.

21. Išėjimo varža: varža, išmatuota jutiklio išėjimo gale, kai įvesties galas yra trumpasis jungimas.

22. Nulinė išvestis: jutiklio išvestis, kai naudojamas išmatuotas dydis miesto sąlygomis yra lygus nuliui.

23. Histerezė: didžiausias išėjimo skirtumas, kai išmatuota vertė didėja ir mažėja nurodytame diapazone.

24. Vėlavimas: išėjimo signalo pokyčio laiko delsa, palyginti su įvesties signalo pasikeitimu.

25. Dreifas: jutiklio išvesties pokyčio dydis, nesusijęs su matavimu per tam tikrą laiko intervalą.

26. Nulinis poslinkis: nulinės išvesties pokytis tam tikru laiko intervalu ir patalpų sąlygomis.

27. Jautrumas: jutiklio išvesties padidėjimo ir atitinkamo įvesties padidėjimo santykis.

28. Jautrumo poslinkis: kalibravimo kreivės nuolydžio pokytis, kurį sukelia jautrumo pokytis.

29. Šiluminio jautrumo poslinkis: jautrumo poslinkis, kurį sukelia jautrumo pokytis.

30. Terminis nulio poslinkis: nulio poslinkis, kurį sukelia aplinkos temperatūros kitimas.

06. Jutiklių taikymo sritys

Jutikliai yra plačiai naudojamas aptikimo įrenginys, naudojamas aplinkos stebėjimo, eismo valdymo, medicinos sveikatos, žemės ūkio ir gyvulininkystės, priešgaisrinės saugos, gamybos, aviacijos, elektronikos gaminių ir kitose srityse. Jis gali pajusti išmatuojamą informaciją ir paversti apčiuopiamą informaciją elektriniais signalais ar kitomis būtinomis informacijos išvesties formomis pagal tam tikras taisykles, kad atitiktų informacijos perdavimo, apdorojimo, saugojimo, rodymo, įrašymo ir valdymo reikalavimus.

①Pramoninis valdymas: pramonės automatika, robotika, testavimo prietaisai, automobilių pramonė, laivų statyba ir kt.

Plačiai naudojamos pramoninės valdymo priemonės, pvz., įvairūs jutikliai, naudojami automobilių gamyboje, gaminių procesų valdymas, pramoninės mašinos, speciali įranga ir automatizuota gamybos įranga ir kt., matuojantys proceso kintamuosius (pvz., temperatūrą, skysčio lygį, slėgį, srautą, ir kt.), matuoja elektronines charakteristikas (srovę, įtampą ir kt.) ir fizinius dydžius (judesį, greitį, apkrovą ir intensyvumą), o tradiciniai artumo/padėties nustatymo jutikliai sparčiai tobulėja.

Tuo pačiu metu išmanieji jutikliai gali įveikti fizikos ir medžiagų mokslo apribojimus, sujungdami žmones ir mašinas bei derindami programinę įrangą ir didelių duomenų analizę, ir pakeis pasaulio veikimo būdą. Pramonės 4.0 vizijoje gamybos vietoje atgaivinami galutiniai jutiklių sprendimai ir paslaugos. Tai skatina protingesnį sprendimų priėmimą, gerina veiklos efektyvumą, didina gamybą, gerina inžinerinį efektyvumą ir labai pagerina verslo rezultatus.

②Elektroniniai gaminiai: išmanieji nešiojami įrenginiai, ryšių elektronika, plataus vartojimo elektronika ir kt.

Jutikliai dažniausiai naudojami išmaniuosiuose nešiojamuosiuose įrenginiuose ir 3C elektronikoje elektroniniuose gaminiuose, o mobilieji telefonai užima didžiausią dalį taikymo srityje. Didelis mobiliųjų telefonų gamybos augimas ir nuolatinis naujų mobiliųjų telefonų funkcijų augimas atnešė galimybių ir iššūkių jutiklių rinkai. Didėjanti mobiliųjų telefonų su spalvotu ekranu ir fotoaparatų rinkos dalis padidino jutiklių taikomųjų programų dalį šioje srityje.

Be to, sparčiai augs ultragarsiniai jutikliai, naudojami grupiniuose telefonuose ir belaidžiuose telefonuose, magnetinio lauko jutikliai, naudojami magnetinėse laikmenose ir kt.

Kalbant apie nešiojamas programas, jutikliai yra esminiai komponentai.

