傳感新品

【中國科學技術(shù)大學：研制出一款可植入電池內(nèi)部的高精度光纖傳感器】

手機爆炸、電動汽車行駛或充電過程中的火災事故在生活中經(jīng)?？梢?，讓人們在享受鋰電池帶來的便利的同時，也擔心其在安全方面的重大問題。如何降低這一風險？

近日，中國科學技術(shù)大學教授孫金華、研究員王青松團隊與暨南大學教授郭團團隊研制出一款可植入電池內(nèi)部的高精度光纖傳感器。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表于《自然-通訊》。

“這款高精度光纖傳感器可以在1000攝氏度的高溫、高壓環(huán)境下正常工作，同步測量出電池熱失控全過程內(nèi)部溫度和壓力，為快速切斷電池熱失控鏈式反應提供預警手段?！?/span>

破解國際性科學難題

手機、筆記本電腦、電動自行車、電動汽車中都有一個關(guān)鍵部件——鋰離子電池。隨著全球范圍內(nèi)能源危機的出現(xiàn)、“雙碳”目標的驅(qū)動，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。

然而，鋰離子電池常常會發(fā)生爆炸，也就是熱失控，這是威脅電池安全的“癌癥”，是制約電動汽車與新型儲能規(guī)?；l(fā)展的瓶頸。

研究表明，電池熱失控源于電池內(nèi)部一系列復雜且相互關(guān)聯(lián)的“鏈式反應”?！斑@可以從電池內(nèi)部和外部兩方面討論。從內(nèi)部來看，電池由正負極、電解液、隔膜等組成，其中電解液和隔膜都是易燃物，正負極和電解液在一定溫度下又會產(chǎn)生化學反應，進而產(chǎn)生熱量和可燃氣體。也就是說，電池內(nèi)部本身就是一個熱不穩(wěn)定的體系?！蓖跚嗨烧f。

從外部來看，電池在使用過程中容易出現(xiàn)各種外部濫用：電濫用，如過充、過放等；熱濫用，如高溫、局部發(fā)熱等；機械濫用，如撞擊、擠壓等。這些外部濫用會造成電池內(nèi)部材料發(fā)生一系列連鎖化學反應，電池內(nèi)部溫度快速提升，最高可達800攝氏度，導致電池起火或爆炸。

如何科學、及時、準確地預判電池安全隱患，是當前電池安全領(lǐng)域的國際性科學難題。

為攻克這一難題，研究團隊提出一種可植入電池內(nèi)部的高精度光纖傳感器，在國際上率先實現(xiàn)對商業(yè)化鋰電池熱失控全過程的精準分析與提早預警。

《自然-通訊》的一位審稿專家評價道，“該研究有助于電池健康狀態(tài)監(jiān)測，并在不可逆損害前發(fā)出預警信號。”

小巧光纖實時監(jiān)測電池健康狀態(tài)

將光纖植入電池，并非王青松等人首創(chuàng)。

因光纖傳感器具備體積小、重量輕、耐受高溫高壓、耐受電解液腐蝕等優(yōu)勢，前人將其植入電池。但他們主要測量的是電池循環(huán)過程中的內(nèi)部參數(shù)，從未涉足電池熱失控監(jiān)測領(lǐng)域。

于是，王青松等人想將光纖植入電池內(nèi)部，以監(jiān)測電池熱失控過程，并探索電池內(nèi)部參數(shù)能否為電池熱失控預警提供新思路。

研究思路有了，做起來卻非常難，因為現(xiàn)有的大多數(shù)光纖傳感器無法在熱失控過程中“幸存”。

王青松解釋說，電池熱失控過程中，內(nèi)部壓力高達2MPa、溫度高達500至800攝氏度，在這種高溫高壓的沖擊下，光纖信號會中斷，無法測得電池內(nèi)部溫度和壓力數(shù)據(jù)。

研究的關(guān)鍵是開發(fā)一款“健壯”的光纖傳感器。他們與郭團團隊聯(lián)合攻關(guān)，多次改進光纖結(jié)構(gòu)，開展熱失控實驗，反復修改和驗證，最終通過對光纖進行套管保護，在保證內(nèi)部信號傳輸?shù)耐瑫r解決了光纖容易斷的難題。

