In de toekomst worden sensoren alleen maar slimmer en meten ze nauwkeuriger. Sensortechnologie is de basis binnen machinetoepassingen. Voor een (R&D) Engineer, zonder de juiste sensorkennis, wordt een succesvolle implementatie van nieuwe sensortechnologieën een echte uitdaging! Wat kun je verwachten in de toekomst van sensoren? Onze lijst van 21 technologische trends in sensortoepassingen geeft jou een compleet beeld.

Voor jouw vraagstuk wordt het steeds onoverzichtelijker welk type sensor geschikt is voor jouw specifieke situatie. Je loopt tegen uitdagingen en vraagstukken op componentniveau aan, waarbij je wel wat hulp kunt gebruiken. Dit artikel gaat onder meer over waar het naartoe gaat met slimme sensoren, sensor data fusion en de belangrijkste ontwikkelingsdoelen.

Waarom groeit de vraag naar slimme sensoren?

Onze behoefte aan nieuwe inzichten wordt groter en met deze inzichten krijg je meer mogelijkheden om te sturen. Door korter op de bal te spelen, kunnen processen effectiever en efficiënter worden. Je bereikt dus meer met minder inspanning. Eigenlijk streeft iedereen altijd naar efficiency.

Vroeger waren we niet bezig met zaken meten en het besparen van kosten. Dit is mogelijk geworden doordat we de omslag hebben gemaakt van een wereld met vooral mechanische meetprincipes naar een digitaal tijdperk met sensortechnologie. Hierdoor wordt er ook direct meer van ons en onze machines verwacht.

De digitalisering heeft een positief effect op onder meer het kostenaspect, de kwaliteit en de doorlooptijd van een productie. We willen meer produceren in een kortere tijd. Zo houden we meer tijd over om andere dingen te doen. En daarom groeit de vraag naar intelligente sensoren.

De vraag naar slimme sensoren groeit doordat we steeds meer meten.

Belangrijkste ontwikkelingsdoelen sensortechnologie

Als ontwikkelpartij, leverancier of klant van sensortechnologie heb je andere belangen die je afweegt. Denk aan kosten, kwaliteit en doorlooptijd. Dit beïnvloedt de keuze om bijvoorbeeld voor minder kwaliteit te gaan, omdat dit goedkoper is en misschien morgen al leverbaar.

Kobus: “Als je het hebt over innovatie beseffen we ons dat we de aarde en bronnen aan het uitputten zijn. De afweging van belangen is voor iedereen anders, zeker als je weet dat jouw keuze binnen twee of honderd jaar een complete uitputting teweegbrengt. Duurzaamheid is nu al een belangrijk doel bij sensorontwikkeling en -innovatie, maar in de toekomst 100% een thema.”

Lely helpt boeren met slimme machines in de agro om voedselproductie efficiënter te maken.

Efficiëntie en duurzaamheid

De balans tussen duurzaamheid en economisch gewin is bij een innovatietraject altijd aanwezig. Je kunt de afweging maken om een grote landbouwmachine zwaar en ontzettend duurzaam te maken. Het kost dan wel meer brandstof (dus geld) om deze over land te bewegen dan een lichtere machine.

Maak je dezelfde landbouwmachine ‘van mindere kwaliteit’, dan belast deze het milieu meer, maar kost wellicht minder in de productie ervan. Tegelijk ontstaat er door de kortere levensduur meer ruimte om sneller te innoveren. Bij een machine die heel duurzaam is, is innovatie over langer termijn niet mogelijk of nodig.

De genoemde afweging heeft natuurlijk altijd met kosten in verhouding tot de baten te maken. Duurzaamheid is dus in meerdere facetten een pré bij de ontwikkeling van een nieuwe machine met slimme sensoren.

Expertise ligt bij de expert

Iedereen weet in de toekomst van het bestaan van sensoren, maar het besef van welke grootheid deze meet wordt steeds kleiner. Een partij als Sentech voegt op dit punt waarde toe, omdat de achterliggende kennis bij de sensorexperts aanwezig is.

