智能傳感器發(fā)展展望

1、現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集 （即傳感器技術(shù)） 、信息傳輸 （通信技術(shù)） 和信息處理 （計算機(jī)技術(shù)） 。 傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，近百年來，傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段；（ 1）傳統(tǒng)的分立式傳感器（含敏感元件）；（ 2）模擬集成傳感器；（ 3）智能傳感器。目前，國際上新型傳感器正從模擬式 向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。一 傳感器的分類1. 傳統(tǒng)的分立式傳感器該類傳感器是用非集成化工藝制造的，僅具有獲取信號的功能。2. 模擬集成化傳感器集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成傳感器。模擬集成傳感器是在 20 世紀(jì) 80 年代問世的，

2、它是將傳感器集成在一個芯片上、可完成測量及模擬信號輸出功能的專用 IC。模擬集成傳感器的主要特點是功能單一（僅測量某一物理量）、測量誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距 離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測量、控制，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。3. 智能傳感器（ Intelligent Sensor ）智能傳感器（亦稱數(shù)字傳感器）是在 20 世紀(jì) 90 年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和自動測試技術(shù)（ATE的結(jié)晶。目前，國際上已開發(fā)岀多種智能傳感器系列產(chǎn)品。智能傳感器內(nèi)部都包含傳感器、A/D 轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器 （或寄存器） 和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制

3、器（ cpu ）、隨機(jī)存取存儲器（RAM和只讀存儲器（ROM。智能傳感器的特點是能輸岀測量數(shù)據(jù)及相關(guān)的控制量，適配各種微控制器 （MCU ；并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。二 傳感器的發(fā)展趨勢科技以人為本，傳感器的發(fā)展將依照現(xiàn)在及未來的需求向著更好地為人類服務(wù)的方向發(fā)展。傳感器在未來的 發(fā)展有幾個大方向。1. 智能化由于集成電路和芯片技術(shù)的發(fā)展，傳感器裝有微處理器，除執(zhí)行信息處理和信息存儲，還能夠進(jìn)行邏輯 思考和對特殊情況作岀判斷并進(jìn)行處理。當(dāng)前的智能化傳感器通常是融入一個或多個敏感元件、精密模擬電 路、數(shù)字電路、微處理器 （MCU 、通訊接

4、口、智能軟件，并將著一系列的硬件集成在一個封裝組件內(nèi)。智能 化傳感器在傳輸接口上滿足 IEEE145 協(xié)議，這使得傳感器具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、自診斷、自 補(bǔ)償、在線校準(zhǔn)、邏輯判斷、雙向通訊、數(shù)字輸岀/ 模擬輸岀等功能，極大地提高了傳感器的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性。由于采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字接口，智能化傳感器有著很強(qiáng)的互換性和兼容性。智能化傳感器相對普通 傳感器的優(yōu)勢是不容質(zhì)疑的，相信在未來智能化的傳感器將會越走越遠(yuǎn)。2. 多功能化傳感器伊始只是對單一量的測量，在眾多領(lǐng)域中單一的量不能準(zhǔn)確客觀地反映客觀事物和環(huán)境。這就要 求傳感器對多種量進(jìn)行測量。由若干種敏感元件組成的多功能傳感器兼具新一代的

5、探測功能，它可以同時測 量多種數(shù)值，從而對被測量體變化的測量更加精準(zhǔn)。這種多功能的傳感器應(yīng)用范圍更廣泛。3. 無線網(wǎng)絡(luò)化隨著通訊技術(shù)的發(fā)展、無線技術(shù)的廣泛應(yīng)用，無線技術(shù)也應(yīng)用到傳感器技術(shù)中來。比如水文觀測中通過 傳感器收集到水文的信息，然后通過無線技術(shù)發(fā)送到集中控制平臺，這樣我們就可以在控制平臺上監(jiān)測到各 個點的水文信息。在航天技術(shù)中我們通過衛(wèi)星把傳感器的采集數(shù)據(jù)發(fā)回地面，從而了解到到太空中的各種情 況。4. 微型化由于計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，輔助設(shè)計（CAD技術(shù)和集成電路技術(shù)迅速發(fā)展，微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS技術(shù)應(yīng)用于傳感器技術(shù)，從而引發(fā)了傳感器微型化。目前，幾乎所有的傳感器都在脫離傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化生產(chǎn)設(shè)

