傳感器（Sensor），是指將收集到的信息轉換成設備能處理的信號的元件或裝置。傳感器收集轉換的信號（物理量）有溫度、光、顏色、氣壓、磁力、速度、加速度等——這些利用了半導體的物質變化，除此之外，還有利用酶和微生物等生物物質的生物傳感器。

近年來，隨著工業(yè)互聯網、智能制造、人工智能等領域的加速發(fā)展，“智慧城市”、“智慧醫(yī)療”、“智能制造”等關鍵詞頻繁刷屏網絡，全球城市正徐徐向創(chuàng)新化、智能化、規(guī)模化的方向邁步，其中的核心關鍵部件之一就包括傳感器。作為物聯網技術最重要的數據采集入口，傳感器將迎來巨大的發(fā)展良機。

全球傳感器市場在這幾年呈現出快速增長的趨勢，該市場的主要增長來自于可穿戴設備傳感器、MEMS傳感器、生物傳感器等新興傳感器。

從市場格局上看，傳感器市場以愛默生、博世、西門子、意法半導體、霍尼韋爾等國外公司占據較大的市場份額，中國大陸具有一定影響力的公司目前主要有歌爾股份、華工科技、兆易創(chuàng)新等。

隨著傳感器在工業(yè)、汽車電子以及智能設備中發(fā)揮作用越來越大，各國對于其發(fā)展越發(fā)重視。據國務院“十四五”數字經濟發(fā)展規(guī)劃，以傳感器、量子信息、集成電路等戰(zhàn)略性前瞻領域為著眼點，傳感器領域相信會成為了企業(yè)攻向的焦點。

不過，由于傳感器是技術密集型行業(yè)，技術壁壘相對較高，這對行業(yè)的進入者會形成一定阻礙。相比美國、日本以及德國等技術發(fā)達國家，國內傳感器產業(yè)仍面臨不小的挑戰(zhàn)。

通常情況下，從完成技術開發(fā)、技術突破到實現規(guī)模產業(yè)化，行業(yè)新進入者至少需要五年以上時間積累。

而湃睿團隊在融合傳感器領域深耕了20年，從差分延遲鏈陣列、高性能模擬電路在混合信號領域的探索和實踐，到激光顆粒物、NDIR一氧化碳、二氧化碳、甲烷傳感器，以及激光雷達讀出電路的開拓，都是伴隨物聯網以及工業(yè)4.0的實際需求而開拓的。

湃睿致力于在融合傳感器領域為客戶提供高集成、高性能、成本可控的芯片及系統方案，在接觸式應力應變、高精度電容式氣壓、激光雷達讀出、光學及NDIR氣體傳感器等領域發(fā)力，為消費、工業(yè)、汽車、醫(yī)療、航空航天等多個行業(yè)提供媲美全球領先品牌的本土選擇。

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基于湃睿的PMDS-F4 液位傳感器方案

液位測量廣泛應用于消費電子、工業(yè)過程、汽車及醫(yī)療等領域。由于場景的復雜性和多變性，例如高粘度、雜質、泡沫、腐蝕性等等，傳統的機械方案 正日益被高可靠、高穩(wěn)定且安裝調試簡單、尺寸緊湊、應用多樣的測量方式所取代。

下圖（1）-（3）為一種接觸式油位計方案的保護套管示意圖、電容傳感器 PCB 實物圖，

以及 PMDS-F4 電路板實物圖。

通過鋁套管保護狹長的電容傳感器 PCB 不受劇烈的振動影響，套管底部和套管壁開有導油孔，以保持套管內與油箱內的油位持平（連通器原理）。

PMDS-F4 支持多種電容傳感器形式，包括單端單極、單端雙極、浮動雙極，分別如下圖所示。

單端單極、單端雙極、浮動雙極電容傳感器

單端單極：只有一個測量極板，可以使用同軸鋁棒，簡單方便，但是需要校準/標定，無法自適應介質變化；

單端雙極：包括一個測量極板和一個參考極板，通過一次標定后可以消除電容基底，自適應介質變化；

浮動雙極：數學模型與單端雙極基本一致。

技術原理

PMDS-F4 是一顆內置微處理器的高靈敏度、高分辨率、超低功耗電容測量片上系統，基

于業(yè)界領先的差分延遲鏈陣列（Differential Delay Chain Matrix）技術，支持單端、浮地、單端差分、浮地差分四種測量模式。片內微處理器可以用于溫度補償、線性化處理等，通過 SPI / IIC 端口輸出數字信號，或通過 PWM / PDM 輸出模擬信號。

應用描述

傳統的（汽車、摩托車）油位計大多采用機械浮子原理，通過霍爾（Hall）器件或干簧管 （reed switch）感知浮子所處的位置，由微處理器（μP）計算得出油位高度。這一機械方案的優(yōu)勢在于其成熟和穩(wěn)定性，主要劣勢包括以下：

分辨率 / 精度相對較差，一般為厘米（cm）等級；

機械浮子和聯動結構，受燃油中的雜質沉積，影響靈敏度與準確性；

油位接近油箱底部時，機械浮子和聯動結構容易受損（振動與撞擊）；

異形油箱（比如摩托車等），無法自適應；

大型油箱（比如客貨車等），感應元件成本極高；

干簧管為內部真空結構，儲運和使用過程中存在相當比例的損毀。

使用高靈敏度、高分辨率 / 精度、超低功耗的電容測量片上系統 PMDS-F4 實現單端雙極式電容油位計，至少具備以下優(yōu)勢：

分辨率 / 精度最高可達毫米（mm）等級；

燃油自適應，不受介質（介電常數）變化影響；

無可動部件，無磨損或者部件卡住的情況；

不易受雜質沉積影響；

參考 / 測量極板（電容傳感器）可以使用普通的 PCB 覆銅，成本可控。

完整樣品包括屏蔽套管、電容傳感器、后端處理電路等如下圖所示。

電容油位計