De klant wordt geholpen bij de keuze van de voor hem juiste sensortechnologie en hoe je deze goed integreert. Doordat kennis straks meer ontbreekt, kan bijvoorbeeld een situatie ontstaan dat iemand een lengte probeert te meten met een druksensor.

Dit lijkt misschien een gek voorbeeld, maar de diepere know-how ontbreekt en hierdoor verandert de toegevoegde waarde van een sensorexpert.

Balluf IP69K-sensor

De basis van nieuwe toepassingen voor sensoren

Het streven naar het beter maken van de machine van de klant ligt aan de basis van het ontwikkelen van nieuwe toepassingen voor sensoren. Wat is er belangrijk voor de klant, wat precies kan hem verder helpen en ziet hij dit zelf of voegt een sensorexpert daar zijn waarde toe? Hiervoor is continu leren en innoveren met nieuwe technologieën nodig. Ben jij al op de hoogte van de sensor trends van de komende jaren?

Innovatie gaat steeds sneller, mede door de komst van ‘sensor fusion’. Hierbij integreer je verschillende sensoren in één compacte sensorapplicatie. De combinatie van twee sensortechnieken levert meer nieuwe informatie op om applicaties slimmer en efficiënter te maken. Je doet aan ‘sensor data fusion’.

Sensor fusion als persoon

Het meest geschikte voorbeeld van sensor data fusion ben jij als persoon. Jij brengt verschillende grootheden bij elkaar, en bent vervolgens in staat te voorspellen op een efficiënte manier en hierop te anticiperen. Daar heb je alle sensoriek in jouw lichaam voor nodig. In de toekomst kunnen sensoren ook op deze manier zelfstandig werken. Een machine is dan zelflerend. Artificial intelligence met deep learning algoritmes is hierbij de uitkomst.

Sensor fusion maakt applicaties compacter en slimmer. Voorspellen op basis van sensordata en alogoritmes neemt een vogelvlucht.

Het beschikbaar maken van grote hoeveelheden data via sensoren, deze snel analyseren en verbanden leggen (tussen toepassingsgebieden) is de kracht van moderne applicaties. Slimme apparaten ontdekken hierbij veel meer mogelijkheden en modellen dan mensen dat kunnen.

Als sensoren samen als brein kunnen functioneren, dan worden mensen en beroepsfuncties in de toekomst snel vervangen. Ook hierbij draait het weer om efficiëntie en kostenbesparing. Vanuit onze menselijke behoeften, en soms ook noodzaak, worden nieuwe ontwikkelingen in hoog tempo doorgevoerd. Zo is de cirkel door sensor fusion weer rond.

Huiverig om data te delen

Het beschikbaar maken van grote hoeveelheden data is de sleutel voor toekomstige sensorontwikkelingen. Deze data is er niet alleen voor jezelf, maar deel je (in goed overleg) met partners, die ieder hun eigen specialisme hebben. Alleen door samenwerking maak je namelijk nieuwe verdienmodellen mogelijk en jouw machine beter.

De grootste drempel zit direct bij het openbaar maken van (sensor fusion) data. Data is namelijk macht, jouw geld, jouw bedrijfsgeheim. Door data met een partner te delen geef je waarde weg. Dus de vraag wat je ervoor terugkrijgt zal aan de orde van de dag zijn. Sensorinnovatie en de data die hierbij vrijkomt, creëert dus niet alleen nieuwe kansen, maar ook samenwerkingsuitdagingen.

Een dergelijke sensor die lichtreflecties meet kan in de toekomst draadloos werken.

Het ontwikkelproces van draadloze systemen gaat net zo lang door, totdat de capaciteit van batterijen dusdanig sterk is en chips écht klein genoeg zijn om minder stroom te gebruiken. De efficiency van het batterijgebruik wordt dus beter. Dat bij elkaar opgeteld maakt dat draadloze sensoren een succes gaan worden.

