作为物联网技术最重要的数据采集入口，传感器将迎来巨大的发展良机？

传感器（Sensor），是指将收集到的信息转换成设备能处理的信号的元件或装置。传感器收集转换的信号（物理量）有温度、光、颜色、气压、磁力、速度、加速度等——这些利用了半导体的物质变化，除此之外，还有利用酶和微生物等生物物质的生物传感器。

近年来，随着工业互联网、智能制造、人工智能等领域的加速发展，“智慧城市”、“智慧医疗”、“智能制造”等关键词频繁刷屏网络，全球城市正徐徐向创新化、智能化、规模化的方向迈步，其中的核心关键部件之一就包括传感器。作为物联网技术最重要的数据采集入口，传感器将迎来巨大的发展良机。

全球传感器市场在这几年呈现出快速增长的趋势，该市场的主要增长来自于可穿戴设备传感器、MEMS传感器、生物传感器等新兴传感器。

从市场格局上看，传感器市场以爱默生、博世、西门子、意法半导体、霍尼韦尔等国外公司占据较大的市场份额，中国大陆具有一定影响力的公司目前主要有歌尔股份、华工科技、兆易创新等。

随着传感器在工业、汽车电子以及智能设备中发挥作用越来越大，各国对于其发展越发重视。据国务院“十四五”数字经济发展规划，以传感器、量子信息、集成电路等战略性前瞻领域为着眼点，传感器领域相信会成为了企业攻向的焦点。

不过，由于传感器是技术密集型行业，技术壁垒相对较高，这对行业的进入者会形成一定阻碍。相比美国、日本以及德国等技术发达国家，国内传感器产业仍面临不小的挑战。

通常情况下，从完成技术开发、技术突破到实现规模产业化，行业新进入者至少需要五年以上时间积累。

而湃睿团队在融合传感器领域深耕了20年，从差分延迟链阵列、高性能模拟电路在混合信号领域的探索和实践，到激光颗粒物、NDIR一氧化碳、二氧化碳、甲烷传感器，以及激光雷达读出电路的开拓，都是伴随物联网以及工业4.0的实际需求而开拓的。

湃睿致力于在融合传感器领域为客户提供高集成、高性能、成本可控的芯片及系统方案，在接触式应力应变、高精度电容式气压、激光雷达读出、光学及NDIR气体传感器等领域发力，为消费、工业、汽车、医疗、航空航天等多个行业提供媲美全球领先品牌的本土选择。

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基于湃睿的PMDS-F4 液位传感器方案

液位测量广泛应用于消费电子、工业过程、汽车及医疗等领域。由于场景的复杂性和多变性，例如高粘度、杂质、泡沫、腐蚀性等等，传统的机械方案正日益被高可靠、高稳定且安装调试简单、尺寸紧凑、应用多样的测量方式所取代。

下图（1）-（3）为一种接触式油位计方案的保护套管示意图、电容传感器 PCB 实物图，

以及 PMDS-F4 电路板实物图。

通过铝套管保护狭长的电容传感器 PCB 不受剧烈的振动影响，套管底部和套管壁开有导油孔，以保持套管内与油箱内的油位持平（连通器原理）。

PMDS-F4 支持多种电容传感器形式，包括单端单极、单端双极、浮动双极，分别如下图所示。

单端单极、单端双极、浮动双极电容传感器

单端单极：只有一个测量极板，可以使用同轴铝棒，简单方便，但是需要校准/标定，无法自适应介质变化；

单端双极：包括一个测量极板和一个参考极板，通过一次标定后可以消除电容基底，自适应介质变化；

浮动双极：数学模型与单端双极基本一致。

技术原理

PMDS-F4 是一颗内置微处理器的高灵敏度、高分辨率、超低功耗电容测量片上系统，基

于业界领先的差分延迟链阵列（Differential Delay Chain Matrix）技术，支持单端、浮地、单端差分、浮地差分四种测量模式。片内微处理器可以用于温度补偿、线性化处理等，通过 SPI / IIC 端口输出数字信号，或通过 PWM / PDM 输出模拟信号。

应用描述

传统的（汽车、摩托车）油位计大多采用机械浮子原理，通过霍尔（Hall）器件或干簧管（reed switch）感知浮子所处的位置，由微处理器（μP）计算得出油位高度。这一机械方案的优势在于其成熟和稳定性，主要劣势包括以下：

分辨率 / 精度相对较差，一般为厘米（cm）等级；

机械浮子和联动结构，受燃油中的杂质沉积，影响灵敏度与准确性；

油位接近油箱底部时，机械浮子和联动结构容易受损（振动与撞击）；

异形油箱（比如摩托车等），无法自适应；

大型油箱（比如客货车等），感应元件成本极高；

干簧管为内部真空结构，储运和使用过程中存在相当比例的损毁。

使用高灵敏度、高分辨率 / 精度、超低功耗的电容测量片上系统 PMDS-F4 实现单端双极式电容油位计，至少具备以下优势：

分辨率 / 精度最高可达毫米（mm）等级；

燃油自适应，不受介质（介电常数）变化影响；

无可动部件，无磨损或者部件卡住的情况；

不易受杂质沉积影响；

参考 / 测量极板（电容传感器）可以使用普通的 PCB 覆铜，成本可控。

完整样品包括屏蔽套管、电容传感器、后端处理电路等如下图所示。

电容油位计

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