傳感技術(shù)的發(fā)展

1、傳感技術(shù)的發(fā)展 傳感器相當(dāng)于人的耳朵。智能傳感器就是相當(dāng)于人的大腦+耳朵。應(yīng)用十分廣泛。它是名副其實(shí)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，即使在國(guó)際金融危機(jī)蔓延的2008年，我國(guó)傳感器市場(chǎng)仍然有逆勢(shì)增長(zhǎng)20%以上的良好表現(xiàn)。傳感器產(chǎn)業(yè)以其技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、滲透能力強(qiáng)、市場(chǎng)前景廣等特點(diǎn)為世人矚目。我國(guó)傳感器行業(yè)發(fā)展落后，國(guó)內(nèi)傳感器需求，尤其是高端需求嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化缺口巨大，目前傳感器進(jìn)口占比80%，傳感器芯片進(jìn)口占比達(dá)90%。國(guó)產(chǎn)化需求迫切。 一、世界傳感器技術(shù)的發(fā)展20 世紀(jì)中期傳感器技術(shù)才剛剛問(wèn)世。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全世界大約有個(gè)40國(guó)家從事傳感器的研制、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，研發(fā)機(jī)構(gòu)多達(dá)600余家，其中以美、德、日、俄

2、等國(guó)實(shí)力較強(qiáng)。國(guó)外在傳感器的研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)的應(yīng)用方面發(fā)展速度十分迅速，其主要表現(xiàn)為：一是十分重視對(duì)傳感器技術(shù)開(kāi)發(fā)與研究：例如：美國(guó)霍尼威爾公司其固態(tài)傳感器發(fā)展中心每年用于研究設(shè)備的投資就高達(dá)5000萬(wàn)美元或更多，并且大約每隔三年左右就會(huì)更新其中大部分儀器設(shè)備。二是重視傳感器制作工藝的研究：其實(shí)傳感器的原理不難、也不保密，而最保密的是傳感器的工藝，國(guó)外的傳感器公司普遍不惜重金加強(qiáng)對(duì)工藝研究，依靠工藝突破來(lái)保持其技術(shù)的領(lǐng)先。三是重視質(zhì)量管理與市場(chǎng)分析。 從目前各類(lèi)傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域范圍和市場(chǎng)銷(xiāo)售增長(zhǎng)情況可以預(yù)測(cè)出：在未來(lái)10年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，智能傳感技術(shù)、光纖傳感技術(shù)、氣體傳感技術(shù)及無(wú)線傳感技術(shù)仍

3、將是傳感器領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)，而且其應(yīng)用將滲透各個(gè)領(lǐng)域。二、國(guó)內(nèi)傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀在我國(guó)，傳感器技術(shù)的研發(fā)起步較發(fā)達(dá)國(guó)家晚，我國(guó)在傳感器技術(shù)領(lǐng)域和其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，落后10年，而在生產(chǎn)成品的技術(shù)上更是落后15年以上。從總體上來(lái)看，我國(guó)的傳感器技術(shù)還是很難適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)有的科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，我國(guó)常用的傳感器，無(wú)論在識(shí)別系統(tǒng)還是在信號(hào)處理上，仍以主要國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品為主。傳感器技術(shù)的突破是中國(guó)制造向中國(guó)智造轉(zhuǎn)變最重要的瓶頸。 三、幾種具有代表性的新型傳感器(一) 化學(xué)傳感器 化學(xué)傳感器（chemical sensor）是對(duì)各種化學(xué)物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的儀器。對(duì)比于人的感覺(jué)器官，化學(xué)傳感器大體

4、對(duì)應(yīng)于人的嗅覺(jué)和味覺(jué)器官，分為氣體傳感器、濕度傳感器、離子傳感器等幾種類(lèi)型?；瘜W(xué)傳感器必須具有對(duì)待測(cè)化學(xué)物質(zhì)的形狀或分子結(jié)構(gòu)選擇性俘獲的功能（接受器功能）和將俘獲的化學(xué)量有效轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的功能（轉(zhuǎn)換器功能）。它主要應(yīng)用范圍非常的廣泛在，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、家庭安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、能源、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用?；瘜W(xué)傳感器未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)是深入研究有機(jī)、無(wú)機(jī)生物類(lèi)化學(xué)傳感器的工作原理，提高敏感材料功能設(shè)計(jì)能力，通過(guò)靈活應(yīng)用微機(jī)械加工技術(shù)、敏感膜修飾技術(shù)、微電子技術(shù)、光纖技術(shù)、生物工程技術(shù)等，可使傳感器性能達(dá)到最優(yōu)化。(二) 智能傳感器與仿真 智能傳感器系統(tǒng)是一門(mén)現(xiàn)代綜合技術(shù)，是當(dāng)今世界正在迅速發(fā)展的高新技術(shù)

5、，至今還沒(méi)有形成規(guī)范化的定義。所謂智能式傳感器就是一種帶行微處理機(jī)的，兼有信息檢測(cè)、信息處理、信息記憶、邏輯思維與判斷功能的傳感器。 (三) 無(wú)線傳感器 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是大量的靜止或者移動(dòng)的傳感器以自組織的方式構(gòu)成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，由隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微型節(jié)點(diǎn)，通過(guò)自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。四、傳感器的應(yīng)用傳感器應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)、人們生活的方方面面。作為是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。 (一) 在醫(yī)療設(shè)備方面。 專(zhuān)用設(shè)備主要包括醫(yī)療、環(huán)

