中國(guó)傳感器的發(fā)展趨勢(shì)

　　摘 要： 傳感器技術(shù)作為信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)之一，是當(dāng)前各大國(guó)家競(jìng)相發(fā)展的高技術(shù)，隨著科技的發(fā)展，傳感器在實(shí)際生活中的應(yīng)用也越來(lái)越被人們所認(rèn)知。在信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱中，傳感器作為神經(jīng)觸角，通訊技術(shù)作為神經(jīng)中樞，計(jì)算機(jī)技術(shù)作為大腦構(gòu)成了一個(gè)完整的神經(jīng)體系，這一體系的完善將更好地為人類(lèi)服務(wù)，也將應(yīng)用于各行各業(yè)。
　　關(guān)鍵詞： 傳感器 發(fā)展歷史 發(fā)展趨勢(shì)
　　
　　一、引言
　　在當(dāng)前信息化社會(huì)中，幾乎所有的高科技行業(yè)都離不開(kāi)傳感器的信息采集技術(shù)支持。為了能將傳感器更好的支持各個(gè)行業(yè)，21世紀(jì)的傳感器必須具有微型化、智能化、高靈敏化、多功能化、數(shù)據(jù)上行通用化和網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)良特征。
　　二、傳感器的定義
　　傳感器（Transducer/Sensor）是一種物理裝置，能夠探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置。
　　傳感器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。”［１］
　　通過(guò)以上定義，我們可以得出以下釋義：（1）傳感器是測(cè)量裝置，能夠?qū)y(cè)量標(biāo)的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；（2）傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)是多樣的，可以是物理量，也可以是化學(xué)量、生物量，等等；（3）傳感器的輸出量是某種物理量，這種物理量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等。［2］
　　三、傳感器的發(fā)展歷史回顧
　　美國(guó)在上世紀(jì)80年代就聲稱(chēng)世界8f3ecd1edb68cc35ca3865c4071f5f77a33ec4484076ba8c062f901f471e06ea已經(jīng)進(jìn)入傳感器時(shí)代。美國(guó)的傳感器走先軍工后民用、先發(fā)展后普及的路線，這種模式耗資巨大，發(fā)展速度慢，但是掌握核心技術(shù)。日本也把傳感器技術(shù)排在十大技術(shù)之首。日本的傳感器發(fā)展路線是先普及后提高，由引進(jìn)、消化、仿制到自行改進(jìn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的路子，這種模式耗資少，能夠及時(shí)推廣和應(yīng)用傳感器技術(shù)，但是缺乏對(duì)核心技術(shù)的掌握。
　　我國(guó)在20世紀(jì)60年代就開(kāi)始涉足傳感器制造業(yè)，但國(guó)內(nèi)傳感器發(fā)展水平較國(guó)外相差甚遠(yuǎn)，與先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)在科研上要落后10年，在生產(chǎn)技術(shù)上要落后15年。中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)的彭瑜先生認(rèn)為：“主要是技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，研究水平不高，缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。”我國(guó)從事傳感器研制生產(chǎn)的企業(yè)、單位有1688家，但研制、生產(chǎn)綜合實(shí)力較強(qiáng)的骨干企業(yè)較少，僅占總數(shù)的10%左右。我國(guó)目前很多企業(yè)都是引用國(guó)外的芯片加工，自主研發(fā)的產(chǎn)品少之甚少，自主創(chuàng)新能力非常薄弱。甚至許多企業(yè)僅停留在代理國(guó)外產(chǎn)品的水平上。
　　國(guó)外有傳感器專(zhuān)家這樣評(píng)述傳感器：“征服了傳感器就等于征服了科學(xué)技術(shù)。”鄧小平說(shuō)：“科技是第一生產(chǎn)力。”我國(guó)更新發(fā)展傳感器技術(shù)已到刻不容緩的地步、我們要借鑒國(guó)外發(fā)展傳感器的經(jīng)驗(yàn)，走出適合我國(guó)的發(fā)展模式。
　　四、傳感器的發(fā)展趨勢(shì)
　　科技以人為本，傳感器的發(fā)展將依照現(xiàn)在及未來(lái)的需求向著更好地為人類(lèi)服務(wù)的方向發(fā)展。傳感器在未來(lái)的發(fā)展有幾個(gè)大方向。
　　1.智能化
