专 业 测控技术与仪器 班 级 09测控 2班
姓 名 张沙沙
学 号 4090107237
指导教师 汤小娇
日 期 2012年 3月 27
我国传感器现状及其发展趋势 摘要
介绍传感器发展的三个阶段 ; 指出其在我国的发展现状 ; 对其未来发展趋势 及途径作了探讨。
关键词
传感技术 ; 发展现状 ; 发展趋势
Sensor ’ s Present Situation and Its Developing Trend in Our Country
ABSTRACT :The paper introduces the sensor’ s three development stages ; points out the characters of sensor at present in our country ; discusses
the developing trend and solutions of the sensor.
KEY WORDS : sensor technology ; the present state ; the trend of development
1传感器发展的三个阶段
传感技术的发展经历了三个阶段 , 即结构型传感器、物性型传感器和智能型 传感器。
(1 结构型传感器
以其结构部分变化或结构部分变化后而引起某种场的变化来反映被测量的 大小及变化。 经常使用的方法是以传感器机构的位移或力的作用使传感器产生电 阻、电感或电容等值的变化来反映被测量的大小。
(2 物性型传感器
利用构成传感器的某些材料本身的物理特性在被测量的作用下发生变化 , 从 而将被测量转换为电信号或其他信号输出。例如 , 利用半导体材料在热辐射照射 下会产生各种光效应的特性可制成光敏电阻、 光敏三极管等光敏元件。 利用二氧 化锡材料在某些气体作用下 , 其阻值会发生变化的特性可以制成气敏元件。由于
物性型传感器无可动部件 , 灵敏度高 , 因此 , 可减少对被测对象的影响 , 从而能解 决结构型传感器不能解决的某些参数及非接触测量的问题 , 扩大了传感器应用领 域。
(3 智能型传感器
把传感器与微处理器有机地结合成一个高度集成化的新型传感器。 它与结构 型、 物性型传感器相比 , 能瞬时获取大量信息 , 对所获得的信息还具有信号处理的 功能 , 使信息的质量大大提高 , 其功能也扩展了。以网络化智能传感器为例 , 它以 嵌入式微处理器为核心 , 集成了传感单元、 信号处理单元和网络接口单元 , 使传感 器由单一功能、单一检测向多功能和多点检测发展 ; 从被动检测向主动进行信息 处理方向发展 ; 从孤立元件向系统化、 网络化发展 ; 从就地测量向远距离实时在线 测控发展 , 它已成为传感器技术发展的主要方向之一。
2传感器现状—产业特点
我国传感器行业虽起步较早 , 但直到 1986 年 “七五” 开始才正式将传感器技术列 入国家重点攻关项目 , 展开以机械敏、力敏、气敏、温敏、生物敏为主的 5 大敏 研究。经过十几年的发展 , 现已形成了一定规模的产业格局 , 其特点有 :
(1 厂商多 , 上规模的企业少。
(2 地区发展不平衡。
(3 品种多 , 档次不高。目前国内共有主要传感器产品 1000 多种 , 国产敏感元器 件 950 种 , 基本涵盖了信息采集的各种领域。但是 , 水平还处在国际 80 年代末或 90 年代初的水平。
(4 生产研发多以大学和研究所为依托 , 专业公司少。当然 , 从 80 年代开始发展 传感器技术至今 , 也取得了一些骄人的成绩 , 虽然规模有限但也给了我们信心 , 看 到前途的光明。
主要表现在以下几个方面:
(1 综合实力得到加强
目前全行业职工总数约 42 万人 , 固定资产 5 亿多元 , 共引进 50 多条生产线 与专用设备。传感器行业产值每年都以 (10~15 %的速率增长。
(2 拓宽了开发领域
