傳感器發(fā)展趨勢及介紹論文.doc

光纖傳感器論文專業(yè)班級(jí)：開灤機(jī)械10 1題目：光纖傳感器發(fā)展趨勢姓名學(xué)號(hào)：吳剛10077101676摘要近幾年，傳感器產(chǎn)量的年增長率均保持在10%以上，目前全球從事傳感器生產(chǎn)和研制的單位達(dá)5000多家。傳感技術(shù)作為當(dāng)今世界迅猛發(fā)展起來的技術(shù)之一，已經(jīng)成為一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展的重要標(biāo)志。傳感器朝著靈敏、精巧、適應(yīng)性強(qiáng)、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。目前，全球的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關(guān)專家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。AbstractIn recent years, the annual output of the sensor increases above the rate of 10%.At present, there are more than 5000 enterprise units working on the production and development of sensor around the world. As one of the rapid developed technology in the present world, sensor technology has been the important sign of nation science and technology level. The sensor develops in the in the direction of sensitiveness, exquisiteness, high adaptability, intellectualization, and networking. For the moment, the international market of sensor shows the tendency of swift growth during the process of constantly changing creation. It is pointed by some experts that the main technique of the sensor will be extended and improved, and every country will accelerate the development and industrialization of new generation of the sensor, so the competition will be fiercer.【關(guān)鍵詞】傳感器 標(biāo)志 創(chuàng)新 激烈【Key words】sensor sign creation fierce目錄一、 前言1二、 傳感器如今的發(fā)展2.1引入新技術(shù)發(fā)展新功能22.2利用新材料發(fā)展新產(chǎn)品2三、傳感器發(fā)展方向3.1緊跟用戶需求更易操作33.2MEMS技術(shù)帶動(dòng)傳感器技術(shù)發(fā)展43.3傳感器數(shù)字化和模擬化5四、參考文獻(xiàn)6前言 咨詢公司INTECHNO CONSULTING的傳感器市場報(bào)告顯示，2008年全球傳感器市場容量為506億美元，預(yù)計(jì)2010年全球傳感器市場可達(dá)600億美元以上。調(diào)查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區(qū)，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布最大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模最大，分別占到整個(gè)傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微機(jī)電系統(tǒng)）傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在2007-2010年復(fù)合年增長率預(yù)計(jì)會(huì)超過25%。 目前，全球的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關(guān)專家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場份額的擴(kuò)大。一、 傳感器如今的發(fā)展2.1引入新技術(shù)發(fā)展新功能隨著人們對(duì)自然認(rèn)識(shí)的深化，會(huì)不斷發(fā)現(xiàn)一些新的物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)等。利用這些新的效應(yīng)可開發(fā)出相應(yīng)的新型傳感器，從而為提高傳感器性能和拓展傳感器的應(yīng)用范圍提供新的可能。