2020至2021年度各领域最佳的11款传感器

2020年11月16日，在Questex秋季传感器创新周期间举行的颁奖仪式上， 2020年最佳传感器奖的获奖者重磅出炉。该评选根据对市场的价值，设计的独特性和影响力，对参赛作品进行评判并选择获奖者。

一起来看看今年这11款最佳的传感器。

1、AI/机器学习领域

Maxim Integrated MAX78000神经网络加速器芯片

MAX78000神经网络加速器芯片由Maxim Integrated Products于9月推出，其将人工智能（AI）推向了边缘的同时，实现电池供电的物联网（IoT）设备的性能不受到影响。

MAX78000以不到软件解决方案能量的1/100的速度执行AI推理，可以提高机器视觉，音频和面部识别等应用的效率外，还可以大大改善电池供电的AI应用程序的运行时间，同时可以实现以前认为不可能的复杂的新AI用例。

Max780000神经网络加速器微控制器。（Maxim Integrated）

MAX78000的核心是专用硬件，旨在最小化卷积神经网络（CNN）的能耗和等待时间。该硬件运行时几乎不受任何微控制器内核的干扰，从而极大地简化了操作。能量和时间仅用于实现CNN的数学运算。

FierceElectronics的编辑Matt Hamblen表示：

“这项新产品以其庞大的优势而广为人知，因为它可以在物联网领域的数十亿个电池供电产品中使用，以防止AI计算工作在云或数据中心中完成，并且依赖于1％的基于软件的解决方案的强大功能。由于采用Arm Cortex处理器，RISC-V协处理器以及神经网络加速器的设计，该技术在提供AI的边缘产品中似乎是独一无二的。”

2、汽车/自动驾驶领域

Wells Vehicle Electronics 旋转位置传感器

在许多电动机中，转子位置和速度是通过VR旋转变压器获得的。到目前为止，解析器是目前可用的最佳技术，但Wells Engineered Products具有更好的功能：创新的旋转位置传感器。

旋转位置传感器（图片来源：Wells Engineered Products）

该传感器受多项专利保护，具有与旋转变压器相同的核心功能，但性能更好，同时成本更低，占用空间更少。

此新传感器比等效的解析器校这为电机设计人员提供了更多空间用于其他用途，可以轻松集成到现有的电机设计中，并减轻了重量。在现场也可以使用。

免层压结构提高了耐用性，同时有助于将对局部磁场的敏感性降至最低。与VR旋转变压器相比，这也有助于提高旋转传感器的精度。精度与校准密切相关，并且这种新的旋转位置传感器比VR旋转变压器更容易校准。

与现有解决方案相比，这种独特的电机应用旋转位置传感器具有许多用户优势，包括更低的成本，更小的尺寸，更高的性能，易于集成到设计中，更高的性能以及易于校准。

3、COVID-19相关

TDK InvenSense超声波社交距离参考设计开发套件

众所周知，COVID-19目前正在全球范围内流行，这是一种严重的急性呼吸系统综合症由冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起的传染性呼吸道和血管玻在感染者咳嗽，打喷嚏，唱歌，说话或呼吸之后，COVID-19主要通过呼吸途径在人与人之间传播。

当前，与COVID-19对抗并使其传播最小化的最简单，最便宜，最有效的方法是每个人洗手，戴口罩和进行社交疏远。而使用超声波飞行时间测距来保持与他人的安全距离，使我们可以专注于重要的事情，包括工作，生产力和生活。

TDK的基于MEMS的超声波飞行时间（ToF）传感器以小尺寸封装实现了“片上声纳”。从一个传感器到另一个传感器的飞行时间，可以计算出该距离，并且可以向用户发出警报，以保持彼此之间的安全距离。

超声波社交距离参考设计开发套件（图片来源：TDK InvenSense）

TDK的超声波社交距离参考设计开发套件提供了完整的超声波社交距离和接触者追踪开发套件，展示了Chirp的CH101超声波飞行时间（ToF）传感器。此完整的硬件和软件参考设计将超声传感器与支持蓝牙的微控制器相结合，以实现完整的社交距离解决方案，包括联系人跟踪和针对多个用户的安全距离。

