傳感器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

傳感器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)傳感器的技術(shù)包括研究、設(shè)計(jì)、試制、生產(chǎn)、檢測(cè)和應(yīng)用傳感器技術(shù)是現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)，是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一，其水平高低是衡量一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。傳感器產(chǎn)業(yè)也是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的具有發(fā)展前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，它以其技術(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。傳感器技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)是：基礎(chǔ)、應(yīng)用兩頭依附；技術(shù)、投資兩個(gè)密集；產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)兩大分散.1.基礎(chǔ)、應(yīng)用兩頭依附

基礎(chǔ)依附是指?jìng)鞲衅骷夹g(shù)的發(fā)展依附于敏感機(jī)理、敏感材料、工藝設(shè)備和計(jì)測(cè)技術(shù)這四塊基石。敏感機(jī)理千差萬別，敏感材料多種多樣，工藝設(shè)備各不相同，計(jì)測(cè)技術(shù)大相徑庭，沒有上述四塊基石的支持，傳感器技術(shù)難以為繼。

應(yīng)用依附是指?jìng)鞲衅骷夹g(shù)基本上屬于應(yīng)用技術(shù)，其開發(fā)多依賴于制成檢測(cè)裝置和自動(dòng)控制系統(tǒng)加以應(yīng)用，才能真正體現(xiàn)出它的高附加效益并形成現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)。也即發(fā)展傳感器技術(shù)要以市場(chǎng)為導(dǎo)向，實(shí)行需求牽引。2.技術(shù)、投資兩個(gè)密集

技術(shù)密集是指?jìng)鞲衅髟谘兄坪椭圃爝^程中技術(shù)的多樣性、邊緣性、綜合性和技藝性。它是多種高技術(shù)的集合產(chǎn)物。由于技術(shù)密集也自然要求人才密集。

投資密集是指研究開發(fā)和生產(chǎn)某一種傳感器產(chǎn)品要求一定的投資強(qiáng)度，尤其是在工程化研究以及建立規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)線時(shí)，更要求較大的投資。3.產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)兩大分散

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的兩大分散是指?jìng)鞲衅鳟a(chǎn)品門類品種繁多,其應(yīng)用滲透到各個(gè)產(chǎn)業(yè)部門.它的發(fā)展既有各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動(dòng)力，又強(qiáng)烈地依賴于各產(chǎn)業(yè)的支撐作用。只有按照市場(chǎng)需求，不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，才能實(shí)現(xiàn)傳感器產(chǎn)業(yè)的全面、協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展。傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀傳感器的發(fā)展有近兩百年的歷史，近二十年來發(fā)展十分迅速，目前，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前全世界約有40個(gè)國(guó)家從事傳感器的研制、生產(chǎn)和開發(fā)，研發(fā)機(jī)構(gòu)6000余家.其中以美、日、俄等國(guó)實(shí)力較強(qiáng)，美、日、俄等國(guó)建立了包括物理量、化學(xué)量、生物量三大門類的傳感器產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品20000多種，大企業(yè)的年生產(chǎn)能力達(dá)到幾千萬支到幾億支。我國(guó)傳感器行業(yè)始于五十年代，但直到1986年“七五”開始才正式將傳感器技術(shù)列入國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，投入了以機(jī)械、力敏、氣敏、濕敏、生物敏為主的五大敏研究。目前有1680多家傳感器研發(fā)機(jī)構(gòu)，產(chǎn)品約6000種，年產(chǎn)量13.2億多支，其中約有1／2產(chǎn)品銷往國(guó)外。銷售總額將達(dá)約120億元。我國(guó)傳感器行業(yè)發(fā)展迅速，傳感器市場(chǎng)近些年一直持續(xù)增長(zhǎng)，勢(shì)頭良好，主要應(yīng)用于工業(yè)制造、汽車產(chǎn)品、電子通訊和專用設(shè)備，其中工業(yè)制造和汽車產(chǎn)品達(dá)到市場(chǎng)份額的三分之一。傳感器給我國(guó)的迅速發(fā)展帶來了無限商機(jī)，西門子、霍尼韋爾、凱樂、橫河等傳感器大企業(yè)紛紛進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，這為我國(guó)工業(yè)設(shè)備制造商和汽車制造業(yè)等傳感器最終消費(fèi)者帶來了很大便利，但也對(duì)國(guó)內(nèi)傳感器行業(yè)施加了很大壓力。國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)品存在的主要問題是：品種少，質(zhì)量較差；制造工藝技術(shù)相對(duì)落后；生產(chǎn)企業(yè)不掌握先進(jìn)的核心制造技術(shù)；高性能傳感器的科研成果轉(zhuǎn)化率較低。傳感器產(chǎn)業(yè)在科技投入(經(jīng)費(fèi)、高級(jí)人才資源)、產(chǎn)業(yè)環(huán)境以及科技實(shí)力(專利件數(shù)、新品開發(fā)周期、關(guān)鍵材料與零組件、量產(chǎn)能力)三大方面的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力遠(yuǎn)低于美國(guó)、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家。。

