水环境传感器 灵敏感知水下环境，这种传感器“长”了鱼侧线

灵敏感知水下环境，这种传感器“长”了鱼侧线

从外观上看，这一水下传感器由两个圆柱形盖状PET拼接组装，总高度和直径均约为几厘米，体积较小。单个仿鱼侧线水下传感器总重量仅7克左右。在测试中，这一传感器中自支撑薄膜在不同的水下深度发生不同程度的形变，并实时输出相应的电流信号变化，从而实现实时的水深探测。

岸上的行人稍一靠近，原本在近岸悠哉游弋的鱼群会立刻退避、保持安全距离……这一感知能力，来自鱼类与水生两栖类动物进化出的侧线传感器，动物们通过这种传感器判断周围水流、礁石等环境变化，从而躲避侵害。

近日，记者从中国科学院宁波材料技术与工程研究所获悉，该所陈涛研究员、肖鹏副研究员开发了基于石墨烯/Ecoflex薄膜的仿鱼侧线水下机械传感器，能够感知水下生物游过时产生的波动，并通过调控自支撑复合薄膜的尺寸实现0.3—1.8米的水下深度探测。相关论文近期发表在学术期刊《纳微快报》。

装配柔性传感材料 调整探测极限值

鱼类侧线感知系统由鱼鳞片上的孔洞、侧线管和神经组成，鱼体两侧一般各有一条，侧线管内充满黏液，其感觉器神经丘即浸润在黏液中。当鱼身受到水流冲击，水流产生的压力会通过侧线管上的小孔进入管内，引起黏液流动，使鱼感受到外界刺激。

近年来，柔性传感材料被广泛用于集成各种水下传感器。然而，水环境对传感器传感性能的负面影响仍然存在，且基于柔性传感材料的水下传感器的水下深度探测范围有限。

如果能像鱼一样精准捕获水下深度与振动，便可为水下预警、生物追踪、水下环境探索等多种水下活动的开展提供丰富且必要的信息。

“团队先构筑了石墨烯/Ecoflex复合薄膜，其中Ecoflex是一种生物相容性极好的弹性体。”肖鹏介绍，由此开发的仿鱼侧线水下传感器主要由石墨烯/Ecoflex复合薄膜、PET塑料模具、电极及导线四部分构成。

从外观上看，这一水下传感器由两个圆柱形盖状PET拼接组装，总高度和直径均约为几厘米，体积较小。单个仿鱼侧线水下传感器总重量仅7克左右。

肖鹏介绍，在测试中，这一传感器中自支撑薄膜在不同的水下深度会发生不同程度的形变，并实时输出相应的电流信号变化，从而实现实时的水深探测。

研究团队设计了不同自支撑薄膜直径的水下传感器，它们在水下深度测试时输出的电流信号均呈现阶梯状变化，整体上，最大水下检测深度与自支撑薄膜直径成正相关。

“由此推测，当传感器中自支撑薄膜的直径进一步增加时，相应的最大水下检测深度随之增大。”肖鹏表示，目前直径25毫米的薄膜可检测到水下1.8米的深度，但这不是它的检测极限。理论上，通过增大薄膜的直径可有效拓展它的检测深度。

感知液面微小振动 可用于生物追踪

据了解，用于检测水下深度的水下传感器通常以超疏水导电泡沫为主，其对深度的检测范围很窄，一般只有几十厘米，且在长期应用中面临着超疏水失效等问题。

相较于其他水下传感器，研究团队开发的基于柔性导电薄膜的仿鱼侧线水下传感器不需要进行特殊的超疏水处理，并且结构简单，检测深度深，对振动信号响应灵敏、水下检测深度范围可调。

“在实验中，这一传感器在感知液面微小机械振动方面，例如刮风、下雨、树枝落入水中引起液面波动，均表现出高灵敏性。”肖鹏介绍，实际应用中，可以分析传感器输出电信号的频率、波形、强度等信息进一步分析可能存在的刺激源，从而起到水下预警的目的。

肖鹏说，此外，相较于目前其他类型传感器，这一传感器外观上的优势就是厚度超薄，并且器件体积小，整体上呈透明，薄膜部分呈银色，这跟一些鱼类的颜色十分相近，不容易被生物察觉，可以较好地进行伪装。

记者了解到，目前传感器的单个制备材料成本不超过5元，未来可将其集成并应用到水下仿生机器人上进行实时感知，从而进行生物追踪。

“下一步，我们打算进一步优化提升这一传感器的性能，同时拓展它的多功能应用。”肖鹏表示，团队也会考虑同相关传感器的厂商合作进行进一步研发，推动其产业化。（洪恒飞江 耘）

来源： 科技日报

从标准、计量和认证的角度看水环境传感器

计量是有关测量知识领域的一门学科。通常是利用技术手段实现单位同意和量值准确可靠的测量。在计量过程中，认为所使用量具和仪器是标准的，用它们来衡量和保证受检量具仪器进行测量时所获得测量结果的可靠性。