Het innovatiewiel draait alleen maar sneller

Je ziet dat er in de toekomst niet één specifiek voordeel uit sensoren komt, maar een combinatie van voordelen, die gericht zijn op een toepassingsgebied. Het besef van ‘dit gewin’ wordt bij iedereen groter, en tegelijk drukt het de marge op producten en diensten.

We worden ons dus niet alleen bewuster van de mogelijkheden van technologische vooruitgang, maar van de bijbehorende kosten en doorlooptijden. Doordat we alles zijn gaan meten en in de toekomst nog meer gaan doen, zal dit ‘innovatiewiel’ nóg sneller gaan draaien en worden onze behoeften groter. Sensoren vervangen hierbij onze eigen zintuigen.

Actieve sensorinnovatie vanuit een Research & Development gedreven afdeling maakt nieuwe sensortechnologieën voor machines sneller beschikbaar.

21 sensortrends in toepassingen van de toekomst

Slimmer, nauwkeuriger, sneller, draadloos, veiliger, zelflerend, kleiner, gestandaardiseerd… Er zijn veel sensorontwikkelingen in gang die allemaal om deze punten draaien.

Als (R&D) Engineer kun je de komende jaren verwachten dat het bijhouden van alle ontwikkelingen en mogelijkheden uitdagender wordt. Met deze lijst van 21 intelligente sensortoepassingen kun je jouw verwachtingen afstemmen op jouw projecten.

Door sensorinnovatie, maar ook door steeds snellere ontwikkeling van sensor fusion op chipniveau:

1. Wordt voorspellend onderhoud aan machines en apparaten steeds efficiënter, makkelijker, goedkoper en de uptime beter. Het onderhoud van de toekomst met sensoren wordt in plaats van via tijdschema’s naar behoefte uitgevoerd.
2. Wordt hierbij ook de veiligheid verhoogd, omdat onveilige situaties goed te voorspellen zijn.
3. Wordt autonome sensortechnologie mogelijk. Draadloos verbinden over lange afstanden met geïntegreerde energievoorziening.
4. Kunnen sensoren levenslang, zonder onderhoud, aanpassingen of kalibratie, zelflerend werken.
5. Nemen de mogelijkheden en toepassingsgebieden van roboticatechnologie sterk toe.
6. Oude en nieuwe technieken op chipniveau zijn in opkomst. Doordat zenders, ontvangers en printed circuit boards steeds kleiner worden, is er meer mogelijk met sensor fusion.
7. Zijn complexere detecties mogelijk: compensatie van technieken.
8. Zullen sensoren steeds meer inzichten bieden die ons gedrag veranderen. We stellen hierdoor andere eisen aan luchtkwaliteit, reizen, auto-onderhoud, leefstijl, verzekeringen, energiegebruik, etc.
9. Is een volledig geautomatiseerd beheer van de veestapel mogelijk. Ook precisielandbouw ligt dan binnen bereik.
10. Verbeteren de rendementen van boeren zodanig, dat zij goed kunnen concurreren op hoge kwaliteit en opbrengsten. Sensoren worden meer en meer gebruikt voor het onderzoeken van de bodemkwaliteit, het klimaat, gewassen, ziektes, plagen en onkruid.
11. Worden de (productie)kosten voor agrariërs lager en verbeteren de arbeidsomstandigheden op het land en in de stallen.
12. Geven nieuwe lidar-systemen autonome voertuigen echt ‘gezichtsvermogen’.
13. Wordt voetballen uitgerust met sensortechnologie.
14. Krijgen we te maken met synthetische sensoren.
15. Worden steden nog intelligenter en kunnen we het ecosysteem compleet maken. Denk aan de aanpak van wateroverlast, luchtkwaliteit, blauwalg, parkeren, veilige speeltuinen, monumentale bomen laten overleven en de bodemgesteldheid verbeteren.
16. Nemen componenten de rol van de menselijke zintuigen over. Gegevens worden nog betrouwbaarder en continu verzameld. Met slimme software en algoritmes wordt de data omgezet naar nuttige informatie.
17. Nemen we steeds meer zelf beslissingen op basis van zelf verzamelde sensorinformatie. We laten niets meer aan het toeval over.
18. Komen we sensortechnologie in elk aspect van ons leven tegen.
19. Zullen we nog meer sensoren inzetten voor een beter milieu, beter energiebeheer en groene kantoorgebouwen.
20. Worden sensoren goed geïntegreerde meetmodules, die makkelijk in gebruik zijn en snel aan te passen aan de betreffende applicatie.
21. Worden sensors echte ‘smart sensors’: intelligente meeteenheden, die zichzelf bewaken, statusdiagnoses verzenden naar het besturingssysteem en een betrouwbaar netwerk creëren van meet- en kalibratiegegevens.

