傳感器技術應用及發展趨勢在國內外展望論文

　　傳感器技術應用及發展趨勢在國內外展望論文【1】

　　摘 要：傳感器技術是現代技術的應用具有巨大的發展潛力，通過對傳感器新技術的應用現狀，在未來的發展中存在的問題和面臨的挑戰的傳感器技術，最后，傳感器技術的發展趨勢和應用前景。

　　關鍵詞：傳感器;發展;智能化趨勢

　　在 21 世紀科學技術迅速發展的時代，傳感器技術作為當前最前沿的科技之一，對當前新興技術的發展有著直接促進作用。

　　隨著人們對傳感器技術的進一步研究，多數國家將其功能等同于計算機技術及通信技術。

　　1 國內外傳感器的發展動向

　　在中國，隨著微電子技術的推動，微加工技術，光電科學與現代生物科學技術，該傳感器已從單一功能的轉換模型，功能多，技術含量高。

　　知識涉及傳感器技術領域非常廣泛，其研究和開發越來越密切的聯系和其他學科。

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

　　并有以下幾個值得注意的動向：

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

　　如能檢測三維形狀，能代替人的味覺和嗅覺等五官功能、能使不可見信號變為可見信號的傳感器等。

　　(2)完竣和開采各類傳感器建造工藝，如微機械加工工藝。

　　出產薄膜的平面電子工藝技巧及揀選的化學腐化技術。

　　(3)采用數字技術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、進一步發展為智能傳感器。

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

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

　　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。

　　只有一個唯一的觀點看，對傳感器的生物醫學應用，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方面：第一，新式傳感器的開墾應用。

　　與超導材料，光纖應用的發展，隨著人工智能材料的感知，識別，判斷的優勢，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、時序把持軟件的使用，信號可以傳輸一個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。

　　在實際運行過程中，經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傳感器，可以檢測到兩個或兩個以上的參數，同時節約試驗成本，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和硬件系統。

　　通過集成電路微型化實驗，提高其質量，生產力，可靠性的傳感器硬件系統和質量，減少環境污染，節約資源。

　　第四，將傳感器融入到多種部分中，達成信息技術與多個學科的交織交融，實現無盡傳感器匯集的發達。

　　與有限傳感器相比，無限傳感器網絡是由微小傳感器和無限通訊構成的網絡系統。

　　通過這一系統不難看出，現在使用的傳感器技術具有很大的發展潛力，擁有具大的開發空間。

　　在不久的將來，傳感器技巧會更快速的成長，并可應用到多個范疇中，成為人類生產生活中的重首要組成部分。

　　3 傳感器技術的發展展望

　　科學技術的發展使人們越來越重視對傳感器技術的開發，研發者們意識到這是一個影響人民的生活水平的重要因素。

　　于是對傳感器的開發成為當前最熱門的研究課題之一。

　　傳感器技術發展趨向能夠從如下幾方面來看。

　　一是開發新材料、新工藝和開發新式傳感器; 二是達成傳感器的多功能、高精度、集成化和智能化;三是經過傳感器與其它部分的交叉整合， 實現無線網絡化。

　　具體表現為開墾新質料。

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

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

　　跟著研究的不斷深入， 將來將會有更多革新的傳感器質料被開墾出來。

　　另一個就是集成化傳感器的開發。

　　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務，組裝成一個裝置。

　　4 在國外智能型傳感器及其發展趨勢

　　目前一些發達國家將半導體集成電路，計算機、激光、光纖等先進的科學技術應用到傳感技術中，對傳感器的產品結構不斷進行調整，先后發展了高精度、高可靠性的智能型、多功能型傳感器。

　　一方面使傳感器能實現過去不能實現的功能，另一方面使研究、開發傳感器的指導思想得到改觀。

　　在傳感器技術中，一直將傳感器的最終輸出與作為輸入的測定量之間成線性關系即線性化作為重要課題來研討。

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

　　這樣電路的穩定性就受到影響。

　　因此采用類似的辦法是有一定限度的.而把微機技術引入傳感器，使傳感器與微機形成一體實現智能化、變單一功能為多功能，可自動修正傳感器的線性度，補償環境條件的變化帶來的影響，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傳感元件和電路上實現的，所以微機的程序是固定的，其管理程序使數據很少溢出，并能進行高速處理。

　　5 傳感器技術面臨的桃戰和機遇

　　當前科技的飛快發展， 使得繁雜體系愈來愈復雜， 自動化已然墜入低谷， 其主要原因之一是汲取訊息方面的落伍，導致其面臨著極為嚴格的風險。

　　同時， 技能技巧的推進又是加快傳感器技術發展的確保和機緣。

　　未來 10至20 年， 傳統硅技術還將得到空前發展。

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

　　總之，作為現代傳感器技術的三大支柱，各國爭相開發的高新技術。

　　目前，以科學技術和信息理論的限制，傳感器技術在我國與一些發達國家相比，仍然處于落后的趨勢，這就要求傳感器技術開發人員加強對現有的基于傳感器的研究，以滿足產品原有的性能，擴大行業技術研究的深度和可靠的技術，以市場需求為導向，在滿足我國社會經濟發展的同時，促進傳感器技術產業的發展。