6、保、氣象等領(lǐng)域應(yīng)用的專(zhuān)業(yè)電子設(shè)備。目前醫(yī)療領(lǐng)域是傳感器銷(xiāo)售量巨大、利潤(rùn)可觀的新興市場(chǎng)。(二) 在交通產(chǎn)品方面。在汽車(chē)、高鐵、輪船等。如：目前一輛普通家用轎車(chē)上大約安裝幾十到近百只傳感器，而要求傳感器件向小型化、低成本和高可靠性方向發(fā)展。(三) 在通信產(chǎn)品方面。手機(jī)產(chǎn)量的大幅增長(zhǎng)及手機(jī)新功能的不斷增加給傳感器市場(chǎng)帶來(lái)機(jī)遇與挑戰(zhàn)，彩屏手機(jī)和攝像手機(jī)市場(chǎng)份額不斷上升增加了傳感器在該領(lǐng)域的應(yīng)用比例。此外，應(yīng)用于集團(tuán)電話和無(wú)繩電話的超聲波傳感器、用于磁存儲(chǔ)介質(zhì)的磁場(chǎng)傳感器等都將出現(xiàn)強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)。(四) 家用電器方面。 洗衣機(jī)、電視機(jī)、微波爐等。(五) 信息產(chǎn)品方面。未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)VR虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)用設(shè)

7、備等。(六) 軍用產(chǎn)品方面。雷達(dá)、潛艇、衛(wèi)星等。     以上幾個(gè)方面是傳感器應(yīng)用最多的，傳感器也主要銷(xiāo)售在這些行業(yè)，但是隨著傳感器的發(fā)展，很多行業(yè)也在積極開(kāi)發(fā)利用傳感器，比如一些消費(fèi)行業(yè)，如鞋子上安裝跑步傳感器，護(hù)腕上安裝脈搏傳感器等。很多新型的傳感器都在廣泛的被開(kāi)放利用。五、發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用前景當(dāng)今傳感器技術(shù)的研究與發(fā)展，特別是基于光電通信和生物學(xué)原理的新型傳感器技術(shù)的發(fā)展，已成為推動(dòng)國(guó)家乃至世界信息化產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的重要標(biāo)志與動(dòng)力。基于光電通信和生物學(xué)原理的新型傳感器技術(shù),其應(yīng)用仿生學(xué)、傳感器學(xué)、計(jì)算科學(xué)原理作為仿生傳感器的基礎(chǔ)獲得了突破性的發(fā)展，生物傳感器它著眼于

8、保健、環(huán)境、衣業(yè)和食品工業(yè)的檢測(cè)的需求，是一門(mén)跨學(xué)科的科學(xué)。根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外傳感器技術(shù)的研究現(xiàn)狀的分析以及對(duì)傳感器各性能參數(shù)的理想化要求，例如高精度、高靈敏度、抗老化、低成本、無(wú)遲滯性等等?，F(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)我們可以從四個(gè)方面進(jìn)行分析與概括：一是開(kāi)發(fā)新材料、新工藝和開(kāi)發(fā)新型傳感器。隨著超導(dǎo)材料、光導(dǎo)纖維的研發(fā)應(yīng)用，憑借人工智能材料感知、識(shí)別、判斷的功能優(yōu)勢(shì)，將這些新材料應(yīng)用到新型傳感器的研究中已經(jīng)為可能；二是實(shí)現(xiàn)傳感器的多功能、高精度、集成化和智能化。同樣功能的傳感器進(jìn)行集成化，從而使對(duì)一個(gè)點(diǎn)的測(cè)量變成了對(duì)一個(gè)平面和空間的測(cè)量，大大提高了效率，可利用半導(dǎo)體技術(shù)，把傳感器的所有組成部分集成化，

9、也可以把傳感器和后續(xù)電路集成化，從而減少干擾，提高靈敏度，實(shí)現(xiàn)傳感器的生產(chǎn)自動(dòng)化。而多功能是指“一器多能”，即一個(gè)傳感器可以檢測(cè)兩個(gè)或兩個(gè)以上的參數(shù)。這樣可大大節(jié)省工程成本，并使項(xiàng)目復(fù)雜度降低，提高了工作效率；三是實(shí)現(xiàn)傳感技術(shù)硬件系統(tǒng)與元器件的微小型化。微小型化是今后傳感器元件發(fā)展的主要趨勢(shì)，目前我們可以利用集成電路微小型化的經(jīng)驗(yàn)，將傳感技術(shù)硬件系統(tǒng)進(jìn)行微小型化，這樣不僅能提高傳感器的可靠性、工作效率、處理速度、工作質(zhì)量還能降低傳感器地研制成本，節(jié)約資源，減少碳排放，從而減少對(duì)環(huán)境地污染。這種充分利用已有微細(xì)加工技術(shù)與裝置的做法已經(jīng)取得巨大的效益、極大地增強(qiáng)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力； 四是通過(guò)傳感器與其它學(xué)科的交叉整合，實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化。 無(wú)線傳感器是傳感器技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)重要的方向， 無(wú)線傳感器具有無(wú)線通信的能力和計(jì)算能力，這能夠滿足使用者的任何需求，通過(guò)利用微傳感器與