“這款高精度光纖傳感器總長度12毫米、直徑125毫米，能夠植入商業(yè)18650電池，實時監(jiān)測電池熱失控期間的內(nèi)部溫度和壓力影響?！蓖跚嗨上颉吨袊茖W報》介紹了光纖傳感器的結(jié)構(gòu)。

相比現(xiàn)有的外部監(jiān)測技術(shù)，內(nèi)部光纖傳感技術(shù)更具有及時性、靈活性。

“就好比人們患病，當感知到疼痛時，往往為時已晚。這就像電池外部特征的變化一般都是滯后的?！蓖跚嗨山忉尩溃岸メt(yī)院體檢，可以通過CT等看到內(nèi)部器官變化，從而預知疾病的發(fā)生，并通過治療手段阻止疾病進一步發(fā)展。但這種大型設(shè)備體積龐大，無法隨時隨地監(jiān)測內(nèi)部狀態(tài)變化。如果在人體內(nèi)植入芯片，就可以做到實時跟蹤預警。就像在電池內(nèi)部植入光纖傳感器，可以做到實時監(jiān)測預警。”

值得一提的是，該研究通過解析壓力和溫度變化速率，首次發(fā)現(xiàn)溫度和壓力變化速率的轉(zhuǎn)變點可作為電池熱失控早期預警區(qū)間。該發(fā)現(xiàn)適用于不同電量的電池，能夠在電池內(nèi)部發(fā)生“不可逆反應”之前發(fā)出預警信號，保證了電池后續(xù)的安全使用。

適合大規(guī)模推行量產(chǎn)

在王青松看來，光纖傳感器尺寸小、形狀靈活，具有抗電干擾性和遠程操作的能力和適合大規(guī)模生產(chǎn)的標準制造技術(shù)，并且可以實現(xiàn)一根光纖在電池的多個位置同時監(jiān)測溫度、壓力、氣體組分、離子濃度等多種關(guān)鍵參數(shù)。光纖傳感技術(shù)與電池的結(jié)合將在新能源汽車、儲能電站安全監(jiān)測等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

為此，研究團隊將探索光纖傳感器在大容量儲能電池中的應用?！按笕萘績δ茈姵責崾Э叵啾却舜窝芯恐械?8650電池更加劇烈，并且其熱失控特性和機理與小電池有所差異，這將是對我們研究的進一步考驗。”王青松說。

另一方面，團隊將與電池制造商合作，希望在電池制作過程中植入光纖傳感器，避免對電池二次破壞，加快光纖傳感在儲能和新能源汽車電池管理系統(tǒng)中的應用進程。

傳感動態(tài)

【高華科技打造規(guī)模化工業(yè)傳感器平臺，4507萬元投資工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)凱奧思】

高華科技發(fā)布公告稱，為進一步完善公司的產(chǎn)業(yè)布局，強化產(chǎn)業(yè)鏈上下游整合，提升核心競爭力，公司擬4507萬元增資并購買合計13%的南京凱奧思數(shù)據(jù)技術(shù)有限公司股權(quán)。

具體來看，公司擬以自有資金出資3667萬元，認購凱奧思注冊資本。其中，作為注冊資本的金額為333.3333萬元，計入資本公積的金額為3333.6667萬元。

同時，高華科技擬以自有資金280萬元，與南京開思商務(wù)咨詢合伙企業(yè)（有限合伙）簽署《股權(quán)轉(zhuǎn)讓合同》，認購其所持有的凱奧思40萬元注冊資本；擬以自有資金560萬元，受讓南京創(chuàng)熠邦盛新能源產(chǎn)業(yè)投資合伙企業(yè)（有限合伙）持有的凱奧思60萬元注冊資本。

本次交易全部完成后，公司合計持有凱奧思433.33萬元注冊資本，占凱奧思注冊資本的13%，凱奧思注冊資本將從3000萬元增加至3333.3333萬元。

高華科技主營業(yè)務(wù)為高可靠性傳感器及傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)及銷售，主要為各大軍工集團提供高可靠性傳感器產(chǎn)品，其直接競爭對手多為集團下屬科研院所或企業(yè)。

