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传感器国产化之现状及展望

   日期:2012-04-20    

  现代信息技术的三大基础是信息的采集、传输和处理技术,即传感技术、通信技术和计算机技术,它们分别构成了信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”。传感器技术是当今世界令人瞩目、迅猛发展的高新技术之一,也是当代科学发展的一个重要标志,与通信技术、计算机技术共同构成21世纪信息产业的三大支柱。

  信息采集系统的首要部件是传感器,且置于系统的最前端。如果说计算机是人类大脑的扩展,那么传感器就是人类五官的延伸。在一个现代自动检测系统中,如果没有传感器,就无法监测与控制表征生产过程中各个环节的各种参量,也就无法实现自动控制。在现代技术中,传感器实际上是现代测试技术和自动化技术的基础。因此各发达国家都将传感器技术作为本世纪重点技术加以发展,随着国内工业自动化、信息化和国防现代化水平的提高,传感器的年需求量持续增长,传感器的应用也越来越广泛,已渗透到各个专业领域,但是目前国内传感器技术的创新和新产品开发能力落后于国外先进水平,制约了我国工业自动化和信息化技术的发展。

  从上世纪80年代开始,经过三十来年的发展,现已形成了一定规模的产业格局,取得了一些骄人的成绩,主要表现在:(1)综合实力得到加强。目前我国从事传感器开发生产的单位达到2000余家,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。研究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、以及各种传感器、变送器、二次仪表等多种类、多形式产品,主要产品有6000多种,热敏电阻器、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。(3)组建了黑龙江(气敏)、安徽(力敏)、陕西(电压敏)三个产业基地与企业集团。(4)已建成“传感器国家工程研究中心”和敏感技术国家重点实验室,形成了近百个院校、研究所组成的,具有较高水平的传感器骨干科研队伍。

  我国传感技术的发展方向

  (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、宽温度范围发展。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℃,汽车、锅炉等场合对传感器的温度要求更高,而航天飞机和空间机器人甚至要求温度在-80℃以下,200℃以上。

  (3)向微功耗及无源化发展。传感器一般都是非电量向电量的转化,工作时离不开电源,开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。

  (4)向微型化发展。特别重视MEMS基本工艺的应用技术研究和专用工艺装备开发,使这些工艺在产业化生产中应用;先进的纳米级技术的研究。纳米技术的发展,可能导致传感器研究的许多领域产生突破性进展。

  (5)向多维化、多功能化和模糊识别方向发展。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。

  (6)向集成化(特别是集成式微型智能传感器)发展。集成式微型智能传感器是世界范围内全新的研究课题,具有巨大的潜在价值和广阔的应用市场。

  (7)向智能化数字化发展。借助于敏感元件中不同的物理结构或化学物质及其各不相同的表征方式,用单独一个传感器系统来同时实现多种传感器的功能。具体为:

  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。

  生物传感器:生物传感器的研究是跨学科的课题,着眼于保健、环境、医药和食品工业的检测和需求。该领域的研究,将大大促进人工智能和机器人的发展。

  分子传感器:人体集各种传感器于一体,其中绝大部分为分子传感器。截止目前,真正的传感器只有在生物体内能够找到,我们可借助基因工程、生物合成分子传感器系统。

  采用硬件软化、软件集成、虚拟现实、软测量等人工智能的方法和技术,在传感器技术和计算机技术的基础上,研究开发具有拟人智能特性或功能的智能化传感器。

  (8)向网络化发展。传感技术与智能技术结合之后,由孤立的元器件向系统化、网络化发展,并使传感器随着无所不在的计算机网络的发展而发展,这种技术上的飞跃不仅使传感器的性能大大提高,而且将带来高额的技术附加值,能够创造较大的经济效益。

 
  
  
  
  
 
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