已经由过去的少数品种扩展到光敏、热敏、力敏、电压敏、磁敏、气敏、湿 敏、声敏、射线敏、离子敏、生物敏等各种传感器 , 以及变送器、二次仪表等多 种类、 多形式产品 , 与国外研制领域相当。 同时形成了近 40 个院校、 研究所的骨 干科研队伍。
(3 扩大了生产规模
热敏电阻器、 ZnO 压敏电阻器、 可燃性气体传感器、 光电二极管等十几个品
种已形成一定规模的生产能力。经过“九五”阶段的努力 , 已建成敏感技术国家 重点实验室 , 包括南北两部分 (北方在北京中科院电子所 , 南方在上海冶金所 。 此外 , 还建立了传感器国家工程研究中心 , 并形成了 4 个生产基地 :
(1 湿敏传感器。主要以中科院物理所和成都 715 厂为主 , 年产量达到 2000~3000 万只 , 有少量出口。
(2 电压敏传感器。主要以西安无线电二厂为主 , 年产量 1000~2000 万只。
(3 集成霍尔开关。 南京中旭微电子有限公司 (从南京半导体总厂分出 , 生产能 力 3000~4000 万只 / 年。
(4 石英谐振称重传感器。 深圳清华传感设备有限公司 , 产值 1000 多万元。 产品 以出口为主。
3 传感器发展方向与途径
3. 1 发展方向
(1 向高精度方向发展
随着自动化生产程度的不断提高 , 对传感器技术的要求也在不断提高 , 必须 研制出具有灵敏度高、 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。
(2 向高可靠性、宽温范围发展
传感器的可靠性直接影响到电子设备的性能。 研制高可靠性、 宽温度范围的 传感器将是永久性的方向。大部分传感器的工作范围都在 - 20 ℃~70 ℃ , 在军 用系统中要求工作温度在 - 40 ℃~85 ℃ , 而汽车、锅炉等场合对传感器的温度 要求更高 , 因此发展新兴材料 (如陶瓷 的传感器将很有前途。
(3 向微型化发展
以往的传感器由于尺寸大 , 可以用经典物理知识很好地描述。微传感器敏感 元件的尺寸一般为微米级 , 所以随着传感器的微小型化 , 量子效应将越来越起支 配作用。在将来 , 把光波和电子波统一在一起的统一波将可以更好地揭示传感器 的工作规律。
(4 向模糊识别方向发展
从传感的模式看 , 微观信息由人工智能完成 , 感觉信息由神经元完成 , 宏观信 息由模糊识别完成。未来的传感器将突破零维、瞬间的单一量检测方式 , 在时间 上实现广延 , 空间上实现扩张 (三维 ,检测量实现多元 , 检测方式实现模糊识别。
3. 2 发展途径
传感器的核心部件是敏感元件 , 其作用是感受、检测未知量。开发新型传感 器 , 其途径大致有以下几个方面 :
(1 采用新材料
由于材料科学的进步 , 新功能材料的开发将导致新的传感器的出现。 半导体材 料研究的进展 , 促进了半导体传感器的迅速发展 ; 光导纤维的问世 , 产生了各种光 纤传感器。
(2 采用新的加工方法
随着生产工艺水平的不断提高 , 新的加工方法不但使传感器的性能指标得以 提高 , 应用范围得以扩大 , 还可加工出原有工艺不能制造的
新型传感器。采用集成工艺和激光电阻微调技术 , 可制成集成温度传感器等。
(3 采用新的原理
随着各相关学科的发展 , 人们对非电量转化为电学量的认识逐步加深 , 它们 之间新的转换关系必将导致新型传感器的产生。
(4 采用新的构思
许多古老的原理或设计 , 在巧妙的构思下可以产生出新的传感器。对热敏感 的热敏电阻可做成温度传感器。也可把酶固定在电阻表面 , 用来检测酶反应中产 生的热量 , 根据酶反应的专一性 , 就可测定酶的底物的含量 , 从而做成各种酶热敏 电阻生物传感器。
参考文献 :
[1] 冯冠平 , 陆懋荣 . 传感器技术的发展与展望
[2] 张剑平 , 胡萍萍 . 传感器的发展方向及其数字传感器的地位
[3] 张冈 , 陈幼平 , 等 . 基于现场总线的网络化智能传感器下载本文