Was jij op de hoogte van al deze ontwikkelingen? Mist er nog iets in de lijst, vanuit jouw ervaring? Laat het ons weten!

De toegevoegde waarde van een sensorexpert zit hem onder andere in de selectie van de voor jou allerbest passende sensortechnologie. Hij produceert gericht te integreren sensoroplossingen, die jouw machine beter maken.

Op naar succesvolle implementatie van sensortechnologie!

Een succesvolle implementatie van nieuwe sensortechnologieën kan een echte uitdaging zijn. Je wilt jouw machines intelligenter maken. Hoe gebruik je dan data ter verbetering van efficiency? En wat komt er allemaal op je af als engineer van de toekomst?

In ons gratis e-book lees je de antwoorden hierop, inclusief praktische voorbeelden van veel voorkomende sensorvraagstukken en oplossingen.

Challenge jezelf en neem direct de tijd voor deze download.

Als sensortechnologie niet op dezelfde exponentiële voet zou meegroeien met de rekenkracht, zouden we niet ten volle kunnen profiteren van de mogelijkheden die kunstmatige intelligentie biedt. Dat stelt TUE-fellow Carlo van de Weijer. Want zonder accurate, liefst realtime, data valt de ongeconditioneerde buitenwereld voor AI niet te vatten. In die zin is de integratie van sensoren in het AI-tijdperk waarin we zitten, vele malen belangrijker dan de kwaliteit van actuatoren.

Ook Carlo van de Weijer ziet het gebeuren: de hype rondom artificial intelligence. ‘Sommige start-ups zeggen alleen maar dat ze aan AI doen om meer geld te kunnen ophalen.’ De directeur van het Eindhoven AI Systems Institute (EAISI) aan de Technische Universiteit Eindhoven vergelijkt de situatie met hoe er een jaar of dertig geleden gekeken werd naar internet. ‘Iedereen riep dat je het internet op moest, maar niemand wist precies hoe en wat, en dus gebeurde er in de praktijk niet veel. Inmiddels weten we hoe ingrijpend die technologie is geweest. Waarom we nu zoveel over AI praten, is omdat we zien aankomen dat machines binnen afzienbare tijd slimmer worden dan wijzelf. We moeten ermee aan de slag.’

Van de Weijer onderbouwt dat statement met drie argumenten. ‘Om te beginnen stopt de technologische ontwikkeling, en daarmee de groei van de rekenkracht, niet. Er is geen enkel reden waarom die ontwikkeling zou stoppen’, aldus Van de Weijer.

Zak met algoritmes

De tweede reden is dat de ontwikkeling van AI niet ophoudt bij de menselijke intelligentie. ‘Onze hersens zijn beperkt tot één hersenpan met een kloksnelheid die een miljoen keer lager ligt’, legt Van de Weijer uit. ‘Als we samenwerken met machines, zijn we intelligenter en kunnen we het moment nog even uitstellen dat computers de menselijke rekenkracht voorbij gaan. Maar de mens is uitgeëvolueerd; machines niet.’

Hebben mensen dan geen voorsprong omdat ze bewustzijn, karakter, humor of een ziel hebben? Die vraag brengt Van de Weijer bij zijn derde argument: ‘Je krijgt dan een filosofische discussie. Kan een machine ooit van een stukje chocola genieten? Wij kunnen dat maar is dat ook niet gewoon zo omdat we hebben geleerd dat chocola ons energie geeft? Ik geef toe, het is niet de meest romantische manier om naar een mens te kijken, maar zijn we in feite ook niet meer dan een zak met algoritmes? Mocht er al een verschil zijn tussen het menselijke bewustzijn en AI dan denk ik niet dat dat ons nog een voorsprong gaat geven.’

