導讀:傳感器應用非常廣泛,工業(yè)生產(chǎn)各個組成環(huán)節(jié)都需要傳感器進行監(jiān)控。隨著傳感器應用范圍的擴大,傳感器也在不斷的發(fā)展之中,根據(jù)面前市場上傳感器的技術和應用,認為未來傳感器有五個發(fā)展方向。
可移動化,無線傳感網(wǎng)技術應用加快
無線傳感網(wǎng)技術的關鍵是克服節(jié)點資源限制(能源供應、計算及通信能力、存儲空間等),并滿足傳感器網(wǎng)絡擴展性、容錯性等要求。該技術被美國麻省理工學院(MIT)的《技術評論》雜志評為對人類未來生活產(chǎn)生深遠影響的新興技術。目前研發(fā)重點主要在路由協(xié)議的設計、定位技術、時間同步技術、數(shù)據(jù)融合技術、嵌入式操作系統(tǒng)技術、網(wǎng)絡安全技術、能量采集技術等方面。迄今,一些發(fā)達國家及城市在智能家居、農(nóng)業(yè)、林業(yè)監(jiān)測、軍事、智能建筑、智能交通等領域對技術進行了應用。
智能化,兩種發(fā)展軌跡齊頭并進
多種傳感功能與數(shù)據(jù)處理、存儲、雙向通信等的集成,可全部或部分實現(xiàn)信號探測、變換處理、邏輯判斷、功能計算、雙向通訊,以及內部自檢、自校、自補償、自診斷等功能,具有低成本、高精度的信息采集、可數(shù)據(jù)存儲和通信、編程自動化和功能多樣化等特點。
微型化,MEMS傳感器研發(fā)異軍突起
隨著集成微電子機械加工技術的日趨成熟,MEMS傳感器將半導體加工工藝(如氧化、光刻、擴散、沉積和蝕刻等)引入傳感器的生產(chǎn)制造,實現(xiàn)了規(guī)?;a(chǎn),并為傳感器微型化發(fā)展提供了重要的技術支撐。近年來,日本、美國、歐盟等在半導體器件、微系統(tǒng)及微觀結構、速度測量、微系統(tǒng)加工方法/設備、麥克風/揚聲器、水平/測距/陀螺儀、光刻制版工藝和材料性質的測定/分析等技術領域取得了重要進展。
目前,MEMS傳感器技術研發(fā)主要在以下幾個方向:(1)微型化的同時降低功耗;(2)提高精度;(3)實現(xiàn)MEMS傳感器的集成化及智慧化;(4)開發(fā)與光學、生物學等技術領域交叉融合的新型傳感器,如MOMES傳感器(與微光學結合)、生物化學傳感器(與生物技術、電化學結合)以及納米傳感器(與納米技術結合)。
集成化,多功能一體化傳感器受關注
傳感器集成化包括兩類:一種是同類型多個傳感器的集成,即同一功能的多個傳感元件用集成工藝在同一平面上排列,組成線性傳感器(如CCD圖像傳感器)。另一種是多功能一體化,如幾種不同的敏感元器件制作在同一硅片上,制成集成化多功能傳感器,集成度高、體積小,容易實現(xiàn)補償和校正,是當前傳感器集成化發(fā)展的主要方向。
多樣化,多種新型傳感器的涌現(xiàn)
新型敏感材料是傳感器的技術基礎,材料技術研發(fā)是提升性能、降低成本和技術升級的重要手段。除了傳統(tǒng)的半導體材料、光導纖維等,有機敏感材料、陶瓷材料、超導、納米和生物材料等成為研發(fā)熱點,生物傳感器、光纖傳感器、氣敏傳感器、數(shù)字傳感器等新型傳感器加快涌現(xiàn)。如光纖傳感器是利用光纖本身的敏感功能或利用光纖傳輸光波的傳感器,有靈敏度高、抗電磁干擾能力強、耐腐蝕、絕緣性好、體積小、耗電少等特點,目前已應用的光纖傳感器可測量的物理量達70多種,發(fā)展前景廣闊;氣敏傳感器能將被測氣體濃度轉換為與其成一定關系的電量輸出,具有穩(wěn)定性好、重復性好、動態(tài)特性好、響應迅速、使用維護方便等特點,應用領域非常廣泛。
