第1章 傳感器基礎

第1章傳感器基礎1.1信息1.2傳感技術(shù)與傳感器1.3智能傳感器

1.1-信息

“信息”的概念出自古代的“消息”一詞,是語音、文字、圖像系統(tǒng)傳輸和處理的對象。一般來講,信息指在人類社會中傳輸?shù)乃袃?nèi)容。人們通過對存在的不同信息進行劃分,將事物區(qū)別開來,從而達到了認識世界以及改造世界的目的。信息的表現(xiàn)形式是多種多樣的,比如文字、語音、圖片、視頻等。傳統(tǒng)的信息傳遞方式主要有兩種:通信和廣播,可以實現(xiàn)點到點、可選擇的點到點、一點到多點和點到面等不同范圍的傳播。

信息主要具有如下幾個特征:

(1)依附性。

信息的表示、傳播以及存儲要通過某種載體才能進行,它并不能脫離載體。各種形式的媒介都會承載著一定數(shù)量的信息。

(2)感知性。

人類可以通過各種感覺器官接收和識別各種載體形式的信息。

(3)可傳遞性。

信息需要通過一定的媒介進行傳遞,才能發(fā)揮最大的作用。傳遞的形式多種多樣。

(4)可加工性。

要想從繁雜零散的信息中獲得需要的內(nèi)容,使原本無效的信息具有一定的條理性和系統(tǒng)性,就必須對其進行程序化的處理。信息的一般處理過程包括:收集、整理、歸納和總結(jié)。

(5)可共享性。

信息可以被不同地點的個體或群體同時接收或利用,其有效性并不會因為接收者數(shù)量的變化或傳播次數(shù)的增加而發(fā)生內(nèi)容或時效性上的損耗。

(6)時效性。

信息的有效性會受到客觀條件變化的影響。

(7)價值相對性。

同一條信息對不同的人有不同的使用價值,其價值大小取決于接收者的需求度以及對信息的分析與利用能力。

(8)偽裝性。

常言道“眼見為實”,但隨著計算機視覺技術(shù)的不斷發(fā)展,人們也不得不開始質(zhì)疑這句話,即“眼見”的信息不一定都是真實的。

信息技術(shù)在商業(yè)、科研、工業(yè)控制、網(wǎng)絡通信、管理、醫(yī)療健康、文化娛樂等領域或行業(yè)都發(fā)揮著巨大的作用。隨著5G通信技術(shù)的普及、互聯(lián)網(wǎng)平臺的不斷發(fā)展和成熟,大量數(shù)據(jù)、資源獲得了開源和共享,人們可以隨時隨地獲得需要的信息,極大地提高了學習、生活、工作效率。特別是隨著近幾年各種形式的線上交流和互動日益盛行和豐富,人們更加深切地體會到信息技術(shù)對我們的工作、生活乃至世界發(fā)展所產(chǎn)生的促進作用。

1.2傳感技術(shù)與傳感器

1.2.1-傳感技術(shù)傳感技術(shù)、計算機技術(shù)與通信技術(shù)并稱信息技術(shù)的三大支柱,代表著一個國家的信息化程度。伴隨著5G技術(shù)的推廣和應用,全世界向著萬物互聯(lián)的時代不斷發(fā)展,傳感技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術(shù)之一,始終在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)承擔著舉足輕重的作用。

傳感技術(shù)是一種對周圍想要獲取的信息進行感知的技術(shù)(如感知溫度、濕度等信息),該技術(shù)通過傳感器將收集到的物理信號轉(zhuǎn)換成對應的數(shù)字信號,再經(jīng)處理得到針對該物理信號的數(shù)字表達結(jié)果。傳感技術(shù)的起步較晚,相比計算機技術(shù),其發(fā)展要慢一些,其技術(shù)體系仍需完善。

1.2.2傳感器

1.傳感器發(fā)展現(xiàn)狀

傳感器是一種總稱,是指對那些被測對象的某一確定的信息具有感受(或響應與檢出)功能,并使之按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對應的可輸出信號的元器件或裝置。傳感器處于研

究對象與測控系統(tǒng)的接口位置,一切科學研究和生產(chǎn)過程需要獲取的信息都要通過它轉(zhuǎn)換為容易傳輸和處理的電信號。如果把計算機比作處理和識別信息的“大腦”,把通信系統(tǒng)比作傳遞信息的“神經(jīng)系統(tǒng)”,那么傳感器就是感知和獲取信息的“感覺器官”。