Wat is intelligentie?

Hoe lang het nog duurt voordat AI de menselijke intelligentie voorbijgaat – ook wel het singularity point genoemd – daar zijn wetenschappers het niet helemaal over eens. De bekende futurist Ray Kurzweil stelt in zijn boek ‘The Singularity Is Nearer’ (2024) dat we dat punt al in 2029 zullen bereiken. Anderen houden het op ergens rond 2055-2060. ‘Er zijn in ieder geval maar heel weinig wetenschappers die nog zeggen dat het nooit gaat gebeuren’, weet Van de Weijer die gelijk benadrukt dat AI al veel eerder enorme impact kan hebben. ‘Dat zien we nu al.’

Om het niveau van kunstmatige intelligentie goed te kunnen categoriseren, moeten we eerst intelligentie definiëren. Van de Weijer gebruikt graag de omschrijving van de Amerikaanse psychologen Robert Sternberg en William Salter. ‘Zij duiden intelligentie als “goal-directed adaptive behaviour”. Bij klassieke automatisering begin je met de input. Daar laat je een programma op los en dan krijg je je output. Veel dingen die AI worden genoemd, zijn feitelijk niet meer dan dat. Voor mij is iets pas echt artificial intelligence als je de input geeft, de output definieert, en je de machine zelf laat bepalen hoe hij daar komt. Als de output niet voldoet, kan echte AI het programma aanpassen, net zo lang tot de output wel klopt.’

Sensoren cruciaal voor AI

Voor Van de Weijer is er nog een belangrijke reden waarom de aandacht voor AI de laatste jaren zo ontploft, en dat is sensoriek. ‘Rekenkracht ontwikkelt zich exponentieel. Als iets zich exponentieel ontwikkelt, onderschatten mensen het altijd omdat we lineaire denkers zijn’, begint hij zijn uitleg. ‘Veel systemen kun je terugbrengen tot een sensor die iets meet, wat rekencapaciteit of een beetje verstand die op basis van de gemeten data een conclusie trekt en vervolgens een opdracht geeft aan een actuator. Daar overheen zit een feedbackloop om te beoordelen of de actie inderdaad zorgt voor een betere meting. Zo itereert een systeem naar de goede uitkomst.’

Natuurlijk worden actuatoren beter, geeft Van de Weijer toe. ‘Elektromotoren, zuigers, hydraulische systemen, noem maar op, elk jaar gaan de prestaties van dergelijke componenten omhoog. Maar die ontwikkeling gaat lineair, niet exponentieel.’ Dat in tegenstelling tot sensoren, betoogt Van de Weijer: ‘Die liften mee op de Wet van Moore, net als de beschikbare rekencapaciteit. Kijk naar camera’s, lasers, lidars. Dat soort technologieën begint allemaal heel duur maar wordt verschrikkelijk snel kleiner. En vooral veel goedkoper. Op een gegeven moment gaat het zelfs on-chip. Het gaat enorm snel.’

EAISI-directeur Carlo van de Weijer: ‘Ga experimenteren met AI; je zult er vrijwel zeker productiever van worden.’ Foto: Bart van Overbeeke

Blame it on the sensors

Dat de ontwikkeling van sensoren veel sneller gaat dan die van actuatoren, is goed nieuws voor AI, vindt Van de Weijer. Ter verduidelijking geeft hij een voorbeeld: ‘Probeer maar eens met een blinddoek op auto te rijden. Dat gaat niet werken. Als de stuurinrichting echter niet helemaal goed werkt, kun je nog steeds allerlei dingen ontwijken. Zo lang je maar de goede data binnenkrijgt, valt er nog wat op te lossen. Zonder data, of met de verkeerde data, heb je een serieus probleem.’