6、計，向基 于計算機(jī)輔助設(shè)計 （CAD的模擬式工程化設(shè)計轉(zhuǎn)變，從而體積越來越小，功能越來越強(qiáng)大，這種設(shè)計手段的 巨大轉(zhuǎn)變在很大程度上推動著傳感器系統(tǒng)以更快的速度向著能夠滿足科技發(fā)展需求的微型化的方向發(fā)展。5. 仿生學(xué)的應(yīng)用仿生學(xué)的發(fā)展也促進(jìn)了傳感器的發(fā)展，這是一個新的發(fā)展方向。在2002 年美國空軍通過對毒蛇的仿生學(xué)研究開發(fā)微熱型傳感器。這種微熱型傳感器像毒蛇的熱感系統(tǒng)一樣，可以感知任何環(huán)境溫度的變化。科技 不是孤立的，一項技術(shù)的發(fā)展必定促進(jìn)其他技術(shù)的發(fā)展。傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動社會進(jìn)步方面的重要 作用，是十分明顯的，世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信在不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個

7、 飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。三 智能傳感器的功能和特點1. 智能傳感器的功能 智能傳感器一般都有下列全部或部分功能：a. 具有自校零、自標(biāo)定、自校正；b. 具有自動補(bǔ)償功能；c. 能夠自動采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；d. 能夠自行進(jìn)行檢驗、自選量程、自尋故障；e. 具有數(shù)字存儲、記憶與信息處理功能；f. 具有雙向通訊、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出或符號輸出功能；g. 具有判斷、決策處理能力。2. 智能傳感器的特點與傳統(tǒng)的傳感器相比，智能傳感器的特點是：a. 精度高 智能傳感器有多項功能來保證它的高精度，如；通過自動校零去除零點誤差；與標(biāo)準(zhǔn)參考基 準(zhǔn)實時對比以自動進(jìn)行整體系統(tǒng)標(biāo)定；自動進(jìn)行整體非線

8、形等系統(tǒng)誤差的校正；通過對采集的大量數(shù)據(jù)的統(tǒng) 計處理以消除偶然誤差的影響；從而保證了智能傳感器具有高精度。b. 高可靠性與高穩(wěn)定性 智能傳感器能自動補(bǔ)償因工作條件與環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化后引起系統(tǒng)特性的漂 移，比如：溫度變化而產(chǎn)生的零點和靈敏度的漂移；在當(dāng)被測參數(shù)變化后能自動改換量程；能實時自動進(jìn)行 系統(tǒng)的自我檢驗，分析、判斷所采集的數(shù)據(jù)的合理性，并給出異常情況的應(yīng)急處理（報警或故障提示）。因 此，有多項功能保證了智能傳感器的高可靠性與高穩(wěn)定性。c. 高信噪比與高分辨率 由于智能傳感器具有數(shù)據(jù)存儲、記憶與信息處理功能，通過軟件進(jìn)行數(shù)字濾 波、相關(guān)分析等處理，可以去除輸入數(shù)據(jù)中的噪聲，將有用的信號提取

9、出來；通過數(shù)據(jù)融合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)，可以消除多參數(shù)狀態(tài)下交叉靈敏度的影響，從而保證在多參數(shù)狀態(tài)下對特定參數(shù)測量的分辨能力，故智 能傳感器具有高的信噪比與分辨率。d. 強(qiáng)的自適應(yīng)性 由于智能傳感器具有判斷、分析和處理功能，它能根據(jù)系統(tǒng)工作情況決策各部分的供 電情況、與上位計算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸速率，使系統(tǒng)工作在最優(yōu)低功耗狀態(tài)和優(yōu)化的傳輸速率。e. 高的性能價格比 智能傳感器所具有的上述高性能，不是象傳統(tǒng)傳感器技術(shù)那樣為追求傳感器本身的 完善，對傳感器的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行精心設(shè)計與調(diào)試、進(jìn)行“手工藝品”式的精雕細(xì)琢來獲得，而是通過與微處 理器/ 計算機(jī)相結(jié)合，采用廉價的集成電路工藝和芯片以及強(qiáng)大的軟件來實現(xiàn)的。

