傳感器的的國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀
新技術(shù)革命的到來(lái)，世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。今天我們就來(lái)聊一聊傳感器的那些事兒。
1．傳感器國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀
美國(guó)早在20世紀(jì)80年代就認(rèn)為世界已進(jìn)入了傳感器時(shí)代，成立了國(guó)家技術(shù)小組（BTG），幫助政府組織和領(lǐng)導(dǎo)各大公司與國(guó)家企事業(yè)部門(mén)的傳感器技術(shù)開(kāi)發(fā)工作，美國(guó)國(guó)家長(zhǎng)期安全和經(jīng)濟(jì)繁榮至關(guān)重要的22項(xiàng)技術(shù)中有6項(xiàng)與傳感器信息處理技術(shù)直接相關(guān)。日本把開(kāi)發(fā)和利用傳感器技術(shù)作為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展6大核心技術(shù)之一。日本科學(xué)技術(shù)廳制定的上世紀(jì)90 年代重點(diǎn)科研項(xiàng)目中有70 個(gè)重點(diǎn)課題，其中有18 項(xiàng)是與傳感器技術(shù)密切相關(guān)。傳感器與通信、計(jì)算機(jī)被稱(chēng)為現(xiàn)代信息系統(tǒng)的三大支柱。因其技術(shù)含量高、滲透能力強(qiáng)，以及市場(chǎng)前景廣闊等特點(diǎn)，引起了世界各國(guó)的廣泛重視。
傳感器在資源探測(cè)，海洋，環(huán)境監(jiān)測(cè)，安全保衛(wèi)，醫(yī)療診斷，家用電器，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，等領(lǐng)域都有廣泛利用。在軍事方面，美國(guó)已為自己的F－22戰(zhàn)機(jī)裝備了新型的多譜傳感器，實(shí)現(xiàn)了全被動(dòng)式搜索與跟蹤，可在諸如有霧、煙或雨等各種惡劣天氣情況下使用，不僅可以全天候作戰(zhàn)，還提高了隱身能力。英國(guó)在航天飛機(jī)上使用的傳感器約有100多種，總數(shù)達(dá)到4000多個(gè)，用于監(jiān)測(cè)航天器的信息，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，并可以在遇到問(wèn)題時(shí)作出診斷。日本則在“雷達(dá)4號(hào)”衛(wèi)星上安裝了傳感器，可全天候?qū)Φ孛婺繕?biāo)進(jìn)行拍攝。
在世界范圍內(nèi)傳感器增長(zhǎng)最快是汽車(chē)市場(chǎng)需求 ，還有通信市場(chǎng)。汽車(chē)電子控制系統(tǒng)水平關(guān)鍵在于采用傳感器數(shù)量水平，目前一臺(tái)普通家用轎車(chē)安裝幾十到上百個(gè)傳感器，豪華轎車(chē)傳感器數(shù)量達(dá)到200 多。我們國(guó)家是汽車(chē)生產(chǎn)大國(guó)，年產(chǎn)汽車(chē)一千多萬(wàn)輛，但是汽車(chē)用的傳感器幾乎被國(guó)外壟斷。
2．傳感器的發(fā)展趨勢(shì)
隨著我們對(duì)事物的新認(rèn)識(shí)，科技的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)大體上也經(jīng)歷了3個(gè)時(shí)代：
第1代是結(jié)構(gòu)型傳感器，它利用結(jié)構(gòu)參量變化來(lái)感受和轉(zhuǎn)化信號(hào)。 例如： 電阻應(yīng)變式傳感器，它是利用金屬材料發(fā)生彈性形變時(shí)電阻的變化來(lái)轉(zhuǎn)化電信號(hào)的。
第2代傳感器是70 年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的固體傳感器， 這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構(gòu)成，是利用材料某些特性制成的。 如：利用熱電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、光敏效應(yīng)， 分別制成熱電偶傳感器、霍爾傳感器、光敏傳感器等。70 年代后期， 隨著集成技術(shù)、分子合成技術(shù)、微電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 出現(xiàn)集成傳感器。集成傳感器包括2 種類(lèi)型：傳感器本身的集成化和傳感器與后續(xù)電路的集成化。例如： 電荷耦合器 件（ CCD） ， 集成溫度傳感器AD 590，集成霍爾傳感器UG 3501等。這類(lèi)傳感器主要具有成本低、可靠性高、性能好、接口靈活等特點(diǎn)。 集成傳感器發(fā)展非常迅速， 現(xiàn)已占傳感器市場(chǎng)的2／ 3 左右，它正向著低價(jià)格、多功能和系列化方向發(fā)展。
第3代傳感器是80年代剛剛發(fā)展起來(lái)的智能傳感器。 所謂智能傳感器是指其對(duì)外界信息具有一定檢測(cè)、自診斷、數(shù)據(jù)處理以及自適應(yīng)能力， 是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 80年代智能化測(cè)量主要以微處理器為核心，把傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)電路、微計(jì)算機(jī)、存貯器及接口集成到一塊芯片上， 使傳感器具有一定的人工智能。 90年代智能化測(cè)量技術(shù)有了進(jìn)一步的提高，在傳感器一級(jí)水平實(shí)現(xiàn)智能化， 使其具有自診斷功能、記憶功能、多參量測(cè)量功能以及聯(lián)網(wǎng)通信功能等。
新技術(shù)的層出不窮，讓傳感器的發(fā)展呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)。傳感器與MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）的結(jié)合，已成為當(dāng)前傳感器領(lǐng)域關(guān)注的新趨勢(shì)。
目前美國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了名為“智能灰塵”的MEMS傳感器。這種傳感器的大小只有1．5立方毫米，重量只有5毫克，但是卻裝有激光通信、CPU、電池等組件，以及速度、加速度、溫度等多個(gè)傳感器。以往做這樣一個(gè)系統(tǒng)，尺寸會(huì)非常大，智能灰塵尺寸如此之小，卻可以自帶電源、通信，并可以進(jìn)行信號(hào)處理，可見(jiàn)傳感器技術(shù)進(jìn)步速度之快。MEMS傳感器目前已在多個(gè)領(lǐng)域有所應(yīng)用。比如，很多人使用的iPhone手機(jī)中就裝有陀螺儀、麥克風(fēng)、電子快門(mén)等多個(gè)MEMS傳感器；耐克公司推出的一款“智能鞋墊”也內(nèi)置了MEMS傳感器，可以記錄用戶運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，并與手機(jī)連接將數(shù)據(jù)上傳。此外，MEMS傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域也發(fā)揮著重要的作用。比如患者在測(cè)量眼壓時(shí)可能因過(guò)于緊張，導(dǎo)致眼壓很難測(cè)準(zhǔn)的情況出現(xiàn)。而利用MEMS傳感器技術(shù)，將眼壓計(jì)內(nèi)嵌到隱形眼鏡中，這樣就可以更方便地對(duì)患者進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)也更為準(zhǔn)確。
除了與微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)合，傳感器還與仿生信息學(xué)結(jié)合，并產(chǎn)生了諸多新的應(yīng)用。法國(guó)已研制出了模仿人類(lèi)眼睛的視覺(jué)晶片，可以模仿人類(lèi)眼睛的能力，分辨不同顏色，并觀測(cè)動(dòng)作。奔騰處理器每秒能處理數(shù)百萬(wàn)項(xiàng)指令，這種視覺(jué)晶片每秒能處理大約兩百億項(xiàng)指令。這種仿生視覺(jué)晶片將會(huì)引起感測(cè)與成像的革命，并在國(guó)防領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2023-03-25