“远离社会是个人和机构可以采取的避免传播COVID-19病毒的关键预防措施之一。准确的距离，曝光时间测量，太近的警告以及使用传感器技术进行接触跟踪的跟踪综合了多个因素，以帮助“阻止扩散”。TDK InvenSense Chirp Microsystems部门的超声波社交距离参考设计开发套件可提供所有这些好处。它基于Chirp的CH101 MEMS压电微机械超声换能器，可精确测量用户可穿戴标签之间的距离，其最大距离为8英尺，精确度为1厘米，优于传统的超声，超宽带和蓝牙方法。”参评者兰迪弗兰克（Randy Frank＆Associates）如此认为。

4、数据采集与分析领域

IFOSI*Sense分布式光纤传感询问器

IFOS还在开拓和开发用于航空航天恶劣环境中的光学传感系统产品方面拥有良好的记录。为NASA和主要主要承包商开发的产品可通过测量静态和动态应变，温度，角速率和强度来减少尺寸，重量，功率和成本，以进行基于状态的结构健康和使用情况监视（CBM,SHM,HUM,PHM）用于在极端环境中控制，诊断和预测关键资产的其他关键参数。

该公司的I * Sense产品系列是一个集成的，可扩展的温度和应变传感系统，包括光纤上的多路光纤布拉格光栅（FBG）传感器和具有先进的全光处理，电子，算法软件的超快询问器单元，从5 kS / s到1.3 MS / s甚至更高的数据分析层，可用于结构健康监测，NDE,声发射和其他高级多传感器传感应用中的分布式光子传感。

IFOS询问器系列可在单根光纤上同时为不同的传感元件提供数据显示和存储，从而实现实时测量的混合。（图片来源：IFOS）

越来越多的产品需要来自多个传感器的数据流，而IFOS I * Sense询问器旨在用于各种参数的实时，高精度测量以及派生测量。令人兴奋的方面是，在苛刻的环境下（有时甚至是极端的环境），可以跨距离很长的多个传感器或较大的感应覆盖区域同时执行测量。潜在的用途包括可再生能源的重要领域，例如风力涡轮机叶片的健康和使用情况监控等应用。

5、IIoT领域

Applied Physics SystemsNanoAcc加速度计

对于NanoAcc加速度计，FierceElectronics内容总监Karen Field的评价如下：

“由于无法满足人们对较小尺寸驱动器的需求，高度集成的NanoAcc加速度计以其小巧的尺寸脱颖而出直径仅为0.580英寸x高度为0.520英寸。凭借良好的热稳定性和在恶劣环境下提供精确测量的能力，该传感器应该在诸如工业无人机和卫星等高速增长的市场中受到关注。”

小而强大。Applied Physics的NanoAcc加速度计以其小巧的尺寸和在最恶劣的环境中运行的能力而引人注目（图片来源：Applied Physics）

开发NanoAcc加速度计的Applied Physics公司是磁场测量设备制造领域的领导者。其加速度计产品线采用了扭矩平衡技术，该技术结合了无定形石英铰链，可支撑检测质量。提供了三种加速度计：MiniAcc,MicroAcc和NanoAcc,三者之间的主要区别在于它们的尺寸。

Mini,Micro和Nano系列加速度传感器在扩展的温度范围内提供高精度，同时具有低噪声水平和高耐冲击性。Applied Physics的加速度计系列特别适合要求在整个温度范围内具有高精度的应用，并且还要求两次校准之间的最长间隔。一些流行的应用是惯性导航系统（INS），惯性测量单元（IMU），随钻测量系统（MWD），姿态和航向参考系统（AHRS），商用和军用飞机，无人飞机（无人机），水下自动驾驶汽车（无人机），火车和铁路测量系统，机器人系统控制以及结构监测系统。

6、IoT领域

TDK InvenSenseTDK ICS-40800 定向麦克风

TDK InvenSense的模拟和数字麦克风产品组合在业界领先的悠久传统的基础上，不断提高MEMS麦克风的信噪比（SNR），更高的集成度以及更低的功耗。

其ICS-40800是一款超低噪声，模拟输出，双端口MEMS麦克风。ICS-40800包括MEMS麦克风元件，阻抗转换器和输出放大器。

ICS-40800超低噪声定向麦克风（图片来源：TDK InvenSense）

ICS-40800由两个声音端口构成，分别位于组件的底部和顶部。这种双端口设置允许麦克风根据到达角度对声音表现出不同的灵敏度。如果需要，可以将顶部端口密封起来，从而对声音产生全方位的敏感性。