1)國外發(fā)展現(xiàn)狀

美、日、英、法、德等國家都把傳感器技術(shù)列為國家重點開發(fā)的關鍵技術(shù)之一。美國早在20世紀80年代就提出,世界已經(jīng)進入了傳感器時代,并成立了國家技術(shù)小組(BTG)幫

助政府組織和領導各大公司與國家企事業(yè)部門開展傳感器技術(shù)的開發(fā)工作。

第二。日本把開發(fā)和利用傳感器技術(shù)作為關系國家重點發(fā)展的六大核心技術(shù)之一,日本工商界人士甚至聲稱“支配了傳感器技術(shù)就能夠支配新時代”,日本科學技術(shù)廳制定的20世紀90年代的70個重點科研項目中有18項是與傳感器技術(shù)密切相關的。

德國一直視軍用傳感器為優(yōu)先發(fā)展技術(shù),該技術(shù)充分發(fā)揮老牌工業(yè)強國的固有優(yōu)勢,德國制造商依托在自有品牌聲譽、技術(shù)研發(fā)和質(zhì)量管理方面的優(yōu)勢,使產(chǎn)品保持技術(shù)上的領先地位,在傳感器市場上始終保有較高的市場份額。

2)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

目前國內(nèi)傳感器企業(yè)仍然面臨著六大突出短板,與國外傳感器產(chǎn)業(yè)相比仍存在較大的差距。

(1)核心產(chǎn)品和技術(shù)依賴進口。

(2)自主研發(fā)率低。

(3)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理。

(4)企業(yè)能力較弱。

(5)人才資源匱乏。

(6)統(tǒng)籌規(guī)劃及投資不足。

2.傳感器的組成

如圖1-1所示,傳感器一般包括敏感元件、轉(zhuǎn)換元件以及轉(zhuǎn)換電路三個部分,由于采用的敏感材料不同,某些傳感器的組成可能比圖中的更簡單或更復雜。圖1-1-傳感器的組成

3.傳感器的分類與特性

1)傳感器的分類

傳感器種類繁多,可以從不同的維度進行分類,圖1-2為比較詳細的傳感器分類圖。從圖中可以看到,傳感器可以從物理原理、被測量類型、制造工藝、用途和敏感元件功能等

維度進行劃分。圖1-2傳感器分類圖

2)傳感器的特性

傳感器的特性是指傳感器的輸入輸出關系特性,即傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)作用關系的外部特性表現(xiàn)。不同的傳感器有不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù),決定了它們具有不同的外部特性。

傳感器所測量的物理量基本上有兩種形式:穩(wěn)態(tài)(靜態(tài)或準靜態(tài))和動態(tài)(周期變化或瞬態(tài))。前者的信號不隨時間變化(或變化很緩慢),后者的信號是隨時間變化而變化的。因此,傳感器所表現(xiàn)出來的輸入輸出關系特性存在靜態(tài)特性和動態(tài)特性兩種。

(1)靜態(tài)特性。

傳感器的靜態(tài)特性是指,對于靜態(tài)的輸入信號,傳感器的輸出量與輸入量之間的相互關系。因為這時的輸入量和輸出量與時間無關,所以它們之間的關系可用一個不含時間變量的代數(shù)方程來表示,或者以特性曲線描述,曲線橫坐標為輸入量,縱坐標為與輸入量對應的輸出量。

當傳感器的輸入量恒定或緩慢變化,而輸出量也達到相應穩(wěn)定值的工作狀態(tài)時,輸出量可以由輸入量的確定函數(shù)來表示。在忽略滯后和蠕變的影響,或者雖然有遲滯及蠕變等

情況但僅需考慮理想的平均特性時,可以將這一確定的函數(shù)表示為如下形式:

式中,x為傳感器的被測量,Y為傳感器的輸出量,a0為零位輸出,a1-為傳感器的靈敏度,a2,a3,…,an為非線性項待定常數(shù),其數(shù)值由具體的傳感器的非線性特性決定。

但是在實際應用中,由于受到隨機變化量等因素的影響,

不可能達到理想的線性關系,所以需要設定一系列技術(shù)指標,來衡量一個傳感器檢測系統(tǒng)的靜態(tài)特性。常見的傳感器靜態(tài)特性指標有:線性度、靈敏度、遲滯、重復性、漂移、分辨

