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中国传感器10大发展趋势

传感器和通信技术、芯片和操作系统被称为现代信息技术和物联网四大核心技术,其应用涉及社会生活的各个领域。G华为技术的突破和北斗星链的形成,掌握了中国通信技术领域的核心技术,但传感器技术与芯片和操作系统仍存在差距。

一、定义传感器

科学技术是人体的延伸。如果说机械延伸了人的体力,计算机延伸了人的智力,那么传感器技术就大大延伸了人的感知。

传感器,英文称Sensor 或是 Transducer.传感器在新的微型词典中被定义为通常以另一种形式将功率从一个系统接收到第二个系统的设备。根据这个定义,传感器的作用是将一种能量转化为另一种能量形式,因此许多学者也使用传感器Transducer称传感器-Sensor”。

简单来说,传感器就是一种检测装置,通常由敏感元件和转换元件组成,可以测量信息,也可以让用户感知到信息。通过变换方式,让传感器中的数据或价值信息转换成电信号或其他所需形式的输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

二、传感器的分类

目前国际上缺乏制定国际标准的准则与规范,尚未制定出权威性的传感器标准类型。只能划分为简单的物理传感器、化学传感器和生物传感器等大的类别。

例如,

物理传感器有:声、力、光、磁、温、湿、电、射线等等;化学传感器有:各种气敏、酸碱PH值、离子化、极化、化学吸附、电化学反应等;生物传感器包括:酶电极和介质生物电等。产品使用和形成过程中的因果关系不能分为物理或化学,难以严格分为。

用传感器分类和命名方式,主要有以下几种类型:

(1)按转换原理可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器

(2)按传感器的检测信息来分可分为声敏、光敏、热敏、力敏、磁敏、气敏、湿敏、压敏、离子敏和射线敏等传感器。

(3)按照供电方式可分为有源或无源传感器。

(4)按其输出信号可分为模拟量输出、数字数字量输出和开关量传感器。

(5)按传感器使用的材料可分为:半导体材料;晶体材料;陶瓷材料;有机复合材料;金属材料;高分子材料;超导材料;光纤材料;纳米材料等传感器。

(6)按能量转换可分为能量转换型传感器和能量控制型传感器。

(7)按照其制造工艺,可分为机械加工工艺;复合与集成工艺;薄膜、厚膜工艺;陶瓷烧结工艺;MEMS工艺、电化学工艺等传感器。

全球产品化的传感器种类约有2.6万多种,我国已有1万左右.4万多种,多为常规类型和品种;7000多种可产品化,医疗、科研、微生物、化学分析等特殊品种仍存在短缺和空白,技术创新空间大。

三、传感器技术的三个历史发展阶段

第1代是结构型传感器,它利用结构参量变化来感受和转化信号。例如:电阻应变式传感器,它是利用金属材料发生弹性形变时电阻的变化来转化电信号的。

第2代传感器是70 年代开始发展起来的固体传感器,这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,是利用材料某些特性制成的。如:利用热电效应、霍尔效应、光敏效应,分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。

20世纪70年代末,随着集成技术、分子合成技术、微电子技术和计算机技术的发展,集成传感器出现了。集成传感器包括两种类型:传感器本身的集成、传感器和后续电路的集成。例如:电荷耦合器(CCD),集成温度传感器AD 590集成霍尔传感器UG 3501等。这种传感器主要具有成本低、可靠性高、性能好、接口灵活等特点。集成传感器发展迅速,约占传感器市场的2/ 3 ,正朝着低价、多功能、系列化的方向发展。

第3代传感器是80年代刚刚发展起来的智能传感器。所谓智能传感器是指其对外界信息具有一定检测、自诊断、数据处理以及自适应能力,是微型计算机技术与检测技术相结合的产物。80年代智能化测量主要以微处理器为核心,把传感器信号调节电路、微计算机、存贮器及接口集成到一块芯片上,使传感器具有一定的人工智能。90年代智能化测量技术有了进一步的提高,在传感器一级水平实现智能化,使其具有自诊断功能、记忆功能、多参量测量功能以及联网通信功能等。

四、国内外发展历程与现状

20世纪70年代初,西方发达国家大力发展计算机和通信技术,忽视了传感器技术的发展,传感器产业相对惨淡。

20世纪80年代初,美国、日本、德国、法国、英国等国家相继制定了加快传感器技术发展的政策,将其视为涉及科技进步、经济发展和国家安全的关键技术,已纳入长期发展计划和关键计划。并采取严格的技术封和控制保密规定,禁止技术出口,特别是对中国。

日本1979年在《对今后十年值得注意的技术》中将传感器列为首位;

美国国防部1985年公布的二十项军事关键技术中,被列为第十四项;《星球大战》计划、欧洲《尤里卡》计划、前苏联《军事航天》计划,英、法、德等国家高技术领域发展规划中均将传感器列为重点发展技术,并将其科研成果和制造工艺与装备列入国家核心技术。

美国认为计算机技术是核心,敏感技术和光电子技术是关键和关键,新材料和微电子技术是支持和基础。通信与计算机的结合,以及多元化和新技术的融合,代表了美国信息技术的发展方向。
美国国家科学发展基金会认为,本世纪的重大变化是通过互联网连接物质世界,给它一个电子神经系统,让它拥有感知信息的生命,而能够承担这一责任的核心是传感器。传感器基础技术和应用研究的年度财务预算约为69亿美元,称为Sensor Revolution(即传感器革命)。
美国科技发展模式遵循先军工后民用、先改进后普及的发展道路,其特点显著:
(1)重视传感器功能材料的研究; (2)重视传感器技术的发展; (3)重视工艺研究:传感器的原理不难,也不保密,最机密的是工艺(制造)。

标签: 电阻式湿敏传感器金属薄膜磁敏电阻

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