傳感器技術(shù)應用及發(fā)展趨勢在國內外展望論文

　　傳感器技術(shù)應用及發(fā)展趨勢在國內外展望論文【1】

　　摘 要：傳感器技術(shù)是現代技術(shù)的應用具有巨大的發(fā)展潛力，通過(guò)對傳感器新技術(shù)的應用現狀，在未來(lái)的發(fā)展中存在的問(wèn)題和面臨的挑戰的傳感器技術(shù)，最后，傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢和應用前景。

　　關(guān)鍵詞：傳感器;發(fā)展;智能化趨勢

　　在 21 世紀科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)代，傳感器技術(shù)作為當前最前沿的科技之一，對當前新興技術(shù)的發(fā)展有著(zhù)直接促進(jìn)作用。

　　隨著(zhù)人們對傳感器技術(shù)的進(jìn)一步研究，多數國家將其功能等同于計算機技術(shù)及通信技術(shù)。

　　1 國內外傳感器的發(fā)展動(dòng)向

　　在中國，隨著(zhù)微電子技術(shù)的推動(dòng)，微加工技術(shù)，光電科學(xué)與現代生物科學(xué)技術(shù)，該傳感器已從單一功能的轉換模型，功能多，技術(shù)含量高。

　　知識涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，其研究和開(kāi)發(fā)越來(lái)越密切的聯(lián)系和其他學(xué)科。

　　在國外，電流傳感器是主新品種、高精度、小型化、集成、多功能、智能化的方向發(fā)展。

　　并有以下幾個(gè)值得注意的動(dòng)向：

　　(1)注重開(kāi)發(fā)半導體、精密陶瓷、光纖，高分子等新型傳感器及具有優(yōu)良特性的傳感器。

　　如能檢測三維形狀，能代替人的味覺(jué)和嗅覺(jué)等五官功能、能使不可見(jiàn)信號變?yōu)榭梢?jiàn)信號的傳感器等。

　　(2)完竣和開(kāi)采各類(lèi)傳感器建造工藝，如微機械加工工藝。

　　出產(chǎn)薄膜的平面電子工藝技巧及揀選的化學(xué)腐化技術(shù)。

　　(3)采用數字技術(shù)用于傳感器的信息傳送中，提高其信號處理電路的特性，可雙向高速及高精度的傳送信息，補償及抗干擾能力強。

　　(4)提高集成化、使傳感器不僅具有單一功能而且能與執行器一體化，變成多功能、進(jìn)一步發(fā)展為智能傳感器。

　　(5)加強標準化工作，盡快統一傳感器的標準術(shù)語(yǔ)及其性能、使傳感器和信號處理裝置及計算機間的接口標準化。

　　有關(guān)資料表明，國際上傳感器的市場(chǎng)正在日趨廣泛，需求量也在不斷增加，但其主要應用領(lǐng)域還是面向工業(yè)過(guò)程控制系統.特別是工業(yè)自控系統用儀表，例如：80年代中期，日本傳感器僅用于生產(chǎn)過(guò)程控制的就占了18.1%，居于各領(lǐng)域應用量之首。

　　2 傳感器的原理及應用

　　物理傳感器是使用某些物理效應， 把被衡量轉嫁成為便于處置的能量方式的暗記裝配，其輸出的信號和輸入的信號有肯定的干系。

　　傳感器的應用范圍很廣。

　　只有一個(gè)唯一的觀(guān)點(diǎn)看，對傳感器的生物醫學(xué)應用，不難推測，物理傳感器也在其他方面有重要的應用。

　　當代傳感器技能的利用遠景能夠概述為如下四個(gè)方面：第一，新式傳感器的開(kāi)墾應用。

　　與超導材料，光纖應用的發(fā)展，隨著(zhù)人工智能材料的感知，識別，判斷的優(yōu)勢，這些新材料應用于新型傳感器的研究成為可能。

　　第二，加速集成化功用傳感器的開(kāi)墾步調，在原有的基礎上擴張傳感器的行使功能，如多維圖象化功能、時(shí)序把持軟件的使用，信號可以傳輸一個(gè)單一的傳感器的功能擴展的信號傳播，補償的許多方面，操作等。