率、閾值。

?線性度:傳感器輸出量與輸入量之間的實際關系曲線偏離擬合直線的程度,其定義為全量程范圍內(nèi)實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。

?靈敏度:傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標,定義為輸出量的增量與引起該增量的相應輸入量的增量之比。

?遲滯:傳感器在輸入量由小到大(正行程)及輸入量由大到小(反行程)變化期間,其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象。對于同一大小的輸入信號,傳感器的正反行程輸出信號大小不相等,其差值就稱為遲滯差值。

?重復性:傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時,所得的特性曲線不一致的程度。

?漂移:在輸入量不變的情況下,傳感器輸出量隨時間變化的現(xiàn)象。產(chǎn)生漂移的原因一般有兩個:一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響,二是周圍環(huán)境(如溫度、濕度等)的影響。

?分辨率:當傳感器的輸入從非零值緩慢增加時,在超過某一增量后輸出會發(fā)生可觀測的變化,這個輸入增量就稱為傳感器的分辨率,即最小輸入增量。

?閾值:當傳感器的輸入從零值緩慢增加時,在達到某一值后輸出會發(fā)生可觀測的變化,這個輸入值就稱為傳感器的閾值。

(2)動態(tài)特性。

動態(tài)特性指的是傳感器對于隨時間變化的輸入信號的響應特性。在測量靜態(tài)信號時,線性測量系統(tǒng)的輸入輸出特性關系可以繪制為一條直線,即二者存在一一對應的關系。而

當傳感器的輸入信號是隨時間變化的動態(tài)信號時,就要求傳感器能夠?qū)崟r準確地測量出信號幅值的大小,無失真地再現(xiàn)被測信號隨時間變化的波形。輸入信號變化的快慢會影響傳

感器的跟蹤性,具體來說,就是輸入信號變化得愈快,傳感器的隨動跟蹤性能會逐漸下降。

?階躍響應(或瞬態(tài)響應)。階躍響應通常是利用輸入階躍信號來研究傳感器時域動態(tài)特性的,即輸入階躍信號時,傳感器的輸出響應可描述為傳感器在瞬變的非周期信號作用

下的響應特性。一個典型的階躍響應特性曲線如圖1-3所示,從圖中可以看出,針對該曲線的描述指標一般包括上升時間trs、響應時間tst、超調(diào)量M等。圖1-3階躍響應特性曲線

?頻率響應。當輸入信號為正弦信號時,傳感器的響應稱為頻率響應或穩(wěn)態(tài)響應,這種響應是指傳感器在振幅穩(wěn)定不變的正弦信號作用下的響應特性。在采用正弦輸入信號研

究傳感器或測量系統(tǒng)頻域動態(tài)特性時,通常采用幅頻特性和相頻特性來描述其動態(tài)特性,還有一個非常重要的指標是頻帶寬度(簡稱帶寬),定義為增益變化不超過某一規(guī)定分貝值的頻率范圍。

4.傳感器的應用

在當代社會發(fā)展方向下討論傳感器的應用,不能僅局限于傳統(tǒng)的應用場景和方法。傳感器也被廣泛用于物聯(lián)網(wǎng)領域,隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,其作用尤為重要。以“萬物互聯(lián)”

為目標的物聯(lián)網(wǎng),是對互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴展,代表著信息領域的發(fā)展與變革。傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)感知層最重要的技術(shù)組成部分,是系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸入口,是環(huán)境感知的基礎,其不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境、醫(yī)療等傳統(tǒng)領域具有巨大的應用價值,還將在更多新興領域體現(xiàn)出優(yōu)越性和重要性,研究發(fā)展前景廣闊。

與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)相比,物聯(lián)網(wǎng)的最大特征是,通過部署大量各種類型的傳感器設備,構(gòu)建一個強大的信息采集網(wǎng)絡,進而獲得不同的信息內(nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)一般可以分為三個層級:感知層、網(wǎng)絡層和應用層其中,感知層為物聯(lián)網(wǎng)的底層,負責數(shù)據(jù)的獲取和采集,是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)入口。感知層還會被細分為傳感器、信息傳輸節(jié)點和傳感器網(wǎng)關等結(jié)構(gòu),收集到的信息內(nèi)容和信息格式根據(jù)傳感設備類型具有較大的差異。