Sensoren zijn dus hoofdrolspelers in de ontwikkeling van AI. Met alleen exponentieel groeiende rekenkracht zou het lang niet zo hard gaan, stelt Van de Weijer. Maar omdat sensortechnologie zich ook exponentieel ontwikkelt en sensoren steeds meer en beter worden geïntegreerd, blijven AI-algoritmes de juiste – en voldoende – data ontvangen, waardoor de intelligentie zich ook echt exponentieel kan blijven ontwikkelen.

Ongeconditioneerde wereld

Artificial intelligence stelt voorwaarden aan de data die het via sensoren binnenkrijgt. Maar wat die voorwaarden precies zijn, is erg onvoorspelbaar. ‘Als sensorleverancier en -integrator zul je daar adequaat en slagvaardig mee om moeten gaan’, aldus Van de Weijer. ‘Je kunt de wereld niet voorspelbaar maken. Voor AI zou dat fijn zijn, want kunstmatige intelligentie functioneert vooral goed in een geconditioneerde wereld. Maar ja, dan moet je dus overal verkeerslichten neerzetten, het weer reguleren, noem maar op, dat gaat natuurlijk niet. Je kunt AI alleen in de ongeconditioneerde, werkelijke wereld laten werken als je realtime de condities van die wereld weet. Dat is de essentie.’ En daarvoor zijn goed geïntegreerde sensoren nodig.

Ga experimenteren

Zoals gezegd, vindt zelfs AI-evangelist Van de Weijer dat er soms wel heel veel gouden bergen worden beloofd als het om AI gaat. ‘Ik geloof niet dat artificial intelligence de mens gaat vervangen. Maar ik denk wel dat de mensen die met AI werken de mensen gaan vervangen die niet met AI werken. Want AI maakt je structureel veel productiever. Die effectiviteitsslag hebben we nodig om de welvaartsgroei door te laten gaan.’

De EAISI-directeur is er daarom geen voorstander van om het gebruik van bijvoorbeeld ChatGPT op scholen te verbieden. Sterker nog, hij roept iedereen op om toch vooral met AI-tools aan de slag te gaan. ‘Vraag ChatGPT maar eens welke tools er voor jouw vakgebied interessant kunnen zijn’, glimlacht hij. ‘En ga experimenteren. Je zult er vrijwel zeker productiever van worden. Mensen onderscheiden zich van andere dieren omdat wij tools gebruiken en die met elkaar delen en verder ontwikkelen en verbeteren. Tot nu toe waren dat hulpmiddelen die onze armen of benen ondersteunden, maar met AI zijn we aanbeland bij de tools die onze hersens helpen. Dat is een ontwikkeling die niet te stoppen valt, dus je moet er maar het beste van maken. Met sensoren als een fundamenteel onderdeel.’

Ontdek de zes niveaus van sensorintegratie: een blik op de toekomst

De ontwikkeling van AI gaat hand in hand met vooruitgang in sensortechnologie. Sensoren leveren de cruciale data die AI-algoritmes voeden, maar zonder slimme integratie kunnen we deze technologieën niet optimaal benutten.

Wil je meer weten over de trends en uitdagingen in sensorintegratie? Lees dan ons blog over de toekomst van sensorintegratie, waarin onze experts de zes niveaus van integratie bespreken en uitleggen hoe deze bijdragen aan innovatie.

Het is niet zo gek dat bij meetopdrachten steeds meer gebruik wordt gemaakt van akoestische sensoren. Alles om ons heen produceert trillingen en kan dus akoestisch gemeten worden. Ze zijn multi-inzetbaar en toch nog in de beginfase van hun ontwikkeling.

Bij Sentech volgen we al jaren de ontwikkelingen rond akoestische sensoren op de voet. Hieronder vind je de belangrijkste hoogtepunten uit onze analyse.

Waarom akoestische wave-sensoren?

