高德红外斩获3.34亿订单加速出海，TDK推出新型双芯片杂散场稳健3D位置传感器

传感新品

【南方科技大学：开发可精准计量的柔性压力传感器】

2024年3月21日，南方科技大学材料科学与工程系郭传飞教授和力学与航空航天工程系杨灿辉助理教授研究团队合作开发了一种无漂移柔性压力传感器，解决了柔性压力传感器中由于软材料蠕变导致的难以精准测量静态压力的普遍性难题。

图1：无漂移柔性压力传感器的原理、材料和化学组成。

柔性压力传感器可将压力转化为电信号，而“离-电型”柔性压力传感器——一种具有极高灵敏度的器件，更是在机器人触觉、虚拟现实以及可穿戴设备等领域有重要的应用价值（图1a）。但现有的柔性压力传感器普遍存在明显的信号漂移问题（图1b）。信号漂移一方面来自于离子凝胶的漏液，另一方面来自于软材料的蠕变（图1c）。因此，柔性压力传感器往往“测得灵敏”，但“测不准”，无法用于静态或准静态压力的精准计量，使得这种器件在诸多领域无法替代传统的硬质传感器。

针对上述挑战，研究团队基于软材料力学原理，从材料的分子结构入手，设计、制备了一种无泄漏、低蠕变的聚电解质离子导电弹性体，有效地抑制了离-电型柔性压力传感器的信号漂移。这种材料是一种共聚物，包含有带电的分子链段以及不带电的润滑中性链段（图1d）。前者把阳离子束缚在分子链上，以网络弹性阻碍离子的向外扩散，有效避免离子泄露；后者可有效降低分子链之间的静电吸引，大幅降低材料的蠕变。在上述分子结构的基础上，团队提高交联密度，进一步降低了材料的蠕变。

图2：聚电解质弹性体的特性。

制备的离子导体是一种聚电解质弹性体（PEE），P（AMT-co-MA）-PMA，具有抗蠕变性。在200kPa拉应力下，样品保持稳定的机械和电气性能（例如拉伸应变和阻抗）（图2a）；当受到峰值应力为400kPa、频率为1Hz的三角波循环载荷时，峰值应变在10万次循环中几乎没有变化（图2b）。研究团队一共制备了三种PEE，只含有带电分子链段的PAMT表示为PEE1，同时含有带电分子链段和不带电的可滑中性链段的P（AMT-co-MA）表示为PEE2，以及在PEE2基础上加入长链PMA增韧的P（AMT-co-MA）-PMA表示为PEE3。三种材料的单轴拉伸曲线如图2c所示。增韧的PEE3的性能得到显著提升，具有61.3%的断裂应变，560kPa的拉伸强度（图2d），323.5 J m-2的断裂能（图2e）和8.2 MPa的压缩强度（图2f）。PEE具有非粘性表面并且表现出低迟滞。PEE与金电极的粘附能为20.78 J m-2（图2g），在加卸载循环测试中，第一次和第1000次的应力-应变曲线几乎重叠，在1000次循环中平均迟滞<3%（图2h）。离子导体的电学性能同样至关重要，团队对PEE3进行交流阻抗测量并画出其奈奎斯特曲线（图2i）和波德相位图（图2j）。

图3：离电传感器的特性。

团队通过在两层金电极之间夹一层PEE来构建传感器（图3a）。当受到2.5 kPa的瞬间载荷时，传感器的响应时间约3.8 ms，恢复时间约5.8 ms（图3b）。传感器在0-1000 kPa范围内都表现出较高的灵敏度（图3c）。向传感器施加约500 kPa的静压，其电容在48小时内漂移量低于1%（图3d）。向传感器施加400kPa的方波循环载荷，传感器在总共1000个循环中的每个循环相应地输出方波信号（图3e）。团队也在更复杂的情况下验证了传感器的无漂移性能，通过在375 kPa的静压上叠加50 kPa的周期性波动，传感器的响应与刺激同相（图3f）。作为对比，研究团队选用了目前广泛使用的离子凝胶（PVDF-HFP）-[EMIM][TFSI]进行比较，在500kPa的静态压缩下，电容信号在10分钟内漂移约102.9%（图3g）。其信号同时也在方波循环载荷中漂移（图3h），或在叠加静态和动态载荷的情况下漂移（图3i）。