而投資標的凱奧思，則是一家專注于“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)+”的研發(fā)型科技企業(yè)，以工業(yè)企業(yè)動設(shè)備（旋轉(zhuǎn)、往復）在線過程監(jiān)控保護、智能故障診斷和智慧運維為切入點，結(jié)合邊緣和云端的機理與大數(shù)據(jù)建模分析，合理安排設(shè)備維護、降低設(shè)備停機風險和安全隱患，為工業(yè)領(lǐng)域客戶提供更加智能、安全、高效的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品及解決方案。

公告表示，高華科技希望通過與凱奧思的產(chǎn)業(yè)合作，借助凱奧思開發(fā)的相關(guān)數(shù)據(jù)治理、特征提取、模型編輯工具，快速提升軟件及算法能力，幫助公司完成相關(guān)工業(yè)傳感器的布局，打造規(guī)模化工業(yè)傳感器產(chǎn)業(yè)平臺。

高華科技董事會秘書陳新在接受《科創(chuàng)板日報》記者采訪時表示，高華科技投資凱奧思，有著拓展公司業(yè)務(wù)領(lǐng)域的考量。一方面凱奧思已入選江蘇省重點工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，另一方面凱奧思在工業(yè)軟件開發(fā)、核心算法能力等方面都具有較強優(yōu)勢，高華科技旨在打造與提升公司軟硬件一體化服務(wù)能力，根據(jù)公司既定的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)傳感器產(chǎn)業(yè)平臺計劃，提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測和平臺搭建。

《科創(chuàng)板日報》記者注意到，今年下半年，凱奧思PHM預測性運維管理平臺入選江蘇省重點工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺專業(yè)型（技術(shù)型）名單。目前，該平臺已在鋼鐵、汽車、新能源、風電、化工等不同行業(yè)的運維領(lǐng)域，提供了超過35個解決方案，接入設(shè)備數(shù)萬臺。

從未經(jīng)審計的上半年財務(wù)數(shù)據(jù)來看，凱奧思目前處于略虧損狀態(tài)。截止2023年6月30日，公司資產(chǎn)總額近1.25億元、負債4679.17萬元。上半年營收2479.67萬元，凈利潤-221.69萬元。2022年經(jīng)審計的營收為6309.49萬元，凈利潤為485.29萬元。

針對高華科技意欲深入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)傳感器領(lǐng)域，陳新稱，“公司計劃與凱奧思合作，研究適用于關(guān)鍵行業(yè)領(lǐng)域的高可靠、帶邊緣計算功能的多傳感器采集終端，豐富公司的產(chǎn)品線，以增強公司在關(guān)鍵行業(yè)市場的競爭力，提升公司感知器件產(chǎn)品的需求?！?/p>

需要注意的是，從高華科技目前產(chǎn)品線來看，存在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較為單一的情況。截止上半年，高可靠性傳感器營收1.204億元，占總營收83.52%；傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)營收2179萬元，占總營收15.12%。該公司高可靠性傳感器當前以軍品銷售收入為主，占總營收比例超70%。

從這個角度看，高華科技投資凱奧思，不僅是為了利用算法提升傳感器及其系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化，也有助于公司進一步切入工業(yè)傳感器領(lǐng)域。

中航證券表示，我國工業(yè)傳感器市場空間廣闊，國產(chǎn)能力提升是國內(nèi)工業(yè)傳感器發(fā)展的重要驅(qū)動。目前，美國、德國、日本傳感器發(fā)展規(guī)模和水平處于全球領(lǐng)先，市場份額合計占到近七成。與全世界生產(chǎn)的超過2萬種產(chǎn)品品種相比，中國國內(nèi)僅能生產(chǎn)其中的約1/3。

高華科技工業(yè)傳感器的終端客戶主要為中車集團、寶武集團、鄭煤機、三一集團、徐工集團等大型工業(yè)企業(yè)集團。但其所面臨的工業(yè)領(lǐng)域行業(yè)格局競爭也較為激烈，不僅有丹佛斯、德魯克等國外廠商，還有寧波中車時代傳感技術(shù)有限公司、康宇測控儀器儀表工程有限公司等國內(nèi)廠商。