下面將從幾個典型的領域?qū)鞲衅鞯膽眠M行簡單

的介紹。

1)農(nóng)業(yè)領域主要應用的傳感器類型

傳感器技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一項重要研究內(nèi)容,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化、信息化都離不開傳感器技術(shù)的支持。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領域,目前使用的傳感器大致可以分為物理類傳感器、化學類傳感器和生物類傳感器三大類。

(1)物理類傳感器。

物理類傳感器的作用是感知被檢測對象的物理參數(shù)

(2)化學類傳感器。

化學類傳感器是利用材料對各種化學物質(zhì)的不同敏感程度,選用特定的敏感材料進行對化學物質(zhì)的感知,并將其濃度信息轉(zhuǎn)換為電信號進行檢測的儀器,這類傳感器可以模擬人類嗅覺和味覺器官功能,甚至感受人體器官不能識別的某些物質(zhì)信息。

(3)生物類傳感器。

生物體具有非常重要的生物物質(zhì)資源,如酶、抗體、組織、細胞等,利用這些生物物質(zhì)能夠有選擇性地分辨某些特定物質(zhì)。生物類傳感器是一種對生物物質(zhì)敏感并且可以將其濃度信息轉(zhuǎn)換為便于測量的電信號進行檢測的儀器,是基于生物電化學理論感知被檢測對象的生物信息變化的裝置,一般由分子識別模塊、理化轉(zhuǎn)換模塊及信號放大模塊組成。

2)工業(yè)領域主要應用的傳感器類型

有統(tǒng)計顯示,我國工業(yè)領域的傳感器應用占比較大,其中以汽車電子應用和通信電子應用最為典型。在工業(yè)自動化領域,傳感器作為機械的觸覺感知部件,是實現(xiàn)工業(yè)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。

3)工業(yè)機器人領域主要應用的傳感器類型

工業(yè)機器人是實現(xiàn)工作自動執(zhí)行的裝置,是工業(yè)智能制造系統(tǒng)中最為重要的智能設備,而工業(yè)機器人的傳感器是決定機器人性能水平的關鍵因素。不同于普通的工業(yè)傳感器,

工業(yè)機器人要求傳感器完成更為復雜且精準的動作,以此來彌補人工操作的弊端,因此對傳感器技術(shù)和智能處理技術(shù)的要求更高。

工業(yè)機器人的外部傳感器按照功能可以細分為:用于分辨不同材料、顏色等物體特征的視覺傳感器;用于感知物體形狀、軟硬程度等物理性質(zhì)的觸覺傳感器;用于實現(xiàn)機器人周圍空間的物體定位及空間形狀特征檢測的距離傳感器;

4)無人駕駛領域主要應用的傳感器類型

傳感器、導航系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)是無人駕駛汽車的三個重要組成部分,汽車中的傳感器就相當于人體的神經(jīng)感知系統(tǒng),可以起到感知、避障、導航、無線通信等作用。在這一領域使用較多的傳感器有視覺傳感器和雷達傳感器。

(1)視覺傳感器。

無人駕駛汽車中的視覺傳感器是無人駕駛汽車的重要信息來源,主要利用視覺采集設備獲取環(huán)境信息和彩色景象信息。

(2)雷達傳感器。

無人駕駛汽車中的雷達傳感器是另一種重要的信息獲取設備,而雷達信號(特別是激光雷達信號)因方向性強、測量精度高、抗干擾性強等優(yōu)勢,也被廣泛地應用在軍事領域,實現(xiàn)對飛機、導彈等移動目標的精準探測、跟蹤和識別,獲取重要的作戰(zhàn)信息。激光雷達的工作原理可以概括為:首先通過發(fā)射激光束照射探測目標,然后接收從目標反射回來的信號并與發(fā)射信號進行比較,最后通過進一步的分析和計算來獲取探測目標的位置、速度等關鍵信息。

一般可以將激光雷達分為單線和多線兩種:單線激光雷達通過發(fā)射激光束對某一區(qū)域進行掃描,并根據(jù)區(qū)域內(nèi)各點與掃描儀的相對位置,采用極坐標的形式表示實際測量值;多線激光雷達通過發(fā)射2條及以上(最多可發(fā)射64條)的激光束,在水平和垂直方向分別進行探測。與單線激光雷達相比,多線激光雷達因為具有一定的俯仰掃描角度,可以實現(xiàn)對探測“面”的掃描。但是,激光雷達也有一定的弊端,比如雷雨、大霧等特殊天氣情況將會嚴重影響測量性能,使激光雷達無法正常發(fā)揮作用。

