我国传感器技术发展研究
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作者: 马爱霞 陈慧丽 齐仁龙
摘要: 本文通过对我国传感器发展现状进行的调查分析,指出了国内产品存在的主要问题,提出了相应的解决办法,并指出了我国传感器发展的方向。
关键词: 传感器技术现状发展方向
传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,目前主要用于检测电系统自身与操作对象、作业环境状态,为有效控制电子系统的运作提供必需的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展,电子信息种类日益繁多,信息传递速度日益加快,信息处理能力日益增强,相应的信息采集―传感技术将日益发展,传感器将无所不在。
一、我国传感器技术发展的现状
我国传感器行业发展迅速,传感器市场近些年一直持续增长,势头良好,主要应用于工业制造、汽车产品、电子通讯和专用设备,其中工业制造和汽车产品达到市场份额的三分之一。传感器给我国的迅速发展带来了无限商机,西门子、霍尼韦尔、凯乐、横河等传感器大企业纷纷进入我国市场,这为我国工业设备制造商和汽车制造业等传感器最终消费者带来了很大便利,但也对国内传感器行业施加了很大压力。
国内传感器产品存在的主要问题是:品种少,质量较差;制造工艺技术相对落后;生产企业不掌握先进的核心制造技术;高性能传感器的科研成果转化率较低。大力发展新型传感器已在行业内开展多年,但新型传感器的产业化速度慢仍困扰着众多传感器企业。产品更新换代是行业持续发展的源泉,传感器正向更多领域拓展,这些领域不断增长的需求,要求新型传感器产品不断涌现。网络的应用,IT业的迅速发展,对传感器新品提出了更多要求,适应于不同行业的传感器的研发要跟上市场潮流,并创造出新的需求。国内传感器企业只有使传感器应用更广泛,产品不断更新,更好地适应市场需求,才能获得新的增长点。
二、我国传感器技术的发展方向
为使我国的传感器技术更快地发展,针对以上存在的问题,我们必须加强技术研究和引进先进设备,以提高整体水平。传感器技术今后的发展方向可有以下几个:
(一)加速开发新型敏感材料。传感器材料是传感器技术的重要基础,随着材料科学的进步,通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科,各种新技术的互相渗透和综合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。例如用高分子聚合物薄膜制成温度传感器,光导纤维能制成压力、流量、温度、位移等多种传感器,用陶瓷制成压力传感器。
(二)向高精度发展。各种电子器件都需要高灵敏传感器。例如,在数码相机或手机中,要求微型的传感器芯片能够在很短的时间里处理所拍摄的照片,并且达到高清晰的视频标准。新的传感器将会有一个更快的微处理器,它可以消除在自动拍摄过程中捕获图像时产生的延迟。传感器将会有更快的捕获率和更高的分辨率,能够在照相机中整合更多的功能,其中包括稳定性、更快地自动聚焦、高品质数字放大和录制高清晰视频等。国内传感器企业应研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器,以确保生产自动化的可靠性。
(三)向微型化发展。微传感器是在微机械电子系统技术基础上发展起来的一类新型传感器。微传感器具有体积小、重量轻、易于批量生产、成本低等特点,就当前技术发展的情况来看,微型传感器已经对航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响。许多常规传感器不能胜任的工作,使用微传感器可以很好地完成。
(四)向智能化数字化发展。智能化传感器是指那些装有微处理器的,不但能够执行信息处理和信息存储,而且能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统。这一类传感器相当于微型机与传感器的综合体,其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备。一个通用的检测仪器通常只能用来探测一种物理量,其信号调节是由那些与主探测部件相连接着的模拟电路来完成的;但智能化传感器却能够实现所有的功能,而且其精度更高,价格更便宜,处理质量也更好。
(五)向无线网络化发展。无线传感器网络是新兴的通信应用网络,综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,通过嵌入式系统对信息进行处理,并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端,从而真正实现无处不在的计算理念。无线传感器网络主要组成部分就是一台个传感器体积小巧的节点。这些节点可以感受温度的高低、湿度的变化、压力的增减、噪声的升降,每一个节点都是一台可以进行快速运算的微型计算机,它们将传感器收集到的信息转化成为数字信号进行编码,然后通过节点与节点之间自行建立的无线网络发送给具有更大处理能力的服务器。
三、结语
传感器行业的发展已经进入了一个新的时代,网络传感器、生物传感器、纳米传感器等更尖端的传感器已进入国内市场,进入我们的生活。随着CAD技术、MEMS技术、信息理论及数据分析算法的继续向前发展,未来的传感器系统必将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能,最终发展到具有创造力。在新的世纪里,面貌一新的传感器将发挥更大的作用。
参考文献:
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(作者马爱霞系武汉大学2008级在读硕士研究生)
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