Pavyzdžiui, kūno rengybos stebėjimo priemonės ir išmanieji laikrodžiai pamažu tampa kasdieniu gyvenimo būdo įrenginiu, padedančiu sekti savo aktyvumo lygį ir pagrindinius sveikatos parametrus. Tiesą sakant, tuose mažuose ant riešo nešiojamuose prietaisuose yra daug technologijų, padedančių žmonėms išmatuoti aktyvumo lygį ir širdies sveikatą.

Bet kuri įprasta kūno rengybos apyrankė ar išmanusis laikrodis turi apie 16 integruotų jutiklių. Priklausomai nuo kainos, kai kuriuose gaminiuose gali būti daugiau. Šie jutikliai kartu su kitais techninės įrangos komponentais (pvz., baterijomis, mikrofonais, ekranais, garsiakalbiais ir kt.) ir galinga aukščiausios klasės programine įranga sudaro kūno rengybos stebėjimo priemonę arba išmanųjį laikrodį.

Šiandien nešiojamų prietaisų pritaikymo sritis plečiasi nuo išorinių laikrodžių, akinių, batų ir kt. iki platesnės srities, pavyzdžiui, elektroninės odos ir kt.

③ Aviacija ir karinė veikla: aviacijos ir kosmoso technologijos, karinė inžinerija, kosmoso tyrinėjimai ir kt.

Aviacijos srityje sumontuotų komponentų saugumas ir patikimumas yra itin aukšti. Tai ypač pasakytina apie jutiklius, naudojamus įvairiose vietose.

Pavyzdžiui, kylant raketai dėl labai didelio kilimo greičio (daugiau nei 4 Mach arba 3000 mylių per valandą) oras sukuria didžiulį slėgį ir jėgas ant raketos paviršiaus ir raketos korpuso, todėl susidaro itin atšiauri aplinka. Todėl slėgio jutikliai reikalingi šioms jėgoms stebėti, siekiant užtikrinti, kad jos neviršytų konstrukcinių kūno ribų. Kilimo metu slėgio jutikliai yra veikiami oro, tekančio per raketos paviršių, ir taip matuojami duomenys. Šie duomenys taip pat naudojami kuriant būsimą korpuso dizainą, kad jie būtų patikimesni, sandaresni ir saugesni. Be to, jei kas nors nutiks ne taip, slėgio jutiklių duomenys taps itin svarbia analizės priemone.

Pavyzdžiui, montuojant orlaivius, jutikliai gali užtikrinti nekontaktinį kniedės skylės matavimą, taip pat yra poslinkio ir padėties jutikliai, kuriais galima matuoti orlaivio misijų važiuoklę, sparno komponentus, fiuzeliažą ir variklius, kurie gali užtikrinti patikimą ir tikslų matavimą. matavimo verčių nustatymas.

④ Namų gyvenimas: protingi namai, buitinė technika ir kt.

Laipsniškas belaidžių jutiklių tinklų populiarėjimas paskatino sparčią informacinių prietaisų ir tinklo technologijų plėtrą. Pagrindinė namų tinklų įranga išsiplėtė nuo vienos mašinos iki kelių buitinės technikos. Išmaniojo namo tinklo valdymo mazgas, pagrįstas belaidžių jutiklių tinklais, suteikia pagrindinę platformą vidinių ir išorinių tinklų sujungimui namuose bei informacinių prietaisų ir įrangos prijungimui tarp vidinių tinklų.

Įdėjus jutiklinius mazgus į buitinę techniką ir prijungus juos prie interneto per belaidžius tinklus, žmonėms bus patogiau, patogesnė ir humaniškesnė išmaniojo namo aplinka. Nuotolinio stebėjimo sistema gali būti naudojama nuotoliniu būdu valdyti buitinę techniką, o šeimos saugumą bet kada galima stebėti per vaizdo jutimo įrenginius. Jutiklių tinklu galima įkurti išmanųjį darželį, stebėti vaikų ankstyvojo ugdymo aplinką, sekti vaikų veiklos trajektoriją.

⑤ Eismo valdymas: transportas, miesto transportas, išmani logistika ir kt.

Eismo valdyme abiejose kelio pusėse įdiegta belaidžio jutiklių tinklo sistema gali būti naudojama kelio sąlygoms, vandens kaupimosi sąlygoms, kelio triukšmo, dulkių, dujų ir kitiems parametrams stebėti realiu laiku, kad būtų pasiektas kelių apsaugos tikslas, aplinkos apsauga ir pėsčiųjų sveikatos apsauga.