5)在智能交通領域主要應用的傳感器類型

研究顯示,在智能交通領域?qū)⒍嗄繕死走_傳感器與圖像傳感器結(jié)合,可以在拍攝的單幅靜態(tài)圖片上同時顯示多輛車的速度、距離、角度等信息,實現(xiàn)對監(jiān)控道路車輛狀況的高

效獲取。除此之外,車流量雷達傳感器、2D/3D多目標跟蹤雷達傳感器等新型傳感器也在逐漸普及,為道路交通狀況實時感知及處理提供技術(shù)支撐,為交通的智能化監(jiān)管提供助力。

6)在智能家居領域應用的傳感器特點

眾所周知,實現(xiàn)家居智能化僅僅依靠智能手機和智能路由是遠遠不夠的,這兩種信息獲取渠道并不能準確呈現(xiàn)用戶的真實訴求,要想實現(xiàn)真正意義上的智能家居,還需要大量的傳感器作為支撐。

5.傳感器的發(fā)展

傳感器技術(shù)作為未來科技的核心技術(shù)之一,正在向著微型化、智能化、低能耗以及應用范圍廣泛化發(fā)展,概括起來主要體現(xiàn)為：

(1)自動校準。

(2)多通道協(xié)作感知。

(3)柔性化。

(4)精準感知。

(5)醫(yī)療應用

(6)低能耗。

(7)環(huán)境友好型。

(8)系統(tǒng)多樣化

1.3智能傳感器

1.3.1-智能傳感器簡介傳統(tǒng)意義上的傳感器,只能感受規(guī)定的被測量,然后按照一定規(guī)律將被測量信息轉(zhuǎn)換成便于測量的輸出信號。智能傳感器則不同,它自身帶有微處理器等具有信息監(jiān)測與信息處理功能的器件或裝置,這就是它與傳統(tǒng)傳感器最本質(zhì)的區(qū)別。

智能傳感器一般由傳感器模塊、嵌入式系統(tǒng)模塊、通信模塊和供電系統(tǒng)模塊組成(如圖1-4所示),其中嵌入式系統(tǒng)模塊是智能傳感器的核心部分,能夠?qū)鞲衅鳒y量的數(shù)據(jù)進行

計算、存儲、數(shù)據(jù)處理,還可以通過反饋回路對傳感器進行反饋調(diào)節(jié)。嵌入式系統(tǒng)可以充分發(fā)揮軟件功能來完成硬件設備難以完成的任務,從而在保證傳感器性能的前提下,大大降

低其工藝制造難度和制造成本。圖1-4智能傳感器組成框圖

智能傳感器概括起來主要具備以下幾個特征:

①能夠存取測量數(shù)據(jù),提高檢測可靠性;

②能夠測量復合參數(shù),擴展檢測范圍和類型;

③能夠校正補償測量值,提高檢測精確度;

④能夠排除外界干擾,有選擇性地測量,提高檢測魯棒性;

⑤能夠測量微小信號,提高檢測靈敏度;

⑥能夠滿足更多場景測量要求,豐富檢測功能;

⑦能夠感知狀態(tài),定位故障位置,實現(xiàn)自診斷;

⑧能夠利用數(shù)字通信接口,與計算機實現(xiàn)通信連接。

1.3.2智能傳感器應用

(1)航空航天。

智能傳感器可用于檢測航天飛機的使用情況,通過在艙身各關鍵部位安裝智能傳感器,匯總各路傳感器信息后利用中央傳感器發(fā)射電磁波信號,然后將接收到的信號轉(zhuǎn)換為

實時數(shù)據(jù)并傳輸?shù)奖O(jiān)管計算機中,計算機利用信號分析算法處理和分析該數(shù)據(jù)內(nèi)容并進行信息反饋,以這種方式實現(xiàn)對艙內(nèi)部署設施以及關鍵部件健康狀況的跟蹤監(jiān)測。

(2)海洋探測。

智能傳感器經(jīng)過對海洋觀測信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和處理等步驟,能夠測量并提供包括溫度、電導率、壓力、深度等各種海洋環(huán)境要素的原始數(shù)據(jù),以用于海洋科學研究和未來海洋資源的開發(fā)。