图4：各种离电传感器的漂移比和漂移率。

研究团队提出了漂移比和漂移率两个指标来定量表征静压下的信号稳定性（图4a）。团队共制作了十种传感器，其离子导体分别为优化的PEE、三种未优化的PEE、四种离子凝胶、一种水凝胶以及一种锂盐掺杂弹性体。在500kPa静态压力下连续测试10分钟，基于优化PEE的传感器在10分钟内表现出约0.33%的平均漂移比，比所有其他传感器低两个数量级（图4b）。此外，基于优化PEE的传感器在500kPa下的漂移率比其他传感器的漂移率低2-4个数量级（图4c）。研究人员采用传感器产生漂移行为时压力和其自身模量的比值，即P/E，来表征传感器在没有信号漂移的情况下工作的许用压力。基于优化PEE的传感器可以在0.45的P/E下工作，相比之下使用传统软材料的传感器和传统硅基传感器仅在低于10-4和10-3的P/E时实现无漂移传感（图4d）。

图5：无漂移柔性压力传感器在机械手抓握操作中的应用。

最后，研究人员将传感器集成到一个机械抓手上展示了准确传感-控制-驱动的一体化系统。该机械抓手由一个电机驱动，并配备了一个用于力监测的商业传感器（图5a）。使用一个Arduino板来驱动电机以改变机械抓手的闭合程度（DGC），并利用传感器的信号作为输入采用PID程序来控制DGC（图5b）。该工作演示了集成有无信号漂移传感器机械抓手的精确控制。其可以在350 kPa的高夹紧压力下稳定地抓住钢块。当机械抓手开始工作时，接触夹持物后电容上升，一旦达到电容的设定值，DGC被固定，并向机械抓手发送命令以提升钢块。机械抓手可以稳定地夹住钢块20 min，在此期间DGC和夹持力都保持稳定（图5c,d）。相比之下，将有漂移行为的基于离子凝胶的传感器集成到机械抓手上，在350 kPa的固定压力下PID程序会不断调整DGC，使电容接近设定值，导致钢块滑脱（图5e）。基于无信号漂移传感器对力的精确检测，机械抓手可以安全操作脆弱的物体，研究人员演示了在1500秒内稳定抓住一个小番茄（图5f）。相比之下，当使用基于水凝胶的传感器时，水凝胶脱水会导致电信号的降低而导致DGC增加，最终机械抓手捏坏了小番茄（图5g）。

可精准计量的柔性压力传感器具有大规模工程化应用价值，在智能穿戴、人形机器人等领域具有广阔的应用前景。

传感动态

【高德红外斩获3.34亿订单加速出海 6年投超20亿研发费巩固技术优势】

3月19日，高德红外发布公告称，公司近日已与某J贸公司签订了完整装备系统总体外贸产品国内采购合同，合同金额约为3.34亿元，占公司2022年经审计营业收入的13.22%。

高德红外表示，公司正大力推进海外业务合作，相关型号项目产品及完整装备类系统总体产品已相继在J贸公司海外展台上展出。未来，公司将紧密结合国际市场需求，通过多种业务模式进一步拓展海外市场。

再获大单加码海外业务

公开资料显示，高德红外创立于1999年，是一家以红外热成像技术为核心的综合光电系统及新型完整装备系统总体研制生产企业。公司主要业务涵盖红外焦平面探测器芯片、红外热像整机及以红外热成像为核心的综合光电系统、完整装备系统总体、传统非致命性弹药及信息化弹药四大业务板块，产品广泛应用于国防、航空航天、工业检测、检验检测、安防监控、汽车辅助驾驶和消费电子等领域。

公告显示，高德红外近日与某J贸公司签订了完整装备系统总体外贸产品国内采购合同，合同金额约为3.34亿元，占公司2022年经审计营业收入的13.22%，预计对公司未来的经营业绩产生积极影响。