Išmanioji transporto sistema (ITS) – tai naujo tipo transporto sistema, sukurta tradicinės transportavimo sistemos pagrindu. Ji į transporto sritį integruoja informacines, ryšių, valdymo ir kompiuterines technologijas bei kitas šiuolaikines komunikacijos technologijas, organiškai sujungia „žmonės – transporto priemonė – kelias – aplinka“. Prie esamų susisiekimo objektų pridėjus belaidžio jutiklių tinklo technologiją, bus galima iš esmės sušvelninti šiuolaikinį transportą kamuojančias saugumo, sklandumo, energijos taupymo ir aplinkosaugos problemas, o kartu pagerinti transportavimo darbų efektyvumą.

⑥ Aplinkos stebėjimas: aplinkos stebėjimas ir prognozavimas, oro sąlygų bandymai, hidrologiniai bandymai, energetinė aplinkos apsauga, žemės drebėjimo bandymai ir kt.

Kalbant apie aplinkos stebėjimą ir prognozavimą, belaidžiai jutiklių tinklai gali būti naudojami stebėti pasėlių drėkinimo sąlygas, dirvožemio oro sąlygas, gyvulių ir paukščių aplinką ir migracijos sąlygas, belaidę dirvožemio ekologiją, didelio ploto paviršiaus stebėjimą ir kt. planetų tyrinėjimai, meteorologiniai ir geografiniai tyrimai, potvynių stebėjimas ir kt. Remiantis belaidžiais jutiklių tinklais, per kelis jutiklius galima stebėti kritulių kiekį, upių vandens lygį ir dirvožemio drėgmę, o staigūs potvyniai gali apibūdinti ekologinę įvairovę ir taip atlikti ekologinį stebėjimą. gyvūnų buveinės. Populiacijos sudėtingumą taip pat galima ištirti stebint paukščius, mažus gyvūnus ir vabzdžius.

Kadangi žmonės daugiau dėmesio skiria aplinkos kokybei, faktinio aplinkos bandymo procese žmonėms dažnai reikia analitinės įrangos ir instrumentų, kuriuos būtų lengva nešiotis ir kurie galėtų vykdyti nuolatinį dinaminį kelių bandymų objektų stebėjimą. Naujos jutiklių technologijos pagalba galima patenkinti aukščiau nurodytus poreikius.

Pavyzdžiui, atmosferos stebėjimo procese nitridai, sulfidai ir kt. yra teršalai, kurie rimtai veikia žmonių gamybą ir gyvenimą.

Tarp azoto oksidų SO2 yra pagrindinė rūgštaus lietaus ir rūgščios rūko priežastis. Nors tradiciniais metodais galima išmatuoti SO2 kiekį, šis metodas yra sudėtingas ir nepakankamai tikslus. Neseniai mokslininkai išsiaiškino, kad specifiniai jutikliai gali oksiduoti sulfitus, o dalis deguonies bus sunaudota oksidacijos proceso metu, dėl to elektrode ištirpusio deguonies sumažės ir susidarys srovės efektas. Naudojant jutiklius galima efektyviai gauti sulfito kiekio vertę, kuri yra ne tik greita, bet ir labai patikima.

Nitridams stebėti gali būti naudojami azoto oksido jutikliai. Azoto oksido jutiklių veikimo principas – naudojant deguonies elektrodus sukuriama specifinė bakterija, vartojanti nitritus, o azoto oksidų kiekis apskaičiuojamas skaičiuojant ištirpusio deguonies koncentracijos pokytį. Kadangi susidariusios bakterijos naudoja nitratus kaip energiją, o naudoja tik šį nitratą kaip energiją, todėl jis yra unikalus faktinio naudojimo procese ir nebus paveiktas kitų medžiagų trukdžių. Kai kurie užsienio mokslininkai membranų principu atliko nuodugnesnius tyrimus, netiesiogiai išmatavo labai mažą NO2 koncentraciją ore.

⑦ Medicininė sveikata: medicininė diagnozė, medicininė sveikata, sveikatos priežiūra ir kt.

Daugelis medicinos tyrimų institucijų šalyje ir užsienyje, įskaitant tarptautiniu mastu žinomus medicinos pramonės milžinus, padarė didelę pažangą taikydamos jutiklių technologijas medicinos srityje.

