可穿戴设备中传感器的潜在发展方向

可穿戴设备中传感器的潜在发展方向
2021年01月19日 15:23 OFweek电子工程网

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原标题:可穿戴设备中传感器的潜在发展方向 来源:OFweek电子工程网

可穿戴设备诞生之初就是作为智能手机的附属设备出现的,虽然之后的功能不断变化,但是对于智能手环、智能手表这类产品而言,很多功能依然离不开手机的支持,甚至于部分功能是智能手机的拓展。

这就使得可穿戴设备本身的定位就是一款非刚需的消费电子产品,AR/VR这类设备更是如此。据Gartner预测,2021年智能手表和智能手环仍将占据较大的市场份额,头戴显示器的营收规模和出货量份额都将有所增加,紧随智能手表之后。

这也说明,可穿戴设备的便捷性和功能性将会是决定可穿戴设备市场未来市场发展的关键。这也对可穿戴设备及其相关技术的发展提出了更高的要求,尤其是在可穿戴设备的核心部件–传感器方面。

(图片源自OFweek维科网)(图片源自OFweek维科网)

传感器与可穿戴设备相辅相成

可穿戴设备的功能和性能均离不开传感器核心技术的支持,根据产品不同,传感器在可穿戴设备中起到的作用也不同。

一般来说,传感器的高度集成与多元化测量,能够为可穿戴设备集成更多的监测功能;传感器的新材料开发与应用,柔性可穿戴传感器的研发能够提高可穿戴设备的易佩戴性;传感器的功耗降低也能够提升可穿戴设备的续航能力。

可以说,决定可穿戴市场发展的便捷性和功能性与传感器这一核心组件都有着千丝万缕的联系。

传感器能为可穿戴设备带来全新的交互、创新有趣的应用、更好的用户体验,传感器的体积、质量、功耗、可靠性、稳定性等对可穿戴设备的用户体验、穿戴舒适度和功耗等有十分重要的影响。甚至于人机交互体验、智能传感技术、柔性电子技术等都离不开传感技术的发展。

而另一方面,可穿戴设备也对传感器的发展提出了更高的要求。

以可穿戴设备要求的便捷性来说,这一要求对设备中传感器的信号采集及芯片融合提出了更高的要求,尤其是在性能、功耗、体积及方案的完整性方面都与传统的设备有很大不同,整体要求也更为苛刻。

目前,可穿戴设备中传感器的潜在发展方向主要有:

一、高度集成与多元化测量

可穿戴设备的功能不断增加,就需要集成更多的传感器,但是可穿戴设备的体积有限,如何在保证体积不变的情况下增加传感器呢?这就要求传感器高度集成,从而获取更多的细节。

二、新材料应用与柔性可穿戴传感器

由于人体构造的原因,可穿戴设备如何更好的贴合人类的肢体也是未来需要探索的。实现柔性可穿戴电子传感器的高分辨率、高灵敏、快速响应、低成本制造和复杂信号检测仍然是一个很大的挑战。

三、降低传感器功耗,增加续航能力

提高产品续航能力和低能耗产品研发,关键技术主要在于提高电池能量密度和环境能量获取。目前看来最可能的解决方案仍然是具有高能量密度的可充电的电化学电池,它将使传感器在体积最小化的前提下,具有较长的待机和使用时间。无线充电则有希望成为下一个可靠的能量来源。但是,在电池技术获得新的突破之前,可穿戴设备只能通过选择备用电池、降低传感器功耗等途径,间接的增加设备的续航能力。

四、可穿戴式生物传感器的需求逐渐上升

穿戴式生物传感器虽然已经在医学上有重要的应用,但严格地说它们都还未达到理想自动检测的应用水平。可以预见,接下来的几年内,消费设备将集成更广泛的生物传感器,如测量血氧量、血压和血糖水平的光谱传感器,以及确定出汗水平和pH值 的皮肤电阻感应传感器等。

未来,随着可穿戴设备朝着多功能集成等方向发展,传感器在高集成、低功耗以及柔性可穿戴传感器、生物传感器等市场将会有着巨大的发展机遇。

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