事实上，这是不到一年的时间里，高德红外拿下的第3个完整装备系统总体产品重大项目签单，3笔合同总金额已超过9亿元。

去年8月，高德红外公告称，公司与客户签订了某型号完整装备系统总体产品及某型号红外热像仪订货合同，合同金额为2.75亿元；去年12月，高德红外及全资子公司湖北汉丹机电分别与客户签订了某两型完整装备系统总体型号产品研制合同及相关产品订货合同，合同总额约为3.12亿元。

高德红外在公告中指出，公司已获批多款完整装备系统总体产品的外贸出口立项，与具有相关出口权的J贸公司形成了战略合作关系。公司积极开展海外业务合作，相关型号项目产品及完整装备类系统总体产品已相继在J贸公司海外展台上展出，海外市场需求对接顺利，完整装备系统总体产品在以前年度已实现海外批量交付。本次签署的合同为公司完整装备系统总体产品在海外市场取得的新进展。

同时，公司大力推进系列完整装备系统总体产品海外业务合作，从国内及国外两个方向来快速提升完整装备系统总体项目收入及利润，全面实现公司从核心器件——光电系统——完整装备系统总体的全产业链战略布局。后续公司将密切结合国际市场需求，通过多种业务模式来拓展海外市场，持续积极推进完整装备系统总体产品的J贸科研出口工作。

近6年研发费用超20亿

目前，高德红外是唯一一家获得多类型完整装备系统总体科研及生产资质的民营企业，公司完整装备系统总体在研项目涉及的领域覆盖面广、品类多样，已研制成功和在研的多种完整装备系统达到国内领先和国际先进水平。

去年10月，高德红外曾披露，公司作为某两型国内完整装备系统总体型号项目总设计师单位，收到《关于下达某两型完整装备系统总体型号项目研制任务的通知》，按照国家相关规划承担该两型总体型号项目的研制任务，并承接该两型重点总体型号项目的批量生产任务。

作为民营高科技企业，创新技术优势是高德红外的安身立命之本。近年来，公司持续开发新技术、研制新产品，深度研发全面领先的智能装备，确保以红外为核心的装备及系统总体技术水平处于国际先进水平。

从研发投入来看，高德红外不到6年时间投入总额已超过20亿元。2018—2022年，公司研发费用分别为2.12亿元、2.58亿元、4.55亿元、3.71亿元、4.13亿元；2023年前三季度，公司研发费用为3.69亿元，同比增长超过10%。

不过，从业绩表现来看，近两年高德红外出现明显下滑。财务数据显示，2017—2021年，公司业绩一路攀升，其中净利润由2017年的5844.48万元升至2021年的11.11亿元。但2022年，公司营收、净利双双下滑，净利润腰斩至5.02亿元。2023年业绩预告显示，公司预计全年净利润为0.8亿元至1.2亿元，同比继续大幅下降。

为扭转业绩下滑局面，高德红外积极开展外贸业务合作，持续优化出海产品组合。相关数据显示，公司主营产品出口海外的毛利率逐年提高，至2023年上半年已增至58.26%，显著高于国内市场。同时公司海外业务占比也不断增长，从2021年的12.16%升至2023年上半年的42.72%。依托于公司多年积累的研发优势，海外业务有望在未来为公司盈利增长做出持续贡献。

【激光雷达价值受认可将迎更大发展，禾赛2023财报亮眼领跑行业】

随着全球汽车产业加速驶向智能化，激光雷达技术逐渐凸显其不可或缺的核心价值，赢得市场的广泛认可。近日，激光雷达领军企业禾赛科技发布2023年财报数据，全年营收达到了18.8亿元，同比增长56.1%。这一数据不仅显示出了禾赛科技在激光雷达领域的市场领导地位，也反映了市场对激光雷达技术的广泛认可和持续增长的需求。

在新能源汽车将高阶智能驾驶辅助系统作为共同的突破方向后，大部分车企OEM都已经将激光雷达作为新车标配。禾赛科技凭借其先进的激光雷达技术，成功吸引了众多国内外知名汽车品牌的青睐。从国际顶尖汽车品牌到理想、零跑、哪吒等国内新势力、还包括传统龙头企业长城汽车、吉利汽车等，均将禾赛科技激光雷达应用到其新产品智能驾驶系统中，以实现高阶辅助驾驶。