Pavyzdžiui, Džordžijos technologijos institutas Jungtinėse Amerikos Valstijose kuria viduje įtaisytą jutiklį su slėgio jutikliais ir belaidžio ryšio grandinėmis. Prietaisas sudarytas iš laidaus metalo ir izoliacinės plėvelės, kuri gali aptikti slėgio pokyčius pagal rezonansinės grandinės dažnio pokyčius, o atlikusi savo vaidmenį ištirps kūno skysčiuose.

Pastaraisiais metais belaidžiai jutiklių tinklai plačiai naudojami medicinos sistemose ir sveikatos priežiūros srityje, pavyzdžiui, stebint įvairius žmogaus organizmo fiziologinius duomenis, stebint ir stebint gydytojų ir pacientų veiksmus ligoninėse, vaistų valdymą ligoninėse.

⑧ Priešgaisrinė sauga: didelės dirbtuvės, sandėlių valdymas, oro uostai, stotys, dokai, didelių pramoninių parkų saugos stebėjimas ir kt.

Dėl nuolatinio pastatų remonto gali kilti tam tikrų pavojų saugai. Nors kartais nedideli žemės plutos drebėjimai gali nepadaryti matomos žalos, stulpuose gali susidaryti įtrūkimai, dėl kurių pastatas gali sugriūti per kitą žemės drebėjimą. Atliekant apžiūras tradiciniais metodais, dažnai pastatą reikia uždaryti keliems mėnesiams, o išmanieji pastatai, kuriuose įrengti jutiklių tinklai, gali pranešti valdymo skyriams savo būsenos informaciją ir automatiškai atlikti savarankiško remonto darbus pagal prioritetą.

Visuomenei nuolat tobulėjant, saugios gamybos samprata giliai įsišaknijo žmonių širdyse, o žmonių reikalavimai saugiai gamybai tampa vis aukštesni. Statybų pramonėje, kur nelaimingi atsitikimai įvyksta dažnai, svarbiausias statybos vienetų prioritetas yra tai, kaip užtikrinti statybininkų asmeninę saugą ir statybinių medžiagų, įrangos ir kito turto išsaugojimą statybvietėje.

⑨Žemės ūkis ir gyvulininkystė: žemės ūkio modernizavimas, gyvulininkystė ir kt.

Kita svarbi belaidžių jutiklių tinklų naudojimo sritis yra žemės ūkis.

Pavyzdžiui, nuo „Tikslaus valdymo sistemos naudingiems augalams auginti šiaurės vakaruose“ įdiegimo, specialūs techniniai tyrimai, sistemų integravimas ir tipinio pritaikymo demonstravimas buvo atlikti daugiausia dominuojantiems Vakarų regione žemės ūkio produktams, tokiems kaip pvz. obuoliai, kiviai, salvia miltiorrhiza, melionai, pomidorai ir kitos pagrindinės kultūros, taip pat vakarų sausos ir lietingos ekologinės aplinkos ypatybės, belaidžio jutiklio tinklo technologija sėkmingai pritaikyta tiksliajai žemės ūkio gamybai. Ši pažangi jutiklių tinklo technologija, realiu laiku renkanti pasėlių augimo aplinką, pritaikoma žemės ūkio produkcijai, suteikianti naują techninę paramą šiuolaikinės žemės ūkio plėtrai.

⑩Kitos sritys: sudėtingų mašinų stebėjimas, laboratorinis stebėjimas ir kt.

Belaidis jutiklių tinklas yra viena iš aktualiausių temų dabartiniame informacijos lauke, kuris gali būti naudojamas signalams rinkti, apdoroti ir siųsti specialiose aplinkose; belaidžio temperatūros ir drėgmės jutiklių tinklas yra pagrįstas PIC mikrovaldikliu, o temperatūros ir drėgmės jutiklio tinklo mazgo aparatinės įrangos grandinė suprojektuota naudojant integruotą drėgmės jutiklį ir skaitmeninį temperatūros jutiklį, o su valdymo centru bendrauja per belaidžio siųstuvo-imtuvo modulį. , kad sistemos jutiklio mazgas sunaudotų mažai energijos, būtų patikimas duomenų ryšys, geras stabilumas ir didelis ryšio efektyvumas, kuris gali būti plačiai naudojamas aplinkos aptikimui.