許多自動(dòng)化方面的專家呼吁：目前系統(tǒng)越來越復(fù)雜，自動(dòng)化已經(jīng)陷入低谷，其主要原因之一是傳感技術(shù)落后，一方面表現(xiàn)為傳感器在感知信息方面的落后；另一方面也表現(xiàn)為傳感器自身在智能化和網(wǎng)絡(luò)方面的落后。

世界許多發(fā)達(dá)國(guó)家都在加快對(duì)傳感器新技術(shù)的研究與開發(fā)，并且都已取得極大的突破。如今傳感器新技術(shù)的發(fā)展，主要有以下幾個(gè)方面：傳感器的發(fā)展趨勢(shì)1．開發(fā)新型傳感器2．開發(fā)新材料3．新工藝的采用4．集成化、多功能化5．智能化前言6(趨勢(shì))

開發(fā)新型傳感器開發(fā)新材料新工藝的采用集成化、多功能化智能化開展基礎(chǔ)研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，開發(fā)傳感器的新材料和新工藝；實(shí)現(xiàn)傳感器的集成化與智能化1．開發(fā)新型傳感器傳感器的工作機(jī)理是基于各種效應(yīng)和定律，由此啟發(fā)人們進(jìn)一步探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器件，這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。世界各國(guó)都在物性型傳感器方面投入大量人力、物力加強(qiáng)研究，從而使它成為一個(gè)值得注意的發(fā)展動(dòng)向。新型傳感器包括：①采用新原理；②填補(bǔ)傳感器空白；③仿生傳感器等方面。它們之間是互相聯(lián)系的。2．開發(fā)新材料傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，由于材料科學(xué)的進(jìn)步，人們?cè)谥圃鞎r(shí)，可任意控制它們的成分，從而設(shè)計(jì)制造出用于各種傳感器的功能材料。用復(fù)雜材料來制造性能更加良好的傳感器是今后的發(fā)展方向之一。（1）半導(dǎo)體敏感材料（2）陶瓷材料（3）磁性材料（4）智能材料如，半導(dǎo)體氧化物可以制造各種氣體傳感器，而陶瓷傳感器工作溫度遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體，光導(dǎo)纖維的應(yīng)用是傳感器材料的重大突破，用它研制的傳感器與傳統(tǒng)的相比有突出的特點(diǎn)。有機(jī)材料作為傳感器材料的研究，引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的極大興趣。3．新工藝的采用

在發(fā)展新型傳感器中，離不開新工藝的采用。新工藝的含義范圍很廣，這里主要指與發(fā)展新型傳感器聯(lián)系特別密切的微細(xì)加工技術(shù)。該技術(shù)又稱微機(jī)械加工技術(shù)，是近年來隨著集成電路工藝發(fā)展起來的，它是離子束、電子束、分子束、激光束和化學(xué)刻蝕等用于微電子加工的技術(shù)，目前已越來越多地用于傳感器領(lǐng)域。例如利用半導(dǎo)體技術(shù)制造出壓阻式傳感器，利用薄膜工藝制造出快速響應(yīng)的氣敏、濕敏傳感器，日本橫河公司利用各向異性腐蝕技術(shù)進(jìn)行高精度三維加工，在硅片上構(gòu)成孔、溝棱錐、半球等各種開頭，制作出全硅諧振式壓力傳感器。4．集成化、多功能化同一功能的多元件并列化，即將同一類型的單個(gè)傳感元件用集成工藝在同一平面上排列起來，如CCD圖像傳感器。多功能一體化，即將傳感器與放大、運(yùn)算以及溫度補(bǔ)償?shù)拳h(huán)節(jié)一體化，組裝成一個(gè)器件。把多個(gè)功能不同的傳感元件集成在一起，除可同時(shí)進(jìn)行多種參數(shù)的測(cè)量外，還可對(duì)這些參數(shù)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行綜合處理和評(píng)價(jià)，可反映出被測(cè)系統(tǒng)的整體狀態(tài)。為同時(shí)測(cè)量幾種不同被測(cè)參數(shù)，可將幾種不同的傳感器元件復(fù)合在一起，作成集成塊。例如一種溫、氣、濕三功能陶瓷傳感器已經(jīng)研制成功。5．智能化對(duì)外界信息具有檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷、自診斷和自適應(yīng)能力的集成一體化多功能傳感器，這種傳感器具有與主機(jī)互相對(duì)話的功能，可以自行選擇