Akoestische wave-sensoren zijn enorm veelzijdige sensoren waarvan de commerciële potentie nog maar net begint te ontwikkelen. Ze zijn kosteneffectief, robuust, gevoelig en intrinsiek betrouwbaar. Daarnaast kunnen ze passief en draadloos worden toegepast. Draadloze sensoren zijn handig bij het bewaken van parameters op bewegende objecten, zoals de bandenspanning van auto’s of het koppel op assen (voor predictive maintenance).

Sensoren die geen voedingsspanning vereisen, zijn essentieel voor het op afstand monitoren van chemische dampen, vocht en temperatuur. Andere toepassingen zijn onder meer het meten van kracht, versnelling, schokken, hoeksnelheid, viscositeit, verplaatsing en stroming. De sensoren hebben ook een akoestische-elektrische gevoeligheid, waardoor de detectie van pH-niveaus, ionische verontreinigingen en elektrische velden mogelijk is.

Akoestische surface wave-sensoren zijn in het algemeen het meest gevoelig gebleken door hun grote energiedichtheid aan het oppervlak. Voor vloeistofdetectie bleek een speciale klasse van shear-horizontal akoestische surface wave-sensoren, ‘Love Wave-sensoren’ genaamd, het meest gevoelig te zijn. Er is nog veel werk te verzetten in de ontwikkeling van deze sensoren voor toekomstige toepassingen.

9 soorten metingen met akoestische sensoren

Akoestische sensoren kunnen verschillende fysieke grootheden meten door geluidsgolven of trillingen te detecteren. Hier zijn 9 voorbeelden van wat ze kunnen meten:

1. Afstand
   Akoestische sensoren meten de tijd die een geluidsgolf nodig heeft om terug te keren na weerkaatsing van een object. Dit is vergelijkbaar met echolocatie.
2. Kracht
   Ze meten de kracht die op een oppervlak wordt uitgeoefend door te analyseren hoe geluidsgolven zich door het materiaal voortplanten.
3. Verplaatsing
   Trillingen of verplaatsingen van een object kunnen worden gemeten door veranderingen in de geluidsgolven die door het object reizen.
4. Temperatuur
   Akoestische sensoren detecteren temperatuurveranderingen door de snelheid van geluidsgolven in verschillende materialen te meten.
5. Vloeistofniveaus
   Door de tijd te meten die geluid nodig heeft om van de sensor naar het vloeistofoppervlak en weer terug te reizen, kunnen ze het vloeistofniveau in tanks of leidingen bepalen.
6. Schokken en versnelling
   Ze detecteren de snelheid en richting van schokken of versnellingen door te kijken hoe geluidsgolven reageren op beweging.
7. Vochtigheid
   Akoestische sensoren meten veranderingen in luchtvochtigheid door te kijken naar de invloed van waterdamp op het geluidssignaal.
8. Chemische stoffen
   Sommige sensoren kunnen chemicaliën en verontreinigingen detecteren door te analyseren hoe geluidsgolven interactie hebben met moleculen in de lucht of op oppervlakken.
9. Viscositeit
   Akoestische sensoren meten de viscositeit van vloeistoffen door te observeren hoe de geluidsgolven veranderen in reactie op de vloeistof.

Een eeuw van innovatie

De geschiedenis van akoestische wave-technologie strekt zich uit over meer dan 60 jaar, waarbij de grootste toepassing in de telecommunicatie-industrie ligt. Deze industrie gebruikt jaarlijks ongeveer 3 miljard akoestische wave-filters, voornamelijk in mobiele telefoons en basisstations. Deze filters, meestal Surface Acoustic Wave (SAW)-apparaten, zijn cruciaal in de radiofrequentie- en middenfrequentiesecties van zendontvanger elektronica. Recentelijk zien we een groeiende interesse in het gebruik van akoestische wave-sensoren in diverse andere sectoren, zoals de automotive industrie, de medische sector en industriële toepassingen.

Akoestische sensoren zijn geschikt voor predictive maintenance. Ze kunnen bijvoorbeeld afwijkende geluiden van transportbanden detecteren, wat kan wijzen op slijtage. Op deze manier verkleinen ze de kans op onverwachte defecten. 