(3)軍事國防。

在軍用飛機、主戰(zhàn)坦克、船艦及地面戰(zhàn)場警戒系統(tǒng)、軍用機器人、軍事化學器材等領域,軍事傳感器都發(fā)揮著舉足輕重的作用。

(4)智慧農(nóng)業(yè)。

農(nóng)業(yè)項目大多是在田間進行的,因此對傳感器設備的校正工作難以進行,人工成本較高。應用于農(nóng)業(yè)領域的傳感器對數(shù)據(jù)穩(wěn)定性方面的要求相對較高,而智能傳感器的普及是

改變這一現(xiàn)狀最為有效的創(chuàng)新應用。

(5)工業(yè)自動化。

智能工業(yè)傳感器可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡或?qū)＜蚁到y(tǒng)建立起可被直接測量的已知指標及無法直接測量的未知指標之間的數(shù)學模型并進行計算,更加全面地推斷和預測產(chǎn)品的整體質(zhì)

量,解決了傳統(tǒng)傳感器的弊端,實現(xiàn)了對黏度、硬度、成分、味道等質(zhì)量指標的直接檢測,并完成了在線反饋控制,成為實現(xiàn)工業(yè)4.0的基礎和變革性力量。

(6)醫(yī)學領域。

智能傳感器在醫(yī)學領域也發(fā)揮了很重要的作用,應用主要集中在醫(yī)學圖像處理、臨床化學檢驗、生命體征參數(shù)監(jiān)護、疾病診斷與治療等方面,因為需要正確反映身體狀況,所以對傳感器精確度、可靠性、抗干擾性、體積大小都有很高的要求。

(7)智能家電。

智能家居是影響人類生活方式改變的重要模式之一,也是未來發(fā)展的一大趨勢,與之相關的智能家電產(chǎn)品將會成為很多家庭的必備產(chǎn)品。

(8)智能交通。

無人駕駛汽車的推廣和使用展現(xiàn)出對車輛駕駛方式的創(chuàng)新型變革,這離不開智能傳感器的輔助和推動。無人駕駛汽車的激光測距系統(tǒng)、攝像頭、雷達、慣性、車輪等部件/系統(tǒng)均安裝了智能傳感器,以實現(xiàn)精準的數(shù)據(jù)采集和策略制定。若能提高企業(yè)的成本控制能力,無人駕駛車輛的全面市場化或可實現(xiàn)。

1.3.3智能傳感器發(fā)展

1.智能傳感器發(fā)展現(xiàn)狀

1)專業(yè)化程度低

智能傳感器的設計研發(fā)涉及的專業(yè)領域廣泛,需要多門學科、理論、材料和工藝知識的全面融合,因此需要各行業(yè)專業(yè)性人才的參與,但是我國目前面臨著人才匱乏、研發(fā)成

本不足、企業(yè)惡性競爭等問題,在傳感器的一些共性關鍵技術(shù)研發(fā)方面尚未取得突破性進展。此外,由于我國相關企業(yè)技術(shù)實力較為落后,未能促使行業(yè)發(fā)展規(guī)范的形成,傳感器各

模塊產(chǎn)品不配套、不成系列,重復生產(chǎn)等現(xiàn)象頻發(fā),必然帶來產(chǎn)品性能的降低。

2)資金支持欠缺

智能傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量較高,人才、技術(shù)相對密集,開發(fā)成本也在一定程度上大于其他行業(yè)。而且,與同等高科技企業(yè)或項目相比,國家對智能傳感器產(chǎn)業(yè)的政策扶持力度仍需加強,多項產(chǎn)業(yè)政策扶持條件的適應性不夠,規(guī)模較小的企業(yè)難以獲得項目資金支持,稅費負擔也相對較重。這些企業(yè)長期受到進口產(chǎn)品的沖擊,不僅使市場公平性得不到保障,

而且競爭壁壘過高。

2.智能傳感器發(fā)展趨勢

1)數(shù)字化

智能傳感器是由一個或多個敏感元件、微處理器、外圍控制及通信電路、智能軟件系統(tǒng)結(jié)合的產(chǎn)物,兼具監(jiān)測、判斷、信息處理等功能。與傳統(tǒng)傳感器相比,智能傳感器有很多顯著優(yōu)點,如可以確定傳感器的工作狀態(tài),對測量數(shù)據(jù)進行自修正,減少環(huán)境因素(如溫度、濕度)引起的誤差,可以用軟件來解決硬件難以解決的問題,可以完成數(shù)據(jù)計算與處理工作等。．

2)微型化

智能傳感器中的微型傳感器是基于半導體集成電路技術(shù)發(fā)展的MEMS(MicroElectroMechani