從公司近幾年研發(fā)投入數(shù)據(jù)看，今年上半年研發(fā)投入不及預期。今年上半年，研發(fā)費用1866萬元，營收占比12.95%，相較于去年同期僅增加0.04個百分點。2019-2021年及2022年上半年，公司研發(fā)費用分別為2158.2萬元、2051.52萬元、2696.33萬元、1699.84萬元，分別占當期營業(yè)收入的比例為16.57%、13.16%、11.91%、12.91%，高華科技在研發(fā)投入上并沒有保持逐年加大的趨勢。

【大疆行業(yè)全新激光雷達負載禪思L2發(fā)布 定位新一代平民化航測工具】

10月10日，DJI大疆發(fā)布全新一體化行業(yè)應用激光雷達負載禪思L2，這是繼大疆首款激光雷達負載禪思L1后的全面升級。禪思L2集成了框幅式激光雷達、高精度自研慣導及可見光測繪相機，它賦予飛行平臺更加精準高效的三維數(shù)據(jù)采集能力，配合大疆智圖（DJI TERRA）軟件，為需要獲取高精度三維數(shù)據(jù)的用戶提供可靠的一體化解決方案。

DJI 大疆創(chuàng)新高級戰(zhàn)略總監(jiān)兼對外新聞發(fā)言人張曉楠表示：“無人機掛載激光雷達，是近幾年行業(yè)發(fā)展熱點，確切說自動駕駛所需傳感器的快速發(fā)展，催化了無人機激光雷達平民化的進程。三年前大疆禪思L1的出現(xiàn)，為地理信息、電力、林業(yè)等多個行業(yè)領(lǐng)域提供可靠、高性價比的三維數(shù)字化解決方案，如今全新禪思 L2更標志著新一代平民化航測工具的到來。大疆以推動行業(yè)發(fā)展為使命，不斷通過技術(shù)創(chuàng)新解決用戶痛點，重塑行業(yè)生產(chǎn)力。”

大疆機載激光雷達技術(shù)可廣泛應用于測繪、電力、林業(yè)、工程基建等多種行業(yè)，為不同客戶提供精準、高效的三維數(shù)據(jù)一體化解決方案。

在地形測繪中，利用禪思L2可快速進行大面積點云測繪，幫助作業(yè)人員高效完成地形測量作業(yè)。點云數(shù)據(jù)完成提取后，經(jīng)過自動化處理，還能生成許多成果應用，如標準格式的三維點云、DEM數(shù)字高程模型及土方量測量等。

得益于激光雷達穿透能力及多回波特性，禪思L2在植被茂密的地形上可穿透樹層，從而分析樹木的冠幅、生長密度、面積、蓄積量及生長趨勢等，動態(tài)監(jiān)測植物的生長情況。去除樹木還可精準獲取林下的地形信息，為地形分析提供更加準確的決策依據(jù)。

在電力行業(yè)，對于桿塔金具、電線或絕緣子這種細小的物體，使用攝影測量進行重建一直都是難點，通過無人機搭載禪思L2進行激光雷達三維點云數(shù)據(jù)獲取，可精準識別線路上的細小物體，經(jīng)過點云分類，還能輸出樹障分析、風偏分析和覆冰分析報告。此外，基于電塔點云，還可實現(xiàn)離線航線規(guī)劃，生成自主飛行路線，輔助電力部門進行精細的電力設(shè)施巡檢。

本次發(fā)布的禪思L2激光雷達負載，擁有多項自主研發(fā)技術(shù)，在滿足高精度、高效率的基礎(chǔ)上，配合國產(chǎn)化工業(yè)軟件大疆智圖，進一步降低了操作門檻、提高產(chǎn)品易用性、實現(xiàn)作業(yè)流從硬件到軟件的全方位閉環(huán)。大疆將持續(xù)解決行業(yè)用戶痛點，不斷推動產(chǎn)品效率革新，為各行各業(yè)提供便捷高效、安全可靠、性價比高的技術(shù)與服務(wù)，讓無人機技術(shù)發(fā)揮更大的社會價值。

