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1、现代信息技术的三大基础是信息采集（即传感器技术）、信息传输（通信技术）和信息处理（计算机技术）。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，近百年来，传感器的发展大致经历了以下三个阶段；（1）传统的分立式传感器（含敏感元件）；（2）模拟集成传感器；（3）智能传感器。目前，国际上新型传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。一 传感器的分类1.传统的分立式传感器 该类传感器是用非集成化工艺制造的，仅具有获取信号的功能。2. 模拟集成化传感器 集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成传感器。模拟集成传感器是在20世纪80年代问世的，它是将传感器集成在一个芯片上
2、、可完成测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成传感器的主要特点是功能单一（仅测量某一物理量）、测量误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测量、控制，不需要进行非线性校准，外围电路简单。3. 智能传感器（Intelligent Sensor） 智能传感器（亦称数字传感器）是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶。目前，国际上已开发出多种智能传感器系列产品。智能传感器内部都包含传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器（cpu）、随机存取存储器（RAM）和只读存
3、储器（ROM）。智能传感器的特点是能输出测量数据及相关的控制量，适配各种微控制器（MCU）；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。二 传感器的发展趋势科技以人为本，传感器的发展将依照现在及未来的需求向着更好地为人类服务的方向发展。传感器在未来的发展有几个大方向。1.智能化由于集成电路和芯片技术的发展，传感器装有微处理器，除执行信息处理和信息存储，还能够进行逻辑思考和对特殊情况作出判断并进行处理。当前的智能化传感器通常是融入一个或多个敏感元件、精密模拟电路、数字电路、微处理器（MCU）、通讯接口、智能软件，并将着一系列的硬件集成在一个封装组件内。智能
4、化传感器在传输接口上满足IEEE145协议，这使得传感器具备数据采集、数据处理、数据存储、自诊断、自补偿、在线校准、逻辑判断、双向通讯、数字输出/模拟输出等功能，极大地提高了传感器的准确度、稳定性和可靠性。由于采用标准的数字接口，智能化传感器有着很强的互换性和兼容性。智能化传感器相对普通传感器的优势是不容质疑的，相信在未来智能化的传感器将会越走越远。2.多功能化传感器伊始只是对单一量的测量，在众多领域中单一的量不能准确客观地反映客观事物和环境。这就要求传感器对多种量进行测量。由若干种敏感元件组成的多功能传感器兼具新一代的探测功能，它可以同时测量多种数值，从而对被测量体变化的测量更加精准。这种多
5、功能的传感器应用范围更广泛。3.无线网络化随着通讯技术的发展、无线技术的广泛应用，无线技术也应用到传感器技术中来。比如水文观测中通过传感器收集到水文的信息，然后通过无线技术发送到集中控制平台，这样我们就可以在控制平台上监测到各个点的水文信息。在航天技术中我们通过卫星把传感器的采集数据发回地面，从而了解到到太空中的各种情况。4.微型化由于计算机技术的发展，辅助设计（CAD）技术和集成电路技术迅速发展，微机电系统（MEMS）技术应用于传感器技术，从而引发了传感器微型化。目前，几乎所有的传感器都在脱离传统的结构化生产设计，向基于计算机辅助设计（CAD）的模拟式工程化设计转变，从而体积越来越小，功能越
