传感技术的发展

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1、传感技术的发展传感器相当于人的耳朵。智能传感器就是相当于人的大 脑+耳朵。应用十分广泛。它是名副其实的朝阳产业，即使在国际金融危机蔓延的 2008 年，我国传感器市场仍然有逆势增长 20%以上的良好表 现。传感器产业以其技术含量高、经济效益好、渗透能力强、 市场前景广等特点为世人瞩目。我国传感器行业发展落后，国内传感器需求，尤其是高端 需求严重依赖进口，国产化缺口巨大，目前传感器进口占比 80%，传感器芯片进口占比达 90%。国产化需求迫切。一、世界传感器技术的发展20 世纪中期传感器技术才刚刚问世。据统计，目前全世界大约有个 40 国家从事传感器的研 制、开发和生产，研发机构多达 600 余

2、家，其中以美、德、 日、俄等国实力较强。国外在传感器的研究、开发、生产的 应用方面发展速度十分迅速，其主要表现为：一是十分重视对传感器技术开发与研究：例如：美国霍 尼威尔公司其固态传感器发展中心每年用于研究设备的投 资就高达 5000 万美元或更多，并且大约每隔三年左右就会 更新其中大部分仪器设备。二是重视传感器制作工艺的研究：其实传感器的原理不 难、也不保密，而最保密的是传感器的工艺，国外的传感器 公司普遍不惜重金加强对工艺研究，依靠工艺突破来保持其 技术的领先。三是重视质量管理与市场分析。 从目前各类传感器的 应用领域范围和市场销售增长情况可以预测出：在未来 10 年甚至更长的时间，智能传

3、感技术、光纤传感技术、气体传 感技术及无线传感技术仍将是传感器领域的发展重点，而且 其应用将渗透各个领域。二、国内传感器技术的现状在我国，传感器技术的研发起步较发达国家晚，我国 在传感器技术领域和其他发达国家相比，落后 10 年，而在 生产成品的技术上更是落后 15 年以上。从总体上来看，我 国的传感器技术还是很难适应我国现有的科技与经济发展 速度，我国常用的传感器，无论在识别系统还是在信号处理 上，仍以主要国外进口产品为主。传感器技术的突破是中国 制造向中国智造转变最重要的瓶颈。三、几种具有代表性的新型传感器（一）化学传感器化学传感器（chemical sensor ）是对各种化学物质敏感

4、并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。对比于人的感觉 器官，化学传感器大体对应于人的嗅觉和味觉器官，分为气 体传感器、湿度传感器、离子传感器等几种类型。化学传感 器必须具有对待测化学物质的形状或分子结构选择性俘获 的功能（接受器功能）和将俘获的化学量有效转换为电信号 的功能（转换器功能）。它主要应用范围非常的广泛在，工 农业生产、家庭安全、环境监测、能源、医疗卫生等领域都 有重要的应用。化学传感器未来发展重点是深入研究有机、 无机生物类化学传感器的工作原理，提高敏感材料功能设计 能力，通过灵活应用微机械加工技术、敏感膜修饰技术、微 电子技术、光纤技术、生物工程技术等，可使传感器性能达 到最优化

5、。（二）智能传感器与仿真智能传感器系统是一门现代综合技术，是当今世界正在 迅速发展的高新技术，至今还没有形成规范化的定义。所谓智能式传感器就是一种带行微处理机的，兼有信息检测、信 息处理、信息记忆、逻辑思维与判断功能的传感器。（三）无线传感器无线传感器网络是大量的静止或者移动的传感器以自组 织的方式构成无线传感器网络节点，由随机分布的集成有传 感器、数据处理单元和通信模块的微型节点，通过自组织的 方式构成网络。四、传感器的应用传感器应用于国民经济、人们生活的方方面面。作为 是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受 到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信 息输出，以满足