　　在實(shí)際運行過(guò)程中，經(jīng)常做到軟件和硬件兩方面集成，其包括：傳感系統硬件集成、傳感器陣列集成、數據集成與融合、復合傳感器等。

　　多功能是指儀器具有多種功能，但也指在操作任何一個(gè)傳感器，可以檢測到兩個(gè)或兩個(gè)以上的參數，同時(shí)節約試驗成本，而且可以有效地提高傳感器的工作效率。

　　第三，減少在原有的基礎上對傳感器的體積，微型元件的傳感技術(shù)和硬件系統。

　　通過(guò)集成電路微型化實(shí)驗，提高其質(zhì)量，生產(chǎn)力，可靠性的傳感器硬件系統和質(zhì)量，減少環(huán)境污染，節約資源。

　　第四，將傳感器融入到多種部分中，達成信息技術(shù)與多個(gè)學(xué)科的交織交融，實(shí)現無(wú)盡傳感器匯集的發(fā)達。

　　與有限傳感器相比，無(wú)限傳感器網(wǎng)絡(luò )是由微小傳感器和無(wú)限通訊構成的網(wǎng)絡(luò )系統。

　　通過(guò)這一系統不難看出，現在使用的傳感器技術(shù)具有很大的發(fā)展潛力，擁有具大的開(kāi)發(fā)空間。

　　在不久的將來(lái)，傳感器技巧會(huì )更快速的成長(cháng)，并可應用到多個(gè)范疇中，成為人類(lèi)生產(chǎn)生活中的重首要組成部分。

　　3 傳感器技術(shù)的發(fā)展展望

　　科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使人們越來(lái)越重視對傳感器技術(shù)的開(kāi)發(fā)，研發(fā)者們意識到這是一個(gè)影響人民的生活水平的重要因素。

　　于是對傳感器的開(kāi)發(fā)成為當前最熱門(mén)的研究課題之一。

　　傳感器技術(shù)發(fā)展趨向能夠從如下幾方面來(lái)看。

　　一是開(kāi)發(fā)新材料、新工藝和開(kāi)發(fā)新式傳感器; 二是達成傳感器的多功能、高精度、集成化和智能化;三是經(jīng)過(guò)傳感器與其它部分的交叉整合， 實(shí)現無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )化。

　　具體表現為開(kāi)墾新質(zhì)料。

　　傳感器材料是傳感器技能的緊要根蒂， 跟隨傳感器技術(shù)的發(fā)楊壯大， 除初期利用的材料， 如： 半導體材料、陶瓷材料之外， 光學(xué)纖維，納米材料，超導材料已經(jīng)出現。

　　人工智能材料是給我們進(jìn)入了一個(gè)新的世界，它有三個(gè)特點(diǎn)：變化環(huán)境的感知(傳統的傳感器)功能;識別，判斷(處理器);指令和采取行動(dòng)(導向裝置)。

　　跟著(zhù)研究的不斷深入， 將來(lái)將會(huì )有更多革新的傳感器質(zhì)料被開(kāi)墾出來(lái)。

　　另一個(gè)就是集成化傳感器的開(kāi)發(fā)。

　　功能集成，使傳感器與放大器的積分，和溫度補償等方面的業(yè)務(wù)，組裝成一個(gè)裝置。

　　4 在國外智能型傳感器及其發(fā)展趨勢

　　目前一些發(fā)達國家將半導體集成電路，計算機、激光、光纖等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應用到傳感技術(shù)中，對傳感器的產(chǎn)品結構不斷進(jìn)行調整，先后發(fā)展了高精度、高可靠性的智能型、多功能型傳感器。