10、所以具有高的性價比。四 智能化設(shè)計智能化設(shè)計是傳感器傳統(tǒng)設(shè)計理念中的一次革命，是世界傳感器的發(fā)展趨勢 . 傳感器的智能化和任何其 他事物一樣有它的必然性，傳感器：作為信息系統(tǒng)的最前端，它的特性好壞、輸出信息的可靠性對整個系統(tǒng) 質(zhì)量至關(guān)重要，但是長期以來與計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展相比傳感器技術(shù)前進(jìn)的步伐明顯落后，由于采用傳統(tǒng) 的傳感器技術(shù)設(shè)計和生產(chǎn)，使得傳感器的性價比很低，據(jù)有關(guān)資料介紹，從 1970 年到 1990 年計算機(jī)的性價 比提高了 1000 倍，而傳感器的性價比只提高了 3倍。然而，傳統(tǒng)傳感器技術(shù)已達(dá)到了技術(shù)極限，它的性價比 不可能再有大幅度的提高。另外它在以下幾個方面存在著嚴(yán)重的不足：

11、 輸入輸出特性存在非線性，且隨時間漂移； 參數(shù)易受環(huán)境條件變化的影響； 信噪比低，易受噪聲干擾； 存在交叉靈敏度，選擇性、分辨率不高。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科技事業(yè)的發(fā)展不僅對傳感器的性能要求越來越高，而且對它的數(shù)量要求也越來越大，再用傳統(tǒng)的方法設(shè)計和用作坊式的手工操作為主的生產(chǎn)，質(zhì)與量均滿足不了需求。一方面?zhèn)鞲衅鞔罅康?使用要求把傳感器的成本降下來，另一方面?zhèn)鞲衅髟诟鱾€領(lǐng)域的使用又要求把性能提上新臺階。只有智能傳 感器才能滿足上述兩方面的要求?，F(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)發(fā)展的趨勢將是開發(fā)新材料與傳感器智能化發(fā)展相結(jié)合。1、新材料開發(fā) 傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)

12、, 是傳感器技術(shù)升級的重要支撐。隨著材料科學(xué)的進(jìn)步 , 傳感器技術(shù)日 臻成熟 ,其種類越來越多 ,除了早期使用的半導(dǎo)體材料、陶瓷材料以外, 光導(dǎo)纖維以及超導(dǎo)材料的開發(fā) ,為傳感器的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。例如 , 根據(jù)以硅為基體的許多半導(dǎo)體材料易于微型化、集成化、多功能化、智能 化 , 以及半導(dǎo)體光熱探測器具有靈敏度高、精度高、非接觸性等特點, 發(fā)展紅外傳感器、激光傳感器、光纖傳感器等現(xiàn)代傳感器 ; 在敏感材料中 ,陶瓷材料、有機(jī)材料發(fā)展很快 ,可采用不同的配方混合原料 , 在精密調(diào)配化 學(xué)成分的基礎(chǔ)上 ,經(jīng)過高精度成型燒結(jié) , 得到對某一種或某幾種氣體具有識別功能的敏感材料 , 用于制成新型 氣

13、體傳感器。此外 , 高分子有機(jī)敏感材料 , 是近幾年人們極為關(guān)注的具有應(yīng)用潛力的新型敏感材料, 可制成熱敏、光敏、氣敏、濕敏、力敏、離子敏和生物敏等傳感器。傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展 , 也促進(jìn)了更新型材料的開發(fā)，如納米材料等。美國 NRC公司已開發(fā)岀納米 ZrO2氣體傳感器，控制機(jī)動車輛尾氣的排放 ，對凈化環(huán)境效 果很好 , 應(yīng)用前景比較廣闊。由于采用納米材料制作的傳感器 , 具有龐大的界面 , 能提供大量的氣體通道 , 而且 導(dǎo)通電阻很小 , 有利于傳感器向微型化發(fā)展，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步將有更多的新型材料誕生。2、智能化發(fā)展80 年代發(fā)展起來的智能化傳感器是微電子技術(shù)、微型電子計算機(jī)技術(shù)與檢

14、測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，具有測 量、存貯、通信、控制等特點。智能化傳感器一般主要由主傳感器、輔助傳感器及微機(jī)硬件系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。也就是說, 智能化傳感器是一種帶有微處理器的傳感器 , 它兼有檢測判斷和信息處理功能。例如美國霍尼爾公司的ST - 3000 型傳感器 ,是一種能夠進(jìn)行檢測和信號處理的智能傳感器 , 具有微處理器和存貯器功能 , 可測量差壓、靜壓及溫度等。又 如一典型智能化壓力傳感器 , 其中主傳感器為壓力傳感器 , 它的作用是用來測量被測壓力參數(shù)的。20 多年來 , 智能化傳感器有了很大的發(fā)展。近年來 , 智能化傳感器開始同人工智能相結(jié)合 , 創(chuàng)造岀各種基于模 糊推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、