6、来越强大，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。5.仿生学的应用仿生学的发展也促进了传感器的发展，这是一个新的发展方向。在2002年美国空军通过对毒蛇的仿生学研究开发微热型传感器。这种微热型传感器像毒蛇的热感系统一样，可以感知任何环境温度的变化。科技不是孤立的，一项技术的发展必定促进其他技术的发展。传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的，世界各国都十分重视这一领域的发展。相信在不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。三 智能传感器的功能和特点1. 智能传感器的功能 智能传感
7、器一般都有下列全部或部分功能：a.具有自校零、自标定、自校正；b.具有自动补偿功能；c.能够自动采集数据，并对数据进行预处理；d.能够自行进行检验、自选量程、自寻故障；e.具有数字存储、记忆与信息处理功能；f.具有双向通讯、标准化数字输出或符号输出功能；g.具有判断、决策处理能力。2. 智能传感器的特点与传统的传感器相比，智能传感器的特点是：a.精度高 智能传感器有多项功能来保证它的高精度，如；通过自动校零去除零点误差；与标准参考基准实时对比以自动进行整体系统标定；自动进行整体非线形等系统误差的校正；通过对采集的大量数据的统计处理以消除偶然误差的影响；从而保证了智能传感器具有高精度。b.高可靠
8、性与高稳定性 智能传感器能自动补偿因工作条件与环境参数发生变化后引起系统特性的漂移，比如：温度变化而产生的零点和灵敏度的漂移；在当被测参数变化后能自动改换量程；能实时自动进行系统的自我检验，分析、判断所采集的数据的合理性，并给出异常情况的应急处理（报警或故障提示）。因此，有多项功能保证了智能传感器的高可靠性与高稳定性。c.高信噪比与高分辨率 由于智能传感器具有数据存储、记忆与信息处理功能，通过软件进行数字滤波、相关分析等处理，可以去除输入数据中的噪声，将有用的信号提取出来；通过数据融合、神经网络技术，可以消除多参数状态下交叉灵敏度的影响，从而保证在多参数状态下对特定参数测量的分辨能力，故智能传
9、感器具有高的信噪比与分辨率。d.强的自适应性 由于智能传感器具有判断、分析和处理功能，它能根据系统工作情况决策各部分的供电情况、与上位计算机数据传输速率，使系统工作在最优低功耗状态和优化的传输速率。e.高的性能价格比 智能传感器所具有的上述高性能，不是象传统传感器技术那样为追求传感器本身的完善，对传感器的各个环节进行精心设计与调试、进行“手工艺品”式的精雕细琢来获得，而是通过与微处理器/计算机相结合，采用廉价的集成电路工艺和芯片以及强大的软件来实现的。所以具有高的性价比。四 智能化设计智能化设计是传感器传统设计理念中的一次革命，是世界传感器的发展趋势.传感器的智能化和任何其他事物一样有它的必然
10、性，传感器：作为信息系统的最前端，它的特性好坏、输出信息的可靠性对整个系统质量至关重要，但是长期以来与计算机技术的飞速发展相比传感器技术前进的步伐明显落后，由于采用传统的传感器技术设计和生产，使得传感器的性价比很低，据有关资料介绍，从1970年到1990年计算机的性价比提高了1000倍，而传感器的性价比只提高了3倍。然而，传统传感器技术已达到了技术极限，它的性价比不可能再有大幅度的提高。另外它在以下几个方面存在着严重的不足： 输入输出特性存在非线性，且随时间漂移； 参数易受环境条件变化的影响； 信噪比低，易受噪声干扰； 存在交叉灵敏度，选择性、分辨率不高。随着工农业生产和科技事业的发展不仅对传
11、感器的性能要求越来越高，而且对它的数量要求也越来越大，再用传统的方法设计和用作坊式的手工操作为主的生产，质与量均满足不了需求。一方面传感器大量的使用要求把传感器的成本降下来，另一方面传感器在各个领域的使用又要求把性能提上新台阶。只有智能传感器才能满足上述两方面的要求。现代传感器技术的发展趋势随着科学技术的发展，传感器技术发展的趋势将是开发新材料与传感器智能化发展相结合。1、新材料开发传感器材料是传感器技术的重要基础, 是传感器技术升级的重要支撑。随着材料科学的进步,传感器技术日臻成熟,其种类越来越多,除了早期使用的半导体材料、陶瓷材料以外,光导纤维以及超导材料的开发,为传感器的发展提供了物质基