圖爾克市場技術(shù)部產(chǎn)品經(jīng)理兼技術(shù)支持主管楊德友向記者表示，“目前傳感器界的最大特點(diǎn)就是不斷引入新技術(shù)發(fā)展新功能?！比鐧z測金屬產(chǎn)品位置的電感式接近開關(guān)，它利用金屬物體接近能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時(shí)在被測金屬上形成的渦流效應(yīng)來檢測金屬產(chǎn)品的位置。由于不同金屬渦流效應(yīng)的效果不同，因此不同金屬的檢測距離是不一樣的，尤其是面對(duì)各類合金時(shí)，普通的電感式接近開關(guān)就顯得力不從心，這就要求生產(chǎn)廠商在提高產(chǎn)品功能上下功夫。由于電感式接近開關(guān)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是在鐵氧體磁芯上繞制線圈作為電感線圈，而鐵氧體磁芯自身的限制使得電感式傳感器不可能在已有的設(shè)計(jì)理念下發(fā)展，那么只能在技術(shù)上開發(fā)出可以替代鐵氧體線圈的產(chǎn)品來提高產(chǎn)品的性能。圖爾克公司的電感式接近開關(guān)就摒棄了鐵氧體磁芯，從而去掉了磁芯的限制。這樣在檢測不同金屬時(shí)可以通過電路調(diào)節(jié)提高產(chǎn)品的檢測距離，并且全金屬檢測距離無衰減，抗干擾能力也有所提升。而美國邦納工程國際有限公司上海代表處的產(chǎn)品經(jīng)理何廣軍也表示，如何在產(chǎn)品中引用新技術(shù)已成為傳感器制造商獲得突破的關(guān)鍵。如雷達(dá)傳感器，雖然這項(xiàng)技術(shù)是在美國發(fā)展起來的，但是在中國卻有著巨大的市場，邦納及時(shí)的把這項(xiàng)技術(shù)引入到中國的市場中來，研發(fā)出了R-Gage QT50R雷達(dá)傳感器。R-Gage QT50R雷達(dá)傳感器是針對(duì)光學(xué)和超聲波傳感器無法發(fā)揮作用的條件而研發(fā)的，并且能夠用于檢測多普勒雷達(dá)無法檢測的固定物體。可通過DIP開關(guān)輕而易舉地設(shè)置檢測范圍，并能忽略設(shè)定距離之外的物體。何廣軍經(jīng)理補(bǔ)充說，“24GHz雷達(dá)波的特性決定其可以應(yīng)用在戶外，用于檢測大型鐵磁性物體有無或者港口機(jī)械防撞應(yīng)用。”2.2利用新材料發(fā)展新產(chǎn)品傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，人們可制造出各種新型傳感器。例如用高分子聚合物薄膜制成溫度傳感器，光導(dǎo)纖維能制成壓力、流量、溫度、位移等多種傳感器，用陶瓷制成壓力傳感器。高分子聚合物能隨周圍環(huán)境的相對(duì)濕度大小成比例地吸附和釋放水分子。將高分子電介質(zhì)做成電容器，測定電容容量的變化，即可得出相對(duì)濕度。利用這個(gè)原理制成的等離子聚合法聚苯乙烯薄膜溫度傳感器，具有測濕范圍寬、溫度范圍寬、響應(yīng)速度快、尺寸小、可用于小空間測濕、溫度系數(shù)小等特點(diǎn)。陶瓷電容式壓力傳感器是一種無中介液的干式壓力傳感器。采用先進(jìn)的陶瓷技術(shù)，厚膜電子技術(shù)，其技術(shù)性能穩(wěn)定，年漂移量的滿量程誤差不超過0.1%，溫漂小，抗過載更可達(dá)量程的數(shù)百倍。光導(dǎo)纖維的應(yīng)用是傳感材料的重大突破，光纖傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比有許多特點(diǎn)：靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、耐腐蝕、電絕緣性好、光路可彎曲、便于實(shí)現(xiàn)遙測等。而光纖傳感器與集成光路技術(shù)的結(jié)合，加速了光纖傳感器技術(shù)的發(fā)展。將集成光路器件代替原有光學(xué)元件和無源光器件，光纖傳感器又具有了高帶寬、低信號(hào)處理電壓、可靠性高、成本低等特點(diǎn)。三、傳感器發(fā)展方向 3.1緊跟用戶需求更易操作傳感器在技術(shù)水平和功能上的迅速發(fā)展，一方面來自于計(jì)算機(jī)、檢測等技術(shù)的發(fā)展，另一方面則源于應(yīng)用領(lǐng)域需求的驅(qū)動(dòng)。廣州市施克傳感器有限公司高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理崔麗麗表示，用戶的新要求在推動(dòng)著傳感器技術(shù)的發(fā)展。“以機(jī)器視覺傳感器為例，以前用戶可能只需要2D的效果，現(xiàn)在越來越多的用戶開始要求能夠?qū)崿F(xiàn)3D的檢測效果，施克的3D視覺傳感器就是跟隨著用戶的需要而研發(fā)出來的?！贝摞慃惤?jīng)理介紹說，施克的Ranger C產(chǎn)品系列采用相機(jī)連接技術(shù)與PC進(jìn)行連接，這樣就簡化了集成過程并且提高了采集速率。在3D模式下，Ranger C每秒采集約30000幅圖片，每一張圖片包含1536個(gè)高質(zhì)量三維坐標(biāo)，相當(dāng)于每秒4500萬個(gè)3D點(diǎn)。整套3D算法在相機(jī)內(nèi)完成，這樣就節(jié)省了購買昂貴的后處理器的花銷。