　　由于集成電路和芯片技術(shù)的發(fā)展，傳感器裝有微處理器，除執(zhí)行信息處理和信息存儲(chǔ)，還能夠進(jìn)行邏輯思考和對(duì)特殊情況作出判斷并進(jìn)行處理。［3］當(dāng)前的智能化傳感器通常是融入一個(gè)或多個(gè)敏感元件、精密模擬電路、數(shù)字電路、微處理器（MCU）、通訊接口、智能軟件，并將著一系列的硬件集成在一個(gè)封裝組件內(nèi)。智能化傳感器在傳輸接口上滿(mǎn)足IEEE145協(xié)議，這使得傳感器具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自診斷、自補(bǔ)償、在線校準(zhǔn)、邏輯判斷、雙向通訊、數(shù)字輸出/模擬輸出等功能，極大地提高了傳感器的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性。由于采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字接口，智能化傳感器有著很強(qiáng)的互換性和兼容性。［4］
　　智能化傳感器相對(duì)普通傳感器的優(yōu)勢(shì)是不容質(zhì)疑的，相信在未來(lái)智能化的傳感器將會(huì)越走越遠(yuǎn)。
　　2.多功能化
　　傳感器伊始只是對(duì)單一量的測(cè)量，在眾多領(lǐng)域中單一的量不能準(zhǔn)確客觀地反映客觀事物和環(huán)境。這就要求傳感器對(duì)多種量進(jìn)行測(cè)量。由若干種敏感元件組成的多功能傳感器兼具新一代的探測(cè)功能，它可以同時(shí)測(cè)量多種數(shù)值，從而對(duì)被測(cè)量體變化的測(cè)量更加精準(zhǔn)。這種多功能的傳感器應(yīng)用范圍更廣泛。
　　3.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化
　　隨著通訊技術(shù)的發(fā)展、無(wú)線技術(shù)的廣泛應(yīng)用，無(wú)線技術(shù)也應(yīng)用到傳感器技術(shù)中來(lái)。比如水文觀測(cè)中通過(guò)傳感器收集到水文的信息，然后通過(guò)無(wú)線技術(shù)發(fā)送到集中控制平臺(tái)，這樣我們就可以在控制平臺(tái)上監(jiān)測(cè)到各個(gè)點(diǎn)的水文信息。在航天技術(shù)中我們通過(guò)衛(wèi)星把傳感器的采集數(shù)據(jù)發(fā)回地面，從而了解到到太空中的各種情況。
　　4.微型化
　　由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)和集成電路技術(shù)迅速發(fā)展，微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)應(yīng)用于傳感器技術(shù)，從而引發(fā)了傳感器微型化。
　　目前，幾乎所有的傳感器都在脫離傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)，向基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的模擬式工程化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，從而體積越來(lái)越小，功能越來(lái)越強(qiáng)大，這種設(shè)計(jì)手段的巨大轉(zhuǎn)變?cè)诤艽蟪潭壬贤苿?dòng)著傳感器系統(tǒng)以更快的速度向著能夠滿(mǎn)足科技發(fā)展需求的微型化的方向發(fā)展。［5］
　　5.仿生學(xué)的應(yīng)用
　　仿生學(xué)的發(fā)展也促進(jìn)了傳感器的發(fā)展，這是一個(gè)新的發(fā)展方向。在2002年美國(guó)空軍通過(guò)對(duì)毒蛇的仿生學(xué)研究開(kāi)發(fā)微熱型傳感器。這種微熱型傳感器像毒蛇的熱感系統(tǒng)一樣，可以感知任何環(huán)境溫度的變化。
　　科技不是孤立的，一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展必定促進(jìn)其他技術(shù)的發(fā)展。傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的，世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信在不久的將來(lái)，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱(chēng)的新水平。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　［1］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)傳感器通用術(shù)語(yǔ).
　　［2］李維富.淺談傳感器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).
　　［3］沙占友.智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用.北京電子工業(yè)出版社.
　　［4］吳瓊.智能傳感器應(yīng)用前景廣闊，2001，（6）：16-17.
　　［5］韓保軍主編.傳感器原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社.