6、信息的传输、处理、存储、显示、记录和控 制等要求。（一）在医疗设备方面。专用设备主要包括医疗、环保、气象等领域应用的专业 电子设备。目前医疗领域是传感器销售量巨大、利润可观的 新兴市场。（二）在交通产品方面。在汽车、高铁、轮船等。如：目前一辆普通家用轿车上 大约安装几十到近百只传感器，而要求传感器件向小型化、 低成本和高可靠性方向发展。（三）在通信产品方面。手机产量的大幅增长及手机新功能的不断增加给传感器市场带来机遇与挑战，彩屏手机和摄像手机市场份额不断 上升增加了传感器在该领域的应用比例。此外，应用于集团 电话和无绳电话的超声波传感器、用于磁存储介质的磁场传 感器等都将出现强势增长。（四）家

7、用电器方面。洗衣机、电视机、微波炉等。（五）信息产品方面。未来的网络计算机VR虚拟现实、增强现实用设备等。（六） 军用产品方面。 雷达、潜艇、卫星等。以上几个方面是传感器应用最多的，传感器也主要销售 在这些行业，但是随着传感器的发展，很多行业也在积极开 发利用传感器，比如一些消费行业，如鞋子上安装跑步传感 器，护腕上安装脉搏传感器等。很多新型的传感器都在广泛 的被开放利用。五、发展趋势及应用前景当今传感器技术的研究与发展，特别是基于光电通信和生 物学原理的新型传感器技术的发展，已成为推动国家乃至世界 信息化产业进步的重要标志与动力。基于光电通信和生物学原 理的新型传感器技术,其应用仿生学、传感

8、器学、计算科学原 理作为仿生传感器的基础获得了突破性的发展，生物传感器它 着眼于保健、环境、衣业和食品工业的检测的需求，是一门跨 学科的科学。根据对国内外传感器技术的研究现状的分析以及对传感 器各性能参数的理想化要求，例如高精度、高灵敏度、抗老化、 低成本、无迟滞性等等。现代传感器技术的发展趋势我们可以 从四个方面进行分析与概括：一是开发新材料、新工艺和开发新型传感器。随着超导材 料、光导纤维的研发应用，凭借人工智能材料感知、识别、判 断的功能优势，将这些新材料应用到新型传感器的研究中已经 为可能；二是实现传感器的多功能、高精度、集成化和智能化。同 样功能的传感器进行集成化，从而使对一个点的测

9、量变成了对 一个平面和空间的测量，大大提高了效率，可利用半导体技术， 把传感器的所有组成部分集成化，也可以把传感器和后续电路 集成化，从而减少干扰，提高灵敏度，实现传感器的生产自动 化。而多功能是指“一器多能”，即一个传感器可以检测两个 或两个以上的参数。这样可大大节省工程成本，并使项目复杂 度降低，提高了工作效率；三是实现传感技术硬件系统与元器件的微小型化。微小型 化是今后传感器元件发展的主要趋势，目前我们可以利用集成 电路微小型化的经验，将传感技术硬件系统进行微小型化，这 样不仅能提高传感器的可靠性、工作效率、处理速度、工作质 量还能降低传感器地研制成本，节约资源，减少碳排放，从而 减少对环境地污染。这种充分利用已有微细加工技术与装置的 做法已经取得巨大的效益、极大地增强了市场竞争力；四是通过传感器与其它学科的交叉整合，实现无线网络 化。 无线传感器是传感器技术发展的另一个重要的方向， 无 线传感器具有无线通信的能力和计算能力，这能够满足使用者 的任何需求，通过利用微传感器与微机械、通信、自动控制、 人工智能等多学科的综合技术，实现传感器的无线网络化，这 种类型的传感器可以适应各种复杂的工作环境，为使用者提供 最大限度地帮助。传感器发展前景和应用领域正在不断扩大，无论是 自动化产业还是智慧城市建设，包括物联网发展趋势等，都在 向人们昭示着传感器产业将迎来多么辉煌的发展。