水环境传感器是一种用于监测和测量水体环境参数的装置。因此，水环境传感器要保证良好、秩序的发展，标准的计量是比不可少的。

小编本文就个人观点简单聊聊，在传感器、计量和认证方向，水环境领域理应有哪些方向的发展~~~

小编认为，传感器、计量和认证在以下几个方面存在共同点：

1. 准确性和可靠性： 传感器、计量和认证都关注测量结果的准确性和可靠性。传感器的测量结果需要准确地反映被测量的物理量，计量学提供了评估测量准确性的方法，而认证则是对测量设备和实验室的准确性和可靠性进行评估和认证。

2. 标准和规范： 传感器、计量和认证都受到一定的标准和规范的约束。传感器的设计和制造需要符合相关的技术标准，计量学提供量化测量的标准和单位，认证依据一定的标准对测量设备和实验室进行评估和认证。（所以，标准和规范是为传感、计量、认证服务的，三者要好好的协同工作，需要有相应的标准）

3. 不确定性评估 ：传感器、计量和认证都需要考虑测量结果的不确定性。传感器的测量结果可能受到一定的误差和不确定性影响，计量学提供了评估不确定性的方法，认证也考虑了测量设备和实验室的不确定性对测量结果的影响。

4. 质量控制 ：传感器、计量和认证都关注质量控制。传感器的制造需要进行质量控制以确保其性能和准确性，计量学提供了质量控制的方法和指导，认证也要求实验室和测量设备进行质量控制以保证测量结果的准确性和可靠性。

所以说，三者协调和运转应该是：传感器根据计量的标准进行制造，根据计量标准制造出的传感器

传感器、计量、认证 这三者又是如何协调运转的

传感器、计量和认证三者协调运转的关键在于建立一个完整的质量保证体系，确保测量结果的准确性和可信度 。

1. 标准制定： 制定适用于传感器、计量和认证的相关标准和规范，确保各个环节的工作符合一致的质量要求。

2. 传感器选择和校准： 根据需要选择合适的传感器，并确保其满足相关标准和要求。传感器需要进行校准，以确保其测量结果的准确性和可靠性。

3. 计量指标评估： 根据计量学原理和方法，对传感器进行计量指标评估，包括测量误差和不确定性的评估等。

4. 认证和质量控制： 进行实验室和设备的认证，确保其满足质量要求，并建立质量控制体系，包括设备校准、数据记录和分析的质量控制，以确保测量结果的准确性和可靠性。

5. 维护和持续改进：定期维护和校准传感器和设备，确保其性能和准确性。持续改进质量保证体系，以适应新的技术和需求。

实际发展过程中，上述步骤是相互交叉，螺旋前进，最终形成一个稳定健康的市场。

三者协调运转，共同确保测量结果的准确性和可靠性。要让三者协调运转，首先对于相应的场景，相应的传感器应有一个权威发布的标准。

水环境传感器究竟应评估哪些计量指标~~

事实上，水环境传感器应评估哪些计量指标，因考虑传感器的种类和其不同的应用场景来确定水环境的性能和适用范围 。

下面是一些通用的计量指标是水环境传感器应考虑的方面.事实上每个传感器都应有相应的指标进行规定：

1. 准确性： 传感器测量结果与真实值之间的偏差程度。准确性是评估传感器测量结果与实际情况是否相符的重要指标。

2. 灵敏度： 传感器对目标物理量变化的敏感程度。灵敏度高的传感器可以检测到微小的变化，提供更精确的测量结果。

3. 响应时间： 传感器从接收到刺激到输出测量结果的时间。响应时间短的传感器可以实时监测水体环境变化。

4. 稳定性 ：传感器在长时间使用过程中测量结果的稳定性和一致性。稳定性好的传感器能够提供可靠的测量数据，不受环境和使用条件的影响。

5. 重现性： 在相同条件下，传感器对相同物理量的测量结果的重复性。重现性好的传感器能够提供可靠的重复测量结果。

6. 线性度： 传感器输出与输入之间的线性关系。线性度好的传感器可以提供更准确的非线性测量结果的校正和修正。

7. 跨度和工作范围 ：传感器能够测量的物理量的范围。跨度宽的传感器可以适应不同范围的测量需求。

8. 校准和校正 ：传感器校准和校正的方法和准确性。定期校准和校正可以提高传感器测量结果的准确性和可靠性。

哪些水环境传感器需要进行计量认证

进行计量和认证的传感器，目前主要有：PH传感器、溶解氧传感器、电导率传感器、温度传感器、悬浮颗粒传感器。

需要发展计量和认证的水环境传感器有：多普勒流量传感器、雷达流量传感器、雷达液位传感器、超声波液位传感器、COD、氨氮、硝酸盐等等

水环境传感器在水环境监测中起着重要的作用，对水体治理和污染程度进行实时监测。通过计量和认证，可以确保这些传感器的准确性、可靠性和一致性，从而提供高质量的数据。

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