　　一方面使傳感器能實(shí)現過(guò)去不能實(shí)現的功能，另一方面使研究、開(kāi)發(fā)傳感器的指導思想得到改觀(guān)。

　　在傳感器技術(shù)中，一直將傳感器的最終輸出與作為輸入的測定量之間成線(xiàn)性關(guān)系即線(xiàn)性化作為重要課題來(lái)研討。

　　如用畢托管傳感器測流速，其變換原理是非線(xiàn)性的，一般采用折線(xiàn)近似或逆函數發(fā)生器等電路對傳感器進(jìn)行補償來(lái)提高線(xiàn)性度，為保持較高精度就必須增加折點(diǎn)數目，即必須增加電路元件數目。

　　這樣電路的穩定性就受到影響。

　　因此采用類(lèi)似的辦法是有一定限度的.而把微機技術(shù)引入傳感器，使傳感器與微機形成一體實(shí)現智能化、變單一功能為多功能，可自動(dòng)修正傳感器的線(xiàn)性度，補償環(huán)境條件的變化帶來(lái)的影響，提高精度，賦予傳感器自我校正及自診斷能力，最終使傳感器達到多元化及圖象顯示化。

　　上述功能都是在每一個(gè)傳感元件和電路上實(shí)現的，所以微機的程序是固定的，其管理程序使數據很少溢出，并能進(jìn)行高速處理。

　　5 傳感器技術(shù)面臨的桃戰和機遇

　　當前科技的飛快發(fā)展， 使得繁雜體系愈來(lái)愈復雜， 自動(dòng)化已然墜入低谷， 其主要原因之一是汲取訊息方面的落伍，導致其面臨著(zhù)極為嚴格的風(fēng)險。

　　同時(shí)， 技能技巧的推進(jìn)又是加快傳感器技術(shù)發(fā)展的確保和機緣。

　　未來(lái) 10至20 年， 傳統硅技術(shù)還將得到空前發(fā)展。

　　擴大硅學(xué)科水平的應用(如MEMS)和突破“瞬態(tài)物理設備”(量子，分子器件)，將成為將來(lái)20年傳感器技能的首要發(fā)展方向和機緣。

　　總之，作為現代傳感器技術(shù)的三大支柱，各國爭相開(kāi)發(fā)的高新技術(shù)。

　　目前，以科學(xué)技術(shù)和信息理論的限制，傳感器技術(shù)在我國與一些發(fā)達國家相比，仍然處于落后的趨勢，這就要求傳感器技術(shù)開(kāi)發(fā)人員加強對現有的基于傳感器的研究，以滿(mǎn)足產(chǎn)品原有的性能，擴大行業(yè)技術(shù)研究的深度和可靠的技術(shù)，以市場(chǎng)需求為導向，在滿(mǎn)足我國社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的同時(shí)，促進(jìn)傳感器技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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　　傳感器技術(shù)應用及發(fā)展趨勢【2】

　　摘要：傳感器技術(shù)是現代科技中極具發(fā)展潛力的一項應用，通過(guò)對當前新型傳感器技術(shù)的應用現狀分析，提出了傳感器技術(shù)在未來(lái)發(fā)展中的難題和挑戰，最后就傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢和應用前景進(jìn)行了探討。

　　【關(guān)鍵詞】傳感器技術(shù) 光電傳感器 生物傳感器 發(fā)展趨勢

　　傳感器技術(shù)水平在一定程度上反映了一個(gè)國家科技現代化的水平，傳感器在實(shí)現自動(dòng)化控制及測試控制中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。

　　傳感器技術(shù)在近些年來(lái)發(fā)展迅速，與計算機技術(shù)和通信技術(shù)一起被稱(chēng)為信息技術(shù)的三大支柱。

　　現代科技中，自動(dòng)化與智能化已經(jīng)成為新的發(fā)展方向，傳感器作為自動(dòng)測量與控制中的關(guān)鍵環(huán)節，在社會(huì )的生產(chǎn)生活中應用十分廣泛，且具有巨大的發(fā)展空間。