【革新軍事行業(yè)的利器：磁致伸縮位移傳感器助力軍事裝備智能化發(fā)展】

在當今高科技時代，軍事行業(yè)也迅速進步，智能化裝備的研發(fā)與應用成為軍事現(xiàn)代化的重要標志。在這個背景下，磁致伸縮位移傳感器作為一種先進的測量技術(shù)，不斷發(fā)揮著重要作用，助力軍事裝備的智能化發(fā)展，為軍事行業(yè)帶來了革新。

軍事行業(yè)對于裝備的安全性和精確性要求極高，而磁致伸縮位移傳感器恰好滿足這些要求。在軍用雷達中，磁致伸縮位移傳感器被廣泛應用于指示和控制雷達天線的定位和姿態(tài)。通過實時測量雷達天線的位移和變形，磁致伸縮位移傳感器幫助軍事人員精確控制雷達系統(tǒng)，確保雷達的準確目標追蹤和目標識別能力。

除了雷達系統(tǒng)，軍用飛機也是磁致伸縮位移傳感器的應用領(lǐng)域之一。在飛機的結(jié)構(gòu)監(jiān)測中，磁致伸縮位移傳感器可以準確測量飛機各部位的位移、變形和振動情況，為飛機結(jié)構(gòu)的完整性和安全性提供保障。這對于飛行過程中的精確控制和飛行安全至關(guān)重要。

此外，磁致伸縮位移傳感器在軍用裝甲車輛中也有廣泛的應用。裝甲車輛的穩(wěn)定性和行駛性能是其關(guān)鍵問題。磁致伸縮位移傳感器可以實時監(jiān)測車輛各部位的位移和變形情況，幫助駕駛員掌握車輛的運動狀態(tài)，準確判斷路況和操控車輛，保證裝甲車輛的穩(wěn)定性和行駛安全。

最后，磁致伸縮位移傳感器在軍事訓練中也有著重要的應用。通過安裝在士兵裝備上，磁致伸縮位移傳感器可以實時監(jiān)測士兵的姿勢、動作和運動情況。這樣的實時數(shù)據(jù)反饋能夠幫助訓練指揮員及時評估士兵的表現(xiàn)情況，做出精確的訓練調(diào)整和指導，提升士兵的訓練效果。

總結(jié)來說，磁致伸縮位移傳感器在軍事行業(yè)的應用范圍廣泛，并在智能化裝備的研發(fā)和應用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。隨著科技的不斷進步，磁致伸縮位移傳感器將繼續(xù)推動軍事行業(yè)的發(fā)展，助力軍事裝備實現(xiàn)更高水平的智能化和精確化。相信在磁致伸縮位移傳感器的引領(lǐng)下，軍事裝備領(lǐng)域必將迎來新的革命性的變革。

【AMD 收購人工智能軟件公司 Nod.ai 以強化開源產(chǎn)品陣容】

10 月 10 日消息，AMD 今晚宣布收購開源人工智能軟件公司 Nod.ai，以拓展其開源 AI 產(chǎn)品能力。AMD 沒有透露收購的財務(wù)條款。

公開資料顯示，Nod.ai 成立于 2013 年，投資者包括 8Square Capital、Atlantic Bridge、Pointguard Ventures 和 Walden International。

此前曾開發(fā)過一個由開發(fā)人員工具、庫和模型組成的軟件生態(tài)系統(tǒng)，可加快 AMD 芯片 AI 解決方案的部署，包括用于消費級 PC 的 Ryzen AI 芯片、EPYC CPU、Radeon GPU 以及用于數(shù)據(jù)中心的 Versal 處理器。

“收購 Nod.ai 將大大增強我們?yōu)?AI 客戶提供開放軟件的能力，使他們能夠輕松部署針對 AMD 硬件進行優(yōu)化的高性能 AI 模型?！盇MD 人工智能集團高級副總裁 Vamsi Boppana 說：“Nod.ai 團隊的加入加快了我們推進開源編譯器技術(shù)并實現(xiàn)可移植、高性能 AI 解決方案的能力，這些解決方案橫跨 AMD 的產(chǎn)品組合。如今，Nod.ai 的技術(shù)已經(jīng)在云、邊緣和各種端點設(shè)備中廣泛部署?！?/p>

審核編輯 黃宇