15、專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)的高度智能傳感器, 稱為軟傳感器技術(shù)。它已經(jīng)在家用電器方面得到利用 , 相信未來將會更加成熟。智能化傳感器是傳感器技術(shù)未來發(fā)展的主要方向。在今后的發(fā)展 中 , 智能化傳感器無疑將會進(jìn)一步擴(kuò)展到化學(xué)、電磁、光學(xué)和核物理等研究領(lǐng)域。我國的傳感器行業(yè)經(jīng)過近十年的引進(jìn)、消化、吸收，現(xiàn)已形成一定規(guī)模的傳感器生產(chǎn)能力。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計全國敏感元件與傳感器產(chǎn)品生產(chǎn)能力已超過4億只，總產(chǎn)量約1.5億只，總產(chǎn)值約 4億元，總銷售額 3億元左右。但是，與發(fā)達(dá)國家相比還有很大差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、市場開發(fā)、銷售等方面。我國敏感元件與傳感器的科研開發(fā)水平約落后發(fā)達(dá)國家510年；生產(chǎn)

16、技術(shù)約落后 1015年。進(jìn)入21世紀(jì)，世界傳感器市場將迅速發(fā)展。由 1993 年的 130 億美元，發(fā)展到 2000 年后，市場規(guī)模將達(dá) 343 億美元。其中，以半導(dǎo)體傳感器為主流的各類固態(tài)傳感器增長幅度很大，年增長率高達(dá)20以上；微傳感器、微執(zhí)行器約占總市場的 40。據(jù)估計到 2010 年，我國敏感元件與傳感器的科研生產(chǎn)綜合實力將得到大幅度增 強(qiáng)，傳感器的總體研究水平將達(dá)到國際 21 世紀(jì)初水平，與國外差距縮短為 35年。我們必須抓住機(jī)遇大幅度 增強(qiáng)我國傳感器研制和生產(chǎn)的綜合實力，建立智能傳感器高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，跟蹤國際上發(fā)展的前沿技術(shù)，加強(qiáng) 預(yù)研，突破關(guān)鍵技術(shù)，使產(chǎn)品質(zhì)量、價格達(dá)到或接近國際同

17、類產(chǎn)品水平。1.3 傳感器技術(shù)的作用和地位當(dāng)今社會的發(fā)展 ,就是信息社會的發(fā)展。早在20世紀(jì) 80年代,美國就認(rèn)為世界已進(jìn)入傳感器時代,日本也將傳感器技術(shù)列為十大技術(shù)之首。我國將傳感器技術(shù)列為國家八五重點科技攻關(guān)項目,建成了“傳感器技術(shù)國家重點實驗室”、“微納米國家重點實驗室”、“國家傳感器工程中心”等研究開發(fā)基地。而且MEMS 、MOEMS 等研究項目列入了國家高新技術(shù)發(fā)展重點。傳感器產(chǎn)業(yè)已被國內(nèi)外公認(rèn)為是具有發(fā)展前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè),它以其技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、滲透力強(qiáng)、市場前景廣等特點為世人所矚目。2 傳感器技術(shù)的主要應(yīng)用隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的高速發(fā)展,人們生活水平的迅速提高 ,傳感器技術(shù)越來

18、越受到普遍的重視,它的應(yīng)用已滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。2.1 在工業(yè)生產(chǎn)過程的測量與控制方面的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)過程中,必須對溫度、壓力、流量、液位和氣體成分等參數(shù)進(jìn)行檢測 ,從而實現(xiàn)對工作狀態(tài)的監(jiān)控。診斷生產(chǎn)設(shè)備的各種情況,使生產(chǎn)系統(tǒng)處于最佳狀 7 態(tài),從而保證產(chǎn)品質(zhì)量 ,提高效益。目前傳感器與微機(jī)、通訊等的結(jié)合滲透,使工業(yè)監(jiān)測自動化 ,更具有準(zhǔn)確、效率高等優(yōu)點。如果沒有傳感器 ,現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)程度將會大大降低。2.2 傳感器在汽車電控系統(tǒng)中的應(yīng)用隨著人們生活水平的提高,汽車已逐漸走進(jìn)千家萬戶。汽車的安全舒適、低污染、高燃率越來越受到社會重視。而傳感器在汽車中相當(dāng)于感官和觸角,只有它才能準(zhǔn)確地采集