ICS-40800的70 dB SNR和±1 dB的灵敏度公差使其成为远距离语音控制和语音应用的绝佳选择。ICS-40800采用4.00 mm×3.00 mm×1.20 mm小型表面安装封装。

参评者Roger Grace Associates创始人罗杰格雷斯认为：

“ MEMS麦克风已经使用了十多年，但它们似乎不具备TDK InvenSense器件所具有的性能和独特的定向性能。定向功能通过减少外围噪声并为用户提供清晰得多的声音，极大地增强了用户体验。在用户处于嘈杂的周围环境的移动电话应用程序中尤其如此。

这种设备的市场巨大。可穿戴设备和物联网细分市场中现有的其他便携式电子应用程序也可以通过将该设备应用于产品中而受益。”

7、工业领域

德州仪器 零漂移霍尔效应电流传感器TMCS1100 和 TMCS1101

2020年，TI推出了业界首款零漂移霍尔效应电流传感器TMCS1100和TMCS1101.这些器件在时间和温度范围内具有最低的漂移和最高的精度，同时提供可靠的3kVrms隔离，这对于交流或直流高压系统（例如工业电机驱动器，太阳能逆变器，储能设备和电源）特别重要。

即使在温度变化和设备老化等操作条件下，TMCS1100和TMCS1101的零漂移架构和实时灵敏度补偿也可以实现极高的性能。这些器件在整个温度范围内具有业界领先的总灵敏度漂移，最大值为0.45％，比其他磁电流传感器低至少200％，最大满量程失调漂移

TMCS1100隔离式霍尔效应电流检测评估模块（图片来源：Texas Instruments）

FierceElectronics的内容总监Karen Field表示：

“电流测量设备在监视电气系统（包括工业电动机驱动器，储能设备和电源）中起着至关重要的作用，而今天的性能就是一切。但是这些测量设备容易出现热漂移，这是工程师必须解决的问题，并且需要对其设计进行校正。TI宣布推出业界首款零漂移霍尔效应电流传感器，这一意义重大，因为该器件将提供前所未有的测量精度，并随着时间的流逝减少性能下降，从而简化了整体设计并带来了更好的整体系统性能。”

8、医用领域

Fujitsu Components America 24GHz多普勒雷达传感器模块

2020年早些时候，美国富士通组件公司推出了FWM7RAZ01一种3通道，24 GHz多普勒雷达传感器，具有宽的速度检测范围和高的干扰承受能力。

即使开发人员缺乏高频RF电子专业知识，但该模块和评估套件也可以帮助快速开发和评估各种非接触式运动感应产品。目标应用包括针对医疗保健和工业市场的人体生命体征和跌倒监测，结构和机械运动检测，机器维护等。

FWM7RAZ01 24 GHz多普勒雷达传感器模块（图片来源：富士通）

FWM7RAZ01支持1 Hz至1 MHz的IF（I / Q）输出信号，使其能够无线检测30米范围内每秒6毫米至每秒6 km的运动速度。尽管在实际应用中无法观察到1 MHz的多普勒效应，但它对于检测信号干扰非常有效。为了防止信号重叠，系统可以选择其他通道并避免在发生错误之前进行检测。

FWM7RAZ01多普勒雷达传感器由一个24 GHz收发器，TX和RX阵列天线，IF放大器，MCU,DAC,E2PROM和LDO稳压器组成，它们均集成到一个紧凑的模块中，尺寸为30mm x 44mm x 9.5mm.即使对于不熟悉高频电路的设计人员，位于模块背面的引脚接头端子也可以简化集成。

与红外，超声波和激光扫描等其他检测方法相比，24 GHz无线电波更稳定，并且不受天气，温度，照度，声音或灰尘等环境条件的影响。波浪还容易穿透衣服，窗帘，玻璃和大多数木制结构。