De werking van akoestische wave-sensoren

Akoestische wave-sensoren gebruiken een mechanische of akoestische wave als detectiemechanisme. Wanneer een akoestische wave zich door of op het oppervlak van een materiaal voortplant, beïnvloeden veranderingen in het voortplantingspad de snelheid en/of amplitude van de wave. Deze veranderingen in snelheid worden gedetecteerd door de frequentie- of fasekarakteristieken van de sensor te meten en te correleren met de gemeten fysieke grootheid.

Van piëzo-elektrisch substraat tot sensor

De productie van deze sensoren begint met het zorgvuldig polijsten en reinigen van een piëzo-elektrisch substraat, zoals kwarts, lithiumtantalaat of lithiumniobaat. Deze materialen worden gekozen vanwege hun specifieke eigenschappen, waaronder kosten, temperatuurafhankelijkheid en voortplantingssnelheid. Het fabricageproces omvat het aanbrengen van een metalen laag, meestal aluminium, en het gebruik van fotolithografische technieken om een interdigitale transducer (IDT) te vormen.

Bulkwave versus oppervlaktewave

Akoestische wave-sensoren onderscheiden zich door hun voortplantingsmodi, zoals bulkwave en oppervlaktewave. De meest gebruikte bulk akoestische wave (BAW)-apparaten zijn de dikte-shear-modus (TSM)-resonator en de shear-horizontale akoestische plaat-modus (SH-APM)-sensor. Oppervlaktewave-apparaten zoals de oppervlakte-akoestische wave-sensor en de shear-horizontale oppervlakte-akoestische wave-sensor (SH-SAW) zijn ook populair. De keuze van het apparaat hangt af van de specifieke toepassing en vereiste gevoeligheid.

Van automotive tot medische sector: de veelzijdigheid van akoestische sensoren

Akoestische wave-sensoren worden toegepast in uiteenlopende sectoren. In de automotive industrie worden ze gebruikt voor koppel- en bandenspanningssensoren. In de medische sector vinden we ze terug als chemische sensoren. Ze zijn ook inzetbaar in industriële en commerciële toepassingen als damp-, vochtigheids-, temperatuur- en massasensoren. Dankzij hun scherpe prijs, robuustheid, hoge gevoeligheid en betrouwbaarheid winnen deze sensoren snel aan populariteit. Bovendien kunnen sommige sensoren passief en draadloos worden uitgelezen, wat extra voordelen biedt in bepaalde toepassingen.

De toekomst van akoestische wave-sensoren

Recente ontwikkelingen in de akoestische wave-technologie omvatten de creatie van sensoren met hogere frequenties en gevoeligheden, gebruikmakend van geavanceerde materialen en microbewerkingstechnieken. Deze innovaties openen deuren naar nieuwe toepassingen en verbeteringen in sensorprestaties. De focus ligt op het verhogen van de gevoeligheid, het verminderen van de kosten en het verbreden van het toepassingsgebied.

Akoestische wave-sensoren staan aan de vooravond van een nieuwe golf van technologische innovaties en toepassingen. Met hun veelzijdigheid, kosteneffectiviteit, robuustheid en hoge gevoeligheid bieden ze veelbelovende mogelijkheden voor uiteenlopende industrieën. Of het nu gaat om het monitoren van bandenspanning in bewegende voertuigen, het detecteren van chemische dampen op afstand, of het meten van kracht en versnelling, akoestische wave-sensoren zullen de manier waarop we onze omgeving proberen te begrijpen enorm vooruithelpen.

Blijf voorop in sensorinnovatie

In een wereld waarin technologie razendsnel ontwikkelt, is het moeilijk om up-to-date te blijven. Wil je op de hoogte blijven van de nieuwste ontwikkelingen in sensortechnologie? Onze nieuwsbrief geeft je een voorsprong.

Via onze maandelijkse nieuwsbrief ontvang je technologieblogs, nieuws, trends en achtergrondverhalen in je mailbox. Schrijf je nu in en ontdek wat sensortechnologie de toekomst brengt!

nu inschrijven