Ranger C還可以在多路掃描模式下進(jìn)行操作，用戶可以從一個(gè)相機(jī)中同時(shí)得到包括3D形狀以及包括灰度等級(jí)、光澤度、激光分散度在內(nèi)的多種密度數(shù)據(jù)。在線掃描模式下，所有的特征圖像在物體通過相機(jī)時(shí)被捕捉下來，然后通過相機(jī)連接接口送到PC上用于簡單的系統(tǒng)集成。在用戶需求催生出越來越多傳感器新品的同時(shí)，廠商也開始越發(fā)重視讓產(chǎn)品更適用于用戶的操作和需要。邦納的產(chǎn)品經(jīng)理何廣軍表示，傳感器制造商注重用戶需求的最大體現(xiàn)就是對(duì)友好操作的注重。何廣軍經(jīng)理說，“在業(yè)內(nèi)，我們有一種說法就是讓傳感器遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)專家，意思就是讓用戶實(shí)現(xiàn)簡單操作?！?上海倍加福工業(yè)自動(dòng)化貿(mào)易有限公司產(chǎn)品市場總監(jiān)John Saw也表示，如何通過對(duì)多種智能傳感器的組合讓用戶更簡單的使用傳感器已經(jīng)成為公司發(fā)展的一個(gè)方向。如作為專用于傳感器和執(zhí)行器之間聯(lián)網(wǎng)通訊的國際標(biāo)準(zhǔn)的AS-I（EN50295），它摒棄了傳統(tǒng)接線中，電源必須連接到每只傳感器并且信號(hào)線必須連到I/O模塊中的限制。一個(gè)AS-I網(wǎng)絡(luò)中最多可包含124只簡單的傳感器或31個(gè)可編程的AS-I傳感器，用戶可組合使用。3.2MEMS技術(shù)帶動(dòng)傳感器的發(fā)展半導(dǎo)體技術(shù)中的加工方法有氧化、光刻、擴(kuò)散、沉積、平面電子工藝、各向?qū)愿g及蒸鍍，濺射薄膜等，這些都已引進(jìn)到傳感器制造。因而產(chǎn)生了各種新型傳感器，如利用半導(dǎo)體技術(shù)制造出硅微傳感器，利用薄膜工藝制造出快速響應(yīng)的氣敏、濕敏傳感器，利用濺射薄膜工藝制造壓力傳感器等。精量電子市場總監(jiān)陳振指出，MEMS技術(shù)肯定是傳感器技術(shù)未來的主要趨勢之一。基于MEMS硅微加工技術(shù)，傳感器具有體積小、低功耗等特點(diǎn)，易于集成在各種模擬和數(shù)字電路中，廣泛應(yīng)用于汽車碰撞實(shí)驗(yàn)、測試儀器、設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測等領(lǐng)域。陳振總監(jiān)表示，傳感器發(fā)展的另一大特點(diǎn)是向著集成化、智能化方向發(fā)展。集成傳感器的優(yōu)勢是傳統(tǒng)傳感器無法達(dá)到的，它不僅僅是一個(gè)簡單的傳感器，其將輔助電路中的元件與傳感元件同時(shí)集成在一塊芯片上，使之具有校準(zhǔn)、補(bǔ)償、自診斷和網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它可降低成本、增加產(chǎn)量。而智能化傳感器是一種帶微處理器的傳感器，是微型計(jì)算機(jī)和傳感器相結(jié)合的成果，它兼有檢測、判斷和信息處理功能，與傳統(tǒng)傳感器相比有很多特點(diǎn)，具有判斷和信息處理功能，可實(shí)現(xiàn)多傳感器多參數(shù)測量，有自診斷和自校準(zhǔn)功能，測量數(shù)據(jù)可存取，且具有數(shù)據(jù)通信接口，能與微型計(jì)算機(jī)直接通信。把傳感器、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、單片機(jī)集成在一個(gè)芯片上形成超大規(guī)模集成化的高級(jí)智能傳感器已經(jīng)成為一個(gè)新的發(fā)展趨勢。3.3傳感器數(shù)字化和模塊化模擬還是數(shù)字？在工業(yè)化測量和控制領(lǐng)域，依舊存在著爭執(zhí)。盡管問題很簡單，并且有越來越多的數(shù)字化傳感器產(chǎn)品，但仍然很難下結(jié)論。中國科學(xué)院電工研究所新能源組的副研究員李建林與中鐵電氣化勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司副總工程師、高級(jí)工程師兼國際項(xiàng)目管理專家王術(shù)合在接受采訪時(shí)也都提出了同樣的問題。在一些控制領(lǐng)域的應(yīng)用中，往往有很多不同的輸入以及多變量的處理，這些復(fù)雜的要求只有數(shù)字電路應(yīng)付得過來。然而，在另一些應(yīng)用中，模擬依舊占主導(dǎo)地位。模擬器件設(shè)計(jì)相對(duì)簡單，對(duì)應(yīng)于簡單的電路，特別是面對(duì)成本控制等諸多因素，模擬都是首選。隨著傳感器技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，傳感器設(shè)備集成了越來越多的數(shù)字化電路和接口。有專家指出，“MEMS與集成電路的結(jié)合，可以使工業(yè)解決方案的設(shè)計(jì)摒棄那些需要復(fù)雜信號(hào)處理的傳統(tǒng)技術(shù)?！倍鴤鞲衅魈峁┝藬?shù)字輸出信號(hào)，這需要內(nèi)部具備集成的電路，如ADC以及串行器