可移動化,無線傳感網(wǎng)技術應用加快
無線傳感網(wǎng)技術的關鍵是克服節(jié)點資源限制(能源供應、計算及通信能力、存儲空間等),并滿足傳感器網(wǎng)絡擴展性、容錯性等要求。該技術被美國麻省理工學院(MIT)的《技術評論》雜志評為對人類未來生活產(chǎn)生深遠影響的新興技術。目前研發(fā)重點主要在路由協(xié)議的設計、定位技術、時間同步技術、數(shù)據(jù)融合技術、嵌入式操作系統(tǒng)技術、網(wǎng)絡安全技術、能量采集技術等方面。迄今,一些發(fā)達國家及城市在智能家居、農(nóng)業(yè)、林業(yè)監(jiān)測、軍事、智能建筑、智能交通等領域對技術進行了應用。
智能化,兩種發(fā)展軌跡齊頭并進
多種傳感功能與數(shù)據(jù)處理、存儲、雙向通信等的集成,可全部或部分實現(xiàn)信號探測、變換處理、邏輯判斷、功能計算、雙向通訊,以及內部自檢、自校、自補償、自診斷等功能,具有低成本、高精度的信息采集、可數(shù)據(jù)存儲和通信、編程自動化和功能多樣化等特點。
微型化,MEMS傳感器研發(fā)異軍突起
隨著集成微電子機械加工技術的日趨成熟,MEMS傳感器將半導體加工工藝(如氧化、光刻、擴散、沉積和蝕刻等)引入傳感器的生產(chǎn)制造,實現(xiàn)了規(guī)?;a(chǎn),并為傳感器微型化發(fā)展提供了重要的技術支撐。近年來,日本、美國、歐盟等在半導體器件、微系統(tǒng)及微觀結構、速度測量、微系統(tǒng)加工方法/設備、麥克風/揚聲器、水平/測距/陀螺儀、光刻制版工藝和材料性質的測定/分析等技術領域取得了重要進展。
目前,MEMS傳感器技術研發(fā)主要在以下幾個方向:(1)微型化的同時降低功耗;(2)提高精度;(3)實現(xiàn)MEMS傳感器的集成化及智慧化;(4)開發(fā)與光學、生物學等技術領域交叉融合的新型傳感器,如MOMES傳感器(與微光學結合)、生物化學傳感器(與生物技術、電化學結合)以及納米傳感器(與納米技術結合)。
集成化,多功能一體化傳感器受關注
傳感器集成化包括兩類:一種是同類型多個傳感器的集成,即同一功能的多個傳感元件用集成工藝在同一平面上排列,組成線性傳感器(如CCD圖像傳感器)。另一種是多功能一體化,如幾種不同的敏感元器件制作在同一硅片上,制成集成化多功能傳感器,集成度高、體積小,容易實現(xiàn)補償和校正,是當前傳感器集成化發(fā)展的主要方向。
多樣化,多種新型傳感器的涌現(xiàn)
新型敏感材料是傳感器的技術基礎,材料技術研發(fā)是提升性能、降低成本和技術升級的重要手段。除了傳統(tǒng)的半導體材料、光導纖維等,有機敏感材料、陶瓷材料、超導、納米和生物材料等成為研發(fā)熱點,生物傳感器、光纖傳感器、氣敏傳感器、數(shù)字傳感器等新型傳感器加快涌現(xiàn)。如光纖傳感器是利用光纖本身的敏感功能或利用光纖傳輸光波的傳感器,有靈敏度高、抗電磁干擾能力強、耐腐蝕、絕緣性好、體積小、耗電少等特點,目前已應用的光纖傳感器可測量的物理量達70多種,發(fā)展前景廣闊;氣敏傳感器能將被測氣體濃度轉換為與其成一定關系的電量輸出,具有穩(wěn)定性好、重復性好、動態(tài)特性好、響應迅速、使用維護方便等特點,應用領域非常廣泛。
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