　　1 新型傳感器技術(shù)的應用現狀

　　隨著(zhù)微電子技術(shù)、微機械加工技術(shù)、光電科學(xué)以及當代生物科學(xué)等高新技術(shù)的推動(dòng)下，傳感器已經(jīng)從過(guò)去單一功能轉變?yōu)楣δ芏鄻�、科技含量高的新型產(chǎn)品。

　　傳感器技術(shù)所涉及的知識領(lǐng)域非常廣泛，其研究和發(fā)展也越來(lái)越多地和其他學(xué)科技術(shù)的發(fā)展緊密聯(lián)系。

　　1.1 光電傳感器技術(shù)

　　光電式傳感器是以光為測量媒介、以光電器件為轉換元件的傳感器，它具有非接觸、響應快、性能可靠等卓越特性。

　　隨著(zhù)光電科技的飛速發(fā)展，光電傳感器已成為光電傳感器已成為各種光電檢測系統中實(shí)現光電轉換的關(guān)鍵元件，并在傳感器應用中占據著(zhù)重要的地位，其中在非接觸式測量領(lǐng)域更是扮演者無(wú)法替代的角色。

　　光電傳感器工作時(shí)，光電器件負責將光能(紅外輻射、可見(jiàn)光及紫外輻射)信號轉換為電學(xué)信號。

　　光電器件不僅結構簡(jiǎn)單、經(jīng)濟性好，且具有響應快、可靠性強等優(yōu)勢，在自動(dòng)控制、智能化控制等方面應用前景十分廣闊。

　　此外，光電傳感器除了對光學(xué)信號進(jìn)行測量，還能夠對引起光源變化的構件或其它被測量進(jìn)行信息捕捉，再通過(guò)電路對轉換的電學(xué)信號進(jìn)行放大和輸出。

　　1.2 生物傳感器技術(shù)

　　生物傳感器的原理主要由兩大部分組成：生物功能物質(zhì)的分子識別部分和轉換部分前者的作用是識別被測物質(zhì)，當生物傳感器的敏感膜與被測物接觸時(shí)，敏感膜上的某種生化活性物質(zhì)就會(huì )從眾多化合物中挑選適合于自己的分子并與之產(chǎn)生作用，使其具有選擇識別的能力;轉換部分，是由于細胞膜受體與外界發(fā)生了共價(jià)結合，通過(guò)細胞膜的通透性改變，誘發(fā)了一系列的電化學(xué)過(guò)程，而這種變換得以把生物功能物質(zhì)的分子識別轉換為電信號，形成了生物傳感器。

　　2 傳感器技術(shù)發(fā)展中面臨的挑戰

　　傳感器技術(shù)是利用現代科技來(lái)獲取所需要的信息和信息量，以此來(lái)代替人類(lèi)的感覺(jué)器官。

　　傳感器技術(shù)的發(fā)展不斷更新著(zhù)人們的觀(guān)念，也為社會(huì )生產(chǎn)和生活的進(jìn)步提供了新的思路，然而，在傳感器技術(shù)的發(fā)展中仍存在著(zhù)一些問(wèn)題亟待解決。

　　2.1 通信能力有限

　　當前無(wú)論是生產(chǎn)還是生活中應用的傳感器大多是基于Zig-Bee協(xié)議，這些傳感器的通信距離雖然在理論上支持無(wú)限擴展，然而在實(shí)踐中受到周?chē)�環(huán)境的干擾，并不能完全達到標準的通信距離。

　　因此，如何應對復雜的地形，多變的天氣，以及無(wú)處不在的電磁干擾，保證網(wǎng)絡(luò )通信的可靠性，仍是傳感器面臨的一大挑戰。

　　2.2 電源能量有限

　　傳感器在工作中通�？扛呻姵鼗蚩沙潆婋姵靥峁╇娫�，而這種電源的能量十分有限，嚴重影響著(zhù)傳感器的民用化應用。

　　因此，針對傳感器電源的研究也正在被研究者們日益重視。

　　主要包括兩個(gè)方面，一方面是研究傳感器在網(wǎng)絡(luò )工作中的節能技術(shù);另一方面是選擇可長(cháng)時(shí)間供電的新型能源。