19、汽車工作狀態(tài)的信息 ,提高自動化程度。汽車傳感器主要分布在發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)和車身控制系統(tǒng)。普通汽車上大約裝有 10-20 只傳感器 ,而高級豪華車有的使用傳感器多達(dá)300 個,因此傳感器作為汽車電控系統(tǒng) 的關(guān)鍵部件 ,它將直 接影響到汽車技術(shù)性能的發(fā)揮。2.3 在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用社會的飛速發(fā)展,需要人們快速、準(zhǔn)確地獲取相關(guān)信息。醫(yī)學(xué)傳感器作為拾取生命體征信息的五官 ,它的作用日益顯著 ,并得到廣泛應(yīng)用。例如 :在圖像處理、臨床化學(xué)檢驗、生命體征參數(shù)的監(jiān) 護(hù)監(jiān)測、呼吸、神經(jīng)、心血管疾病的診斷與治療等方面,使用傳感器十分普及 ,現(xiàn)傳感器在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備中已無所不在。2.4 在環(huán)境監(jiān)

20、測方面的應(yīng)用近年來,環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重 ,人們迫切希望擁有一種能對污染物進(jìn)行連續(xù)、快速、在線監(jiān)測的儀器 ,傳感器滿足了人們的要求。目前,已有相當(dāng)一部分生物傳感器應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測中,如大氣環(huán)境監(jiān)測。二氧化硫是酸雨霧形成的主要原因, 傳統(tǒng)的檢測方法很復(fù)雜。現(xiàn)在將亞細(xì)胞類脂類固定在醋酸纖維膜上 ,和氧電極制成安培型生物傳感器,可對酸雨酸霧樣品溶液進(jìn)行檢測,大大簡化了檢測方法。2.5 在軍事方面的應(yīng)用傳感器技術(shù)在軍用電子系統(tǒng)的運用,促進(jìn)了武器、作戰(zhàn)指揮、控制、監(jiān)視和通信方面的智能化。傳感器在遠(yuǎn)方戰(zhàn)場監(jiān)視系統(tǒng)、防空系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、導(dǎo)彈系統(tǒng)等方面,都有廣泛的應(yīng)用 ,是提高軍事戰(zhàn)斗力的重要因素。2.6 在家

21、用電器方面的應(yīng)用 80 年代以來 ,隨著以微電子為中心的技術(shù)革命的興起,家用電器正向自動化、智能化、節(jié)能、無環(huán)境污染的方向發(fā)展。自動化和智能化的中心就是研制由微電腦和各種傳感器組成的控制系 統(tǒng)。如 :一臺空調(diào)器采用微電腦控制配合傳感器技術(shù) ,可以實現(xiàn)壓縮機(jī)的啟動、停機(jī)、風(fēng)扇搖頭、風(fēng)門調(diào)節(jié)、 換氣等 ,從而對溫度、濕度和空氣濁度 進(jìn)行控制。隨著人們對家用電器方便、舒適、安全、節(jié)能的要求的提高 ,傳感器將越來越得到顯著應(yīng)用。2.7 在學(xué)科研究方面的應(yīng)用科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,蘊生了許多新的學(xué)科領(lǐng)域 ,無論從宏觀的宇宙 ,還是到微觀的粒子世界 ,許多未知的現(xiàn)象和規(guī)律要獲取大量人類感官無法獲得的信息 ,沒

22、有相應(yīng)的傳感器是不可能的。2.8 在智能建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用智能建筑是未來建筑的一種必然趨勢,它涵蓋智能自動化、信息化、生態(tài)化等多方面的內(nèi)容 ,具有微型集成化、高精度與數(shù)字化和智能化特征的智能傳感器將在智能建筑中占有重要的地位3 。3 傳感器技術(shù)的發(fā)展展望 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得人們對傳感器技術(shù)越來越重視,認(rèn)識到它是影響人們生活水平的重要因素之一。因此對傳感器的開發(fā)成為目前最熱門的研究課題之一。傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢可以從以下幾方面來看。一 是開發(fā)新材料、新工藝和開發(fā)新型傳感器;二是實現(xiàn)傳感器的多功能、高精度、集成化和智能化;三是通過傳感器與其它學(xué)科的交叉整合 ,實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)化。3.1 開發(fā)新型傳感器 1