12、础。例如,根据以硅为基体的许多半导体材料易于微型化、集成化、多功能化、智能化,以及半导体光热探测器具有灵敏度高、精度高、非接触性等特点,发展红外传感器、激光传感器、光纤传感器等现代传感器;在敏感材料中,陶瓷材料、有机材料发展很快,可采用不同的配方混合原料,在精密调配化学成分的基础上,经过高精度成型烧结,得到对某一种或某几种气体具有识别功能的敏感材料,用于制成新型气体传感器。此外,高分子有机敏感材料,是近几年人们极为关注的具有应用潜力的新型敏感材料,可制成热敏、光敏、气敏、湿敏、力敏、离子敏和生物敏等传感器。传感器技术的不断发展,也促进了更新型材料的开发,如纳米材料等。美国NRC公司已开发出纳米
13、ZrO2 气体传感器,控制机动车辆尾气的排放,对净化环境效果很好,应用前景比较广阔。由于采用纳米材料制作的传感器,具有庞大的界面,能提供大量的气体通道,而且导通电阻很小,有利于传感器向微型化发展，随着科学技术的不断进步将有更多的新型材料诞生。2、智能化发展80 年代发展起来的智能化传感器是微电子技术、微型电子计算机技术与检测技术相结合的产物，具有测量、存贮、通信、控制等特点。智能化传感器一般主要由主传感器、辅助传感器及微机硬件系统三大部分构成。也就是说,智能化传感器是一种带有微处理器的传感器,它兼有检测判断和信息处理功能。例如美国霍尼尔公司的ST - 3000 型传感器,是一种能够进行检测和信
14、号处理的智能传感器,具有微处理器和存贮器功能,可测量差压、静压及温度等。又如一典型智能化压力传感器,其中主传感器为压力传感器,它的作用是用来测量被测压力参数的。20 多年来,智能化传感器有了很大的发展。近年来,智能化传感器开始同人工智能相结合,创造出各种基于模糊推理、人工神经网络、专家系统等人工智能技术的高度智能传感器,称为软传感器技术。它已经在家用电器方面得到利用,相信未来将会更加成熟。智能化传感器是传感器技术未来发展的主要方向。在今后的发展中,智能化传感器无疑将会进一步扩展到化学、电磁、光学和核物理等研究领域。我国的传感器行业经过近十年的引进、消化、吸收，现已形成一定规模的传感器生产能力。
15、据有关部门统计全国敏感元件与传感器产品生产能力已超过亿只，总产量约1.5亿只，总产值约4亿元，总销售额3亿元左右。但是，与发达国家相比还有很大差距，主要表现在产品的质量、生产规模、市场开发、销售等方面。我国敏感元件与传感器的科研开发水平约落后发达国家510年；生产技术约落后1015年。进入21世纪，世界传感器市场将迅速发展。由1993年的130亿美元，发展到2000年后，市场规模将达343亿美元。其中，以半导体传感器为主流的各类固态传感器增长幅度很大，年增长率高达20以上；微传感器、微执行器约占总市场的40。据估计到2010年，我国敏感元件与传感器的科研生产综合实力将得到大幅度增强，传感器的总
16、体研究水平将达到国际21世纪初水平，与国外差距缩短为35年。我们必须抓住机遇大幅度增强我国传感器研制和生产的综合实力，建立智能传感器高新技术产业，跟踪国际上发展的前沿技术，加强预研，突破关键技术，使产品质量、价格达到或接近国际同类产品水平。1.3传感器技术的作用和地位当今社会的发展,就是信息社会的发展。早在20世纪80年代,美国就认为世界已进入传感器时代,日本也将传感器技术列为十大技术之首。我国将传感器技术列为国家八五重点科技攻关项目,建成了“传感器技术国家重点实验室”、“微纳米国家重点实验室”、“国家传感器工程中心”等研究开发基地。而且MEMS、MOEMS等研究项目列入了国家高新技术发展重点。传感器产业已被国内外公认为是具有发展前途的高技术产业,它以其技术含量高、经济效益好、渗透力强、市场前景广等特点为世人所瞩目。2传感器技