　　2.3 計算能力有限

　　嵌入式處理器以及存儲器滿(mǎn)足了傳感器微型化設計的需要，且具有信息和數據處理的能力，雖然它們有一定信息處理的能力，但是數據經(jīng)過(guò)A/D轉換后，只經(jīng)過(guò)少許處理就輸出出去，很容易產(chǎn)生大量的數據，而有些數據是不需要的。

　　因此，盡可能地提高傳感器的數據處理能力，并能夠進(jìn)行協(xié)作分布式信息處理是當前研究的另一難點(diǎn)。

　　2.4 傳感器數量大、范圍廣難維護

　　在未來(lái)的傳感器應用中，很多都不是依靠單一的個(gè)體工作，而是由許多傳感器組成的系統，系統中的傳感器不僅數量巨大，且其分布具有廣泛性，傳感器組成的網(wǎng)絡(luò )系統維護難度就顯得異常突出。

　　管理數目龐大的傳感器系統，需要可靠的軟硬件網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)傳感器網(wǎng)絡(luò )必須具備可重構性及自調整性，這也是需要研究的另一重點(diǎn)。

　　3 傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢和應用前景

　　隨著(zhù)傳感器技術(shù)在科學(xué)發(fā)展中的重要地位日益顯現，對傳感器的研究和應用也逐漸受到人們的普遍關(guān)注。

　　當今傳感器技術(shù)的研究與發(fā)展，特別是基于光電通信和生物學(xué)原理的新型傳感器技術(shù)的發(fā)展，已成為推動(dòng)國家乃至世界信息化產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的重要標志與動(dòng)力。

　　3.1 利用新材料開(kāi)發(fā)新型傳感器

　　隨著(zhù)光導纖維、納米材料、超導材料等材料科學(xué)的深入，智能材料的應用和發(fā)展正成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。

　　智能材料是指材料本身就具備傳統傳感器的功能，能夠對外界及自身性能的變化進(jìn)行識別和判斷，進(jìn)而通過(guò)一定功能的轉換，最終采取相應的行動(dòng)來(lái)調整以適應外界變化和避免自身性能受損。

　　新材料這種敏感功能為新型傳感器的出現提供了技術(shù)支持。

　　3.2 集成化多功能傳感器的開(kāi)發(fā)

　　集成化是指傳感器同一功能的多元件并列，以及功能上的一體化。

　　同一功能的多元化并列能夠實(shí)現傳感器參數的多維立體化，再通過(guò)軟件的編譯，對傳感器中的多個(gè)單一參數進(jìn)行集成，進(jìn)而完成對多個(gè)點(diǎn)或面的集中監測。

　　傳感器功能上的一體化主要是改變傳感器功能單一的缺陷，轉而向著(zhù)單傳感器集成多種功能自一體，實(shí)現一個(gè)傳感器能夠同時(shí)監測多種信號變化，簡(jiǎn)化監測系統，提高工作效率。

　　運用集成化多功能理論研制出的傳感器可以應用到更廣泛的領(lǐng)域，并發(fā)揮出更加強大的功能效用利用集成化多功能原理，現代傳感技術(shù)已制成帶溫度補償的集成壓力傳感器，頻率輸出型集成壓力傳感器，霍爾集成傳感器，半導體集成色敏傳感器，多維化集成氣敏傳感器等。

　　4 結束語(yǔ)

　　當前我國在傳感器的研發(fā)已經(jīng)具備一定的規模和應用實(shí)力，在今后的研發(fā)中應重點(diǎn)關(guān)注基礎性產(chǎn)品，在攻克傳感器制造工藝技術(shù)的前提下，對產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行深入化分析，實(shí)現傳感器技術(shù)的研究與應用平衡發(fā)展。

　　參考文獻

　　[1]焦長(cháng)兵，金勇杰，傅歷光.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )及其軍事應用[J].黑龍江科技信息，2007(23).

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