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　　傳感器技術應用及發展趨勢【2】

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

　　【關鍵詞】傳感器技術 光電傳感器 生物傳感器 發展趨勢

　　傳感器技術水平在一定程度上反映了一個國家科技現代化的水平，傳感器在實現自動化控制及測試控制中發揮著重要的作用。

　　傳感器技術在近些年來發展迅速，與計算機技術和通信技術一起被稱為信息技術的三大支柱。

　　現代科技中，自動化與智能化已經成為新的發展方向，傳感器作為自動測量與控制中的關鍵環節，在社會的生產生活中應用十分廣泛，且具有巨大的發展空間。

　　1 新型傳感器技術的應用現狀

　　隨著微電子技術、微機械加工技術、光電科學以及當代生物科學等高新技術的推動下，傳感器已經從過去單一功能轉變為功能多樣、科技含量高的新型產品。

　　傳感器技術所涉及的知識領域非常廣泛，其研究和發展也越來越多地和其他學科技術的發展緊密聯系。

　　1.1 光電傳感器技術

　　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。

　　隨著光電科技的飛速發展，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現光電轉換的關鍵元件，并在傳感器應用中占據著重要的地位，其中在非接觸式測量領域更是扮演者無法替代的角色。

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

　　光電器件不僅結構簡單、經濟性好，且具有響應快、可靠性強等優勢，在自動控制、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信號進行測量，還能夠對引起光源變化的構件或其它被測量進行信息捕捉，再通過電路對轉換的電學信號進行放大和輸出。

　　1.2 生物傳感器技術

　　生物傳感器的原理主要由兩大部分組成：生物功能物質的分子識別部分和轉換部分前者的作用是識別被測物質，當生物傳感器的敏感膜與被測物接觸時，敏感膜上的某種生化活性物質就會從眾多化合物中挑選適合于自己的分子并與之產生作用，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生了共價結合，通過細胞膜的通透性改變，誘發了一系列的電化學過程，而這種變換得以把生物功能物質的分子識別轉換為電信號，形成了生物傳感器。

　　2 傳感器技術發展中面臨的挑戰

　　傳感器技術是利用現代科技來獲取所需要的信息和信息量，以此來代替人類的感覺器官。

　　傳感器技術的發展不斷更新著人們的觀念，也為社會生產和生活的進步提供了新的思路，然而，在傳感器技術的發展中仍存在著一些問題亟待解決。

　　2.1 通信能力有限

　　當前無論是生產還是生活中應用的傳感器大多是基于Zig-Bee協議，這些傳感器的通信距離雖然在理論上支持無限擴展，然而在實踐中受到周圍環境的干擾，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，以及無處不在的電磁干擾，保證網絡通信的可靠性，仍是傳感器面臨的一大挑戰。

　　2.2 電源能量有限

　　傳感器在工作中通常靠干電池或可充電電池提供電源，而這種電源的能量十分有限，嚴重影響著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。

　　主要包括兩個方面，一方面是研究傳感器在網絡工作中的節能技術;另一方面是選擇可長時間供電的新型能源。

　　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，但是數據經過A/D轉換后，只經過少許處理就輸出出去，很容易產生大量的數據，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，并能夠進行協作分布式信息處理是當前研究的另一難點。

　　2.4 傳感器數量大、范圍廣難維護

　　在未來的傳感器應用中，很多都不是依靠單一的個體工作，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，傳感器組成的網絡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絡，同時傳感器網絡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。

　　3 傳感器技術的發展趨勢和應用前景

　　隨著傳感器技術在科學發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注。

　　當今傳感器技術的研究與發展，特別是基于光電通信和生物學原理的新型傳感器技術的發展，已成為推動國家乃至世界信息化產業進步的重要標志與動力。

　　3.1 利用新材料開發新型傳感器

　　隨著光導纖維、納米材料、超導材料等材料科學的深入，智能材料的應用和發展正成為人們關注的熱點。

　　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行識別和判斷，進而通過一定功能的轉換，最終采取相應的行動來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支持。

　　3.2 集成化多功能傳感器的開發

　　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現傳感器參數的多維立體化，再通過軟件的編譯，對傳感器中的多個單一參數進行集成，進而完成對多個點或面的集中監測。

　　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，轉而向著單傳感器集成多種功能自一體，實現一個傳感器能夠同時監測多種信號變化，簡化監測系統，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域，并發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

　　當前我國在傳感器的研發已經具備一定的規模和應用實力，在今后的研發中應重點關注基礎性產品，在攻克傳感器制造工藝技術的前提下，對產品的可靠性進行深入化分析，實現傳感器技術的研究與應用平衡發展。

　　參考文獻

　　[1]焦長兵，金勇杰，傅歷光.無線傳感器網絡及其軍事應用[J].黑龍江科技信息，2007(23).

　　[2]郝全義，王太宏.生物傳感器及其在傳染病檢測中的應用[J].中國基礎科學，2009(06).

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