过去一年，禾赛科技在交付量方面也取得了令人瞩目的成绩。2023年全年交付了222,116台激光雷达，同比增长176.1%。这一交付量的快速增长，不仅证明了禾赛科技强大的生产能力和市场竞争力，也预示着激光雷达在汽车领域的应用将越来越广泛。

值得关注的是，禾赛科技在海外市场也取得了显著的进展。公告显示，禾赛科技已与两家国际顶尖汽车品牌达成前装量产定点合作，并与9家领先的北美、欧洲和亚洲（中国以外）主机厂展开了海外ADAS业务合作洽谈。这一战略布局不仅有助于禾赛科技进一步拓展海外市场，也有助于其分摊生产成本，改善经营表现。

禾赛科技出色成绩的背后，不仅得益于其领先的技术实力，更得益于其对市场趋势的敏锐洞察。随着汽车行业逐步迈向L2+/L3智驾系统的新时代，激光雷达作为实现高阶智驾的必要硬件，其重要性日益凸显。禾赛科技凭借其深厚的技术积累和创新能力，成功抓住了这一市场机遇，赢得了客户的广泛认可。

展望未来，禾赛科技对2024年的交付量充满信心，预计将达到60万台左右。这一目标的实现，不仅需要禾赛科技继续加大技术研发和市场开拓力度，更需要整个产业链上下游的协同合作。随着技术的不断进步和市场的持续扩大，激光雷达上车将成为汽车产业的新常态，禾赛科技等领军企业将在这一进程中发挥更加重要的作用。

【TDK 推出新型双芯片杂散场稳健 3D 位置传感器】

3月14日，日本TDK株式会社（TDK Corporation）宣布推出适用于汽车和工业应用的新型双芯片传感器HAR 3920-2100，进一步扩展其Micronas 3D HAL位置传感器系列。

新传感器旨在满足干扰杂散磁场下对高精度线性和角位置测量的需求。HAR 3920根据ISO 26262开发，满足ASIL C要求，适合集成到ASIL D级的汽车安全相关系统中。该系列传感器适用于油门踏板位置、节流阀位置测量或非接触式电位器等应用。TDK计划于2024年4月开始生产该传感器。

HAR 3920采用双冗余设计——两个独立芯片堆叠在一个封装中，电气连接到一侧的引脚。通过占据相同的磁场位置，这种堆叠芯片架构可确保一致的输出信号特性。该传感器利用霍尔技术测量垂直和水平磁场分量，并使用霍尔板阵列抑制外部杂散磁场。该传感器可以测量磁铁的360角度范围和线性运动。简单的两极磁铁足以进行精确的旋转角度测量，理想情况下以轴端配置放置在敏感区域上方。该传感器还支持杂散场稳健的离轴测量。

HAR 3920具有线性、比例模拟输出信号和无源断线检测功能，与上拉或下拉电阻器兼容，用途广泛。此外，它还提供从计算的位置信息或设备信号路径上的其他源得出的开关输出（开漏），允许用户定义开/关切换点、开关逻辑和开关极性。

片上信号处理根据磁场分量计算每个芯片的一个角度，并将该值转换为模拟输出信号。用户可以通过对非易失性存储器进行编程来调整增益、偏移和参考位置等主要特性。

该传感器专为汽车和工业应用而设计，工作环境温度范围为–40 C至160 C，具体取决于电源电压范围。该传感器结构紧凑、用途广泛，并采用16引脚SSOP16 SMD封装。

【投 1000 亿美元，英特尔要在美国扩建或新建半导体工厂：最快 2027 年投产】

3 月 22 日消息，英特尔公司在获得 195 亿美元联邦拨款和贷款之后，该公司的首席执行官基辛格近日在接受采访时再次强调，未来几年将投资 1000 亿美元（当前约 7210 亿元人民币），在美国 4 个州扩建或者新建半导体工厂。

图源：Intel

基辛格表示英特尔公司的目标，是将俄亥俄州哥伦布市附近的空地，改造成“全球最大的人工智能芯片制造基地”，并最快 2027 年开始投产。

除了俄亥俄州之外，英特尔还计划在新墨西哥州、俄勒冈州和亚利桑那州扩建和新建工厂，并计划向美国政府申请 250 亿美元

的税收优惠支持。

基辛格在采访中表示在千亿美元投资中，约 30% 的投资将用于建设成本，包括劳动力、管道和混凝土；其余部分将用于购置来自 ASML、东京电子、应用材料、KLA 和其他公司开发的新型先进芯片制造设备。

