كجهاز مادي، يتكون المستشعر عادةً من مكونات حساسة تقوم في المقام الأول بتحويل المعلومات المكتشفة إلى مخرجات إشارة كهربائية وفقًا لمبادئ محددة. يتيح ذلك نقل المعلومات وتخزينها وعرضها وتسجيلها والتحكم فيها.
التعريف الرسمي لجهاز الاستشعار هو جهاز كشف قادر على إدراك المعلومات المقاسة وتحويل هذه المعلومات المحسوسة إلى إشارات كهربائية أو غيرها من أشكال الإخراج المطلوبة وفقًا لمبادئ محددة. يتيح ذلك نقل المعلومات ومعالجتها وتخزينها وعرضها وتسجيلها والتحكم فيها. تشمل الخصائص الرئيسية لأجهزة الاستشعار التصغير، والرقمنة، والذكاء، وتعدد الوظائف، والتنظيم، والشبكات. لقد أدى وجود أجهزة الاستشعار وتطورها إلى منح الأشياء قدرات حسية تشبه اللمس والذوق والشم، مما أدى إلى إضفاء الحياة عليها تدريجيًا.
ظهرت أجهزة الاستشعار لأول مرة في الإنتاج الصناعي، وتستخدم في المقام الأول لتعزيز كفاءة التصنيع. ومع ذلك، مع التطور المستمر للدوائر المتكاملة والمعلومات التكنولوجية، تنوعت أجهزة الاستشعار وتوسعت تدريجيًا على مستوى العالم. وفي إطار هذا المشهد، فإن الإنترنت-الذي كان يقتصر في السابق على الاتصال البشري-إلى-الاتصالات البشرية-قد توسع الآن وتوسع ليشمل إنترنت كل شيء. يتوقع خبراء الصناعة أنه بحلول عام 2020، سيصل سوق إنترنت الأشياء العالمي إلى تريليونات الدولارات، مما يمثل فرصة النمو الرئيسية التالية لصناعة الاتصالات.
تاريخيًا، تطورت تكنولوجيا أجهزة الاستشعار عبر ثلاث عصور متميزة: أجهزة الاستشعار الهيكلية، وأجهزة استشعار الحالة الصلبة{{0}، وأجهزة الاستشعار الذكية. لقد أدى تكامل تقنية MEMS إلى دفع مجال الاستشعار إلى دائرة الضوء العالمية. تشير الدراسات الاستقصائية إلى أن أجهزة الاستشعار المحلية يتم تطبيقها في المقام الأول في إلكترونيات السيارات، وإلكترونيات الاتصالات، والإلكترونيات الاستهلاكية (الهواتف الذكية والأجهزة القابلة للارتداء، وما إلى ذلك)، وأسواق الإنتاج الصناعي. استنادًا إلى الاستخدام الحالي للسوق، تشمل أجهزة الاستشعار السائدة في الصين أجهزة استشعار درجة الحرارة، وأجهزة استشعار الضغط، وأجهزة استشعار الضوء، وأجهزة استشعار الضغط الجوي، وأجهزة استشعار الجاذبية.
ما هي التطبيقات الجديدة لأجهزة الاستشعار؟
ومع التقدم المستمر لتكنولوجيا المعلومات، لم تعد أجهزة الاستشعار التقليدية القادرة فقط على إدراك المعايير البيئية قادرة على تلبية متطلبات التنمية. على هذه الخلفية، ظهرت في السوق أنواع جديدة من أجهزة الاستشعار مثل أجهزة الاستشعار الذكية، وأجهزة استشعار السرعة الزاوية، وأجهزة استشعار القرب، وأجهزة استشعار الألياف البصرية. وكيف يتم الاستفادة منها في قطاع المعلومات؟
أجهزة الاستشعار الذكية:وهي قادرة على جمع المعلومات ومعالجتها وتبادلها، وهي منتجات تكامل أجهزة الاستشعار مع المعالجات الدقيقة. وهي تستخدم في المقام الأول في الأتمتة الصناعية وأنظمة البطاريات للسيارات الكهربائية الجديدة.
مجسات السرعة الزاوية:باستخدام مبدأ قوة كوريوليس في المقام الأول، تعمل هذه المستشعرات على تبسيط هيكل المعدات ودوائرها. يتم استخدامها بشكل أساسي في أنظمة الملاحة في السيارات والتطبيقات التي تتطلب قياسًا زاويًا دقيقًا.
مجسات القرب:باستخدام تقنية نطاق الأشعة تحت الحمراء، تكتشف هذه المستشعرات العوائق مثل الوجوه أو الملابس أمام شاشة الهاتف عبر إشارات الأشعة تحت الحمراء عندما يرد المستخدم على مكالمة أو يضع الهاتف في جيبه. يتيح ذلك إلغاء تنشيط شاشة اللمس، مما يمنع العمليات العرضية.
مستشعر الألياف البصرية:يتميز بمقاومة التآكل، والحد الأدنى من تأثير الوسائط، ومناعة قوية للتداخل الكهرومغناطيسي. يستخدم بشكل أساسي في فحص معدات النسخ والمحطات المالية.
التحديات في تطوير صناعة أجهزة الاستشعار
نظرًا لأن أجهزة الاستشعار تلعب أدوارًا حيوية متزايدة في مجال الإلكترونيات الصناعية والسيارات والأجهزة الذكية، فإن الدول تركز بشكل أكبر على تقدمها. بالمقارنة مع الدول المتقدمة تقنيًا مثل الولايات المتحدة واليابان وألمانيا، تواجه صناعة أجهزة الاستشعار في الصين في المقام الأول ثلاثة تحديات رئيسية:
أولاً، عدم كفاية الوعي بتطوير منتجات جديدة وحقوق الملكية الفكرية. تتطلب المستشعرات دقة وحساسية عالية، إلا أن أكثر من 90% من منتجات المستشعرات المتوسطة-إلى-المتقدمة- في الصين تأتي من الخارج. وقد أدى هذا الاعتماد طويل الأمد- إلى ترك صناعة أجهزة الاستشعار المحلية تحت رحمة الموردين الأجانب بشكل دائم.
ثانياً، عدم وضوح المعايير الفنية للمنتج وعدم كفاية التقنيات الأساسية. في مجال البحث والتطوير، يؤدي غياب المعايير الفنية الواضحة إلى عدم اتساق جودة المستشعر. بالإضافة إلى ذلك، أدى التركيز غير الكافي على تنمية المواهب إلى ندرة التقنيات الأساسية، مما أدى إلى استمرار القمع طويل الأمد-من قبل الأسواق الخارجية.
ثالثا، التفتت المفرط بين المؤسسات وضعف القدرة التنافسية. أدى انتشار العديد من المؤسسات الصغيرة والمتوسطة-إلى جانب ندرة المؤسسات الكبيرة إلى ترك قوة سوق أجهزة الاستشعار المحلية بشكل عام غير كافية.