9、MEMS领域

Menlo Micro The Ideal Switch

Menlo Micro是一家总部位于加利福尼亚州尔湾的技术公司，利用材料科学的进步来开发微机电系统（MEMS）开关。

Menlo Micro通过开发独特的材料，设计和加工技术来创建Ideal Switch.Ideal Switch的运行速度比典型的机械继电器快1000倍，可以处理千瓦的功率，并且其结构比人的头发还校

Ideal Switch具有固态继电器的尺寸，重量，可靠性和速度，可提供EM继电器的功率处理和RF性能（图片来源：Menlo Micro）

Menlo Micro的Ideal Switch具有服务于多个行业的潜力，包括下一代5G移动网络，工业物联网市场，电池管理，家庭自动化，电子车辆和医疗仪器。

“十年来，业界一直在寻找一种低功耗，低成本，超小型，可靠和高性能的高频RF开关解决方案，基于其主张，我相信Menlo Micro做到了。Ideal Switch的应用非常广泛，包括体积巨大的手机以及自动测试设备（ATE）之外的其他便携式消费电子产品。我相信，这台设备的极限就是天空。” 参评员Roger Grace Associates创始人Roger Grace说。

10、移动设备领域

SWIR视觉系统公司Acuros CQD SWIR传感器

SWIR Vision Systems获得专利的基于CMOS的CQD技术具有降低红外传感器的成本并接近当今基于硅的cmos传感器的成本的潜力，从而释放了多种大规模且高增长的市场应用。短波红外（SWIR）波段中的新成像技术已成为对高级工业相机，3D移动电话传感器和未来自动驾驶汽车系统的关键需求。

Acuros CQD SWIR摄像机具有Acuros CQD SWIR传感器，专为高分辨率宽带SWIR成像而设计。这些相机配备了单级TEC,可降低噪音并提高图像稳定性。使用该技术可以生成高清晰度，高分辨率的图像，并提供高帧频，高动态范围和宽泛的曝光时间。

Acuros CQD SWIR摄像机（图片来源：SWIR Vision Systems）

硅CMOS图像传感器在近红外范围内具有较低的量子效率，而基于InGaAs的传感器固有地价格昂贵，并且实际上仅限于大于5微米的像素间距。相比之下，SWIR Vision Systems的Acuros 1920x1080 HD SWIR摄像机可为工业短波红外应用提供完整的2.1兆像素高清成像。

该传感器使用基于CMOS的专利CQD技术，由在硅读出晶片上单片制造的胶体量子点（CQD）薄膜光电二极管组成，可提供400nm至1,700nm的宽带图像传感器。

11、可穿戴设备领域

Shimmer Research Ltd Verisense

Shimmer的Verisense是专为临床试验设计的新型可穿戴传感器。与其他传感平台不同，Verisense的设计完全是为了满足临床试验的特殊要求。它允许对参与者的活动和睡眠进行连续的远程监控，而对参与者和站点的负担都最校它包括一个临床试验管理平台，为发起人提供了完整的集成选项，从而使他们可以无缝地管理参与者数据。

Verisense是专为临床试验设计的新型可穿戴传感器（图片来源：Shimmer）

Verisense输出原始数据，并提供经过同行评审的活动和睡眠算法。利用数据质量保证工具，它具有最大的数据可靠性。此外，Shimmer可以与客户合作，将其软件集成到客户当前的EDC（电子数据捕获）或临床试验管理平台中。

通过许多战略合作伙伴关系，Shimmer能够为其临床研究客户提供访问数据集和算法的途径，这些数据集和算法可用于开发各种疾病状态的终点。

“尽管COVID-19驱使数家制药公司迅速开发药物来预防它，但该病毒影响并中断了其他重要药物的临床试验。对于这些其他可穿戴式设备收集临床等级原始数据的临床试验，参与者通常必须每两周或每月访问一次诊所，以便可以从其监控设备中收集数据，可以重置其内存并为其电池充电。Shimmer的Verisense平台专为在临床试验中使用可穿戴设备而设计，是一种可穿戴传感器，旨在每天自动通过蜂窝或WiFi上传数据。该传感器佩戴在手腕上，可以远程捕获连续的数字生物标记，并能够连续提供长达六个月的临床验证数据。这样可以在确保所需合规性的同时，以安全，无缝的方式重新启动或启动新的临床试验。”参评员兰迪弗兰克说。

信息来源：Questex LLC，本文经枭枭整理发布。