23、 傳感器的工作機(jī)理是基于各種物理（化學(xué)或生物 ）效應(yīng)和定律 ,由此啟發(fā)人們進(jìn)一步探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料 ,并以此研制具有新原理的新型傳感器,這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。3.2 開發(fā)新材料傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ),隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展 ,除了早期使用的材料 ,如 :半導(dǎo)體材料、陶瓷材料以外 ,光導(dǎo)纖維、納米材料超導(dǎo)材料等相繼問世。人工智能材料更是給我們帶入了一個新的 天地,它同時具有三個特征 :能感知環(huán)境條件的變化 （傳統(tǒng)傳感器 ）的功能 ;識別、判斷 （處理器 ）功能;發(fā)出指令和 自采取行動 （執(zhí)引器 ） 功能。隨著研究的不斷深入 ,未來將會有更多更新

24、的傳感器材料被開發(fā)出來。3.3 集成化傳感器的開發(fā)傳感器集成化包含兩種含義,一種是同一功能的多元件并列 ,目前發(fā)展很快的自掃描光電二極管列陣、 CCD 圖象傳感器就屬此類。另一種含義是功能一體化,即將傳感器與放大、運算以及溫度補(bǔ)償?shù)拳h(huán)節(jié)一體化 ,組裝成一個器件。例如把壓敏電阻、電橋、電壓放大器和溫度補(bǔ)償電路集成在一起的單塊 壓力傳感器。3.4 多功能集成傳感器多功能是指一器多能,即一個傳感器可以檢測兩個或兩個以上的參數(shù),如最第 5 卷第 1 期襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 2006年第 1期8近國內(nèi)已經(jīng)研制的硅壓阻式復(fù)合傳感器,可以同時測量溫度和壓力等。3.5 智能傳感器的開發(fā)智能傳感器是將傳感器與計

25、算機(jī)集成在一塊芯片上的裝置 ,它將敏感技術(shù)和信息處理技 術(shù)相結(jié)合 ,除了感知的本能外 ,還具有認(rèn)知能力 4 。例如 :將多個具有不同特性的氣敏元件集成在一個芯片上,利用圖像識別技術(shù)處理 ,可得到不同靈敏模式 ,然后將這些模式所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算 ,與被測氣體的模式類比 推理或模糊推理 ,可識別出氣體的種類和各自的濃度。3.6 多學(xué)科交叉融合 ,推動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量無處不在的,有無線通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點構(gòu)成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),是能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的智能 系統(tǒng)。它是涉及微傳感器與微機(jī)械、通信、自動控制、人工智能等多學(xué)科的綜合技術(shù),其應(yīng)用已由軍事領(lǐng)域擴(kuò)

26、展到反恐、防爆、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健、家居、商業(yè)、工業(yè)等眾多領(lǐng)域,有著廣泛的應(yīng)用前景 ,因此 1999 年和 2003 年美國商業(yè)周刊和 MIT 技術(shù)評論Technology Review 在預(yù)測未來技術(shù)發(fā)展的報告中 ,分別將其列為 21 世紀(jì)最具影響的 21 項技術(shù)和改變世界的 10 大新技術(shù)之一。3.7 加工技術(shù)微精細(xì)化 5 隨著傳感器產(chǎn)品質(zhì)量檔次的提升,加工技術(shù)的微精細(xì)化在傳感器的生產(chǎn)中占有越來越重要的地位。微機(jī)械加工技術(shù)是近年來隨著集成電路工藝發(fā)展起來的,它是離子束、電子束、激光束和化學(xué)刻蝕等用于微電子加工的技術(shù),目前已越來越多地用于傳感器制造工藝。例如,濺射、蒸鍍等離子體刻蝕、化學(xué)氣相淀積 （CVD） 、外延生長、擴(kuò)散、腐蝕、光刻等。另外一個發(fā)展趨勢是越來越多的生產(chǎn)廠家將傳感器作 為一種工藝品來精雕細(xì)琢。無論是每一根導(dǎo)線,還是導(dǎo)線防水接頭的出孔 ;無論是每一個角落 ,還是每一個細(xì)節(jié)傳感器的制作都達(dá)到了工藝品水平。如日本久保田公司的柱式傳感器,外加一個黑色的防塵罩 ,柱式傳感器的底座一般易進(jìn)沙塵及其他物質(zhì),而底座一旦進(jìn)了沙塵或其他物質(zhì)后,對傳感器來回?fù)u擺產(chǎn)生了影響 ,外加防塵罩后 ,顯然克服了上述弊端。這個附件的設(shè)計不僅充分考慮了用戶使用現(xiàn)場環(huán)境要求,而且制作工藝、外觀非?？季俊? 傳感器技術(shù)面臨的桃戰(zhàn)和機(jī)遇目前