基辛格表示大部分新购置的制造工具将先运往俄亥俄州的工厂，并将于 2027 年或 2028 年开始生产新芯片。

基辛格坦言俄亥俄州工厂目前没有设置固定的时间表，会根据市场情况或芯片支出的趋势而进行动态调整，其中联邦补贴和低息贷款对于推进该计划至关重要，但英特尔也会积极为新工厂提供自有资金和现金流。

【气体传感器的工作原理汇总及各自的优缺点对比】

气体传感器是用于检查气体成份和浓度的主要器件，气体传感器的工作原理有半导体，催化燃烧，电化学，红外和光离子等。气体传感器的各种工作原理的介绍如下：

一、半导体式气体传感器
   它是运用一些金属氧化物半导体材料，在必定温度下，电导率随着环境气体成份的改变而改变的原理制作的。

二、催化燃烧式气体传感器
   这种传感器是在白金电阻的外表制备耐高温的催化剂层，在必定的温度下，可燃性气体在其外表催化燃烧，燃烧是白金电阻温度增加，电阻改变，改变值是可燃性气体浓度的函数

三、电化学式气体传感器
   它适当一部分的可燃性的、有毒有害气体都有电化学活性，能够被电化学氧化或者复原。运用这些反应，能够分辩气体成份、检查气体浓度。电化学气体传感器分许多子类

（1）原电池型气体传感器（也称：加伏尼电池型气体传感器，也有称燃料电池型气体传感器，也有称自觉电池型气体传感器），他们的原理行同干电池类似，仅仅是电池的碳锰电极被气体电极代替了。这种气体传感器可应用范围较窄，约束要素较多。
（2）稳定电位电解池型气体传感器，这种传感器用于检查复原性气体十分有效，它的原理与原电池型传感器不一样，它的电化学反响是在电流强行下发作的，是一种真实的库仑剖析的传感器。这种传感器是现在有毒有害气体检查的主流传感器。
（3）浓差电池型气体传感器，具有电化学活性的气体在电化学电池的两边，会自觉构成浓差电动势，电动势的巨细与气体的浓度有关，这种传感器的成功实例就是轿车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。
（4）极限电流型气体传感器，有一种丈量氧气浓度的传感器运用电化池中的极限电流与载流子浓度有关的原理制备氧气浓度传感器，用于轿车的氧气检查，和钢水中氧浓度检查。

四、红外传感器
属于精密型传感器，它具有相当好的测量针对性，目前主要检测低碳链碳氢化合物和CO2。

五、光离子传感器PID
有一个紫外光源，化学物质在它的激发下产生正、负离子就能被检测器轻易探测到。当分子吸收高能紫外线时就产生电离，分子在这种激发下产生负电子并形成正离子。这些电离的微粒产生的电流经过检测器的放大，就能在仪表上显示PMM级的浓度。这些离子经过电极后很快就重新组合到一起变成原来的有机分子。

传感器工作原理优点缺点：

半导体式气体传感器
优点：成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单
缺点：必须在高温下工作、对气体或气味的选择性差、元件参数分散、稳定性不理想、功耗高

催化燃烧式气体传感器
优点：输出信号线性好、指数可靠、价格便宜。
缺点：只能测量可燃气体

电化学式气体传感器
优点：可以检测某特定的气体、线性输出、低功耗和良好的分辨率，良好的重复性和准确性、不被其他气体干扰、比大多数其它气体检测技术更经济
缺点：使用温度范围有限、寿命短、在目标气体中暴露的时间越长、寿命就越短

红外传感器
优点：精度高、选择性好、可靠性高、不中毒、不依赖于氧气、受环境干扰因素较小、寿命长
缺点：仪器功耗大、制造的成本比较高、容易受到粉尘、湿度的影响、传感器成本高

光离子传感器
优点：PID高灵敏度、用途广泛、便携式、体积小、精度高、高分辨、响应快、实时性、安全性高、可连续测试
缺点：传感器成本很高

审核编辑 黄宇