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基于传感器的技术发展情况和市场需求的综述摘要：随着社会的发展，科学的进步，人们在某些领域探索的过程中，由于环境、地理等因素的影响，需要一种感觉器官来从外界获取精确信息，这时传感器便被人们所需求。本文就针对传感器作用，发展过程，市场需求做出了简单的综述。关键词：传感器发展过程市场需求一、传感器的作用人们为了从外界获取信息，必须借助感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。在信息时代，我们需要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径和手段。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的忙忙宇宙，微观上要观察小到1310cm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到2410s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质的认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等及其广泛的领域。可以毫不夸张地说，从忙忙的太空到浩瀚的海洋，以致各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化的项目，都离不开传感器。由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。二、传感器的发展史传感器（Transducer/Sensor）是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官；换句话说，传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息按照一定的规律转换成电信号或其他所需形式的信息输出的器件或装置，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。通常由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。传感器的种类很多，按照不同的功能，不同的适用领域可以划分多种类型。我国国家标准（GB7665-87）对传感器下的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。这里所说的“可用输出信号”是指便于加工处理、便于传输利用的信号。现在电信号是最易于处理和便于传输的信号。传感器不像计算机这么大型复杂的东西.那样的话人们就会清楚的记录它的历史了。温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。根据美国仪器学会的调查，1990年，温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初伽利略发明温度计开始，人们开始利用温度进行测量，而真正把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的，这就是后来的热电偶传感器。五十年以后，另一位德国人西门子发明了铂电阻温度计。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造，而且可导致建立新型工业，是21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统(MEMS)技术基础上的，目前已成功应用在硅器件上形成硅压力传感器(如上述EJX变送器)。微电子机械加工技术，包括体微机械加工技术、表面微机械加工技术、LIGA技术(X光深层光刻、微电铸和微复制技术)、激光微加工技术和微型封装技术等。MEMS的发展，把传感器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度。传感器的检测仪表，在微电子技术基础上，内置微处理器，或把微传感器和微处理器及相关集成电路(运算放大器、A/D或D/A、存贮器、网络通讯接口电路)等封装在一起完成了数字化、智能化、网络化、系统化。(注：MEMS技术还完成了微电动机或执行器等产品，将另作文介绍)网络化方面，目前主要是指采用多种现场总线和以太网(互联网)，这要按各行业的特点，选择其中的一种或多种，近年内最流行的有FF、Profibus、CAN、Lonworks、AS-Interbus、TCP/IP等。除MEMS外，新型传感器的发展还有赖于新型敏感材料、敏感元件和纳米技术，如新一代光纤传感器、超导传感器、焦平面陈列红外探测器、生物传感器、纳米传感器、新型量子传感器、微型陀螺、网络化传感器、智能传感器、模糊传感器、多功能传感器等。多传感器数据融合技术正在形成热点，它形成于20世纪80年代，它不同于一般信号处理，也不同于单个或多个传感器的监测和测量，而是对基于多个传感器测量结果基础上的更高层次的综合决策过程。有鉴于传感器技术的微型化、智能化程度提高，在信息获取基础上，多种功能进一步集成以致于融合，这是必然的趋势，多传感器数据融合技术也促进了传感器技术的发展。多传感器数据融合的定义概括：把分布在不同位置的多个同类或不同类传感器所提供的局部数据资源加以综合，采用计算机技术对其进行分析，消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾，加以互补，降低其不确实性，获得被测对象的一致性解释与描述，从而提高系统决策、规划、反应的快速性和正确性，使系统获得更充分的信息。其信息融合在不同信息层次上出现，包括数据层(像素层)融合、特征层融合、决策层(证据层)融合。由于它比单一传感器信息有如下优点，即容错性、互补性、实时性、经济性，所以逐步得到推广应用。应用领域除军事外，已适用于自动化技术、机器人、海洋监视、地震观测、建筑、空中交通管制、医学诊断、遥感技术等方面。我国的传感器发展已经经历了50多个春秋，20世纪80年代，改革开放给传感器行业带来了生机与活力。90年代，在党和国家关于“大力加强传感器的开发和在国民经济中普遍应用”的决策指引下，传感器行业进入了新的发展时期。目前来看，传感器的应用已经遍及到工业生产、海洋探测、环境保护、医学诊断、生物工程等多方面的领域，几乎所有的现代化的项目都离不开传感器的应用。在我国的传感器市场中，国外的厂商占据了较大的份额，虽然国内厂商也有了较快的发展，但仍然无法跟上国际传感器技术的步伐。近年来，由于国家的大力支持，我国建立了传感器技术国家重点实验室、微米/纳米国家重点实验室、机器人国家重点试验室等研发基地，初步建立了敏感元件和传感器产业，目前我国已有1,688家从事传感器的生产和研发的企业，其中从事MEMS研发的有50多家。在经济全球化趋势下，随着我国的投资环境的改善已经对传感器技术的大力支持，各国传感器厂商纷纷涌进我国的传感器市场，使得国内的传感器领域的竞争日趋激烈。于此同时，强烈的技术竞争必然会导致技术的飞速发展，促进我国传感器技术的快速进步。未来的传感器会向着小型化、多功能化、智能化、集成化、系统化的方向发展，由微传感器、微执行器及信号和数据处理器总装集成的系统越来越引起人们的关注。随着传感器的发展，有如下几大特性：1.多功能化传感器开始只是对单一量的测量，在众多领域中单一的量不能准确客观地反映客观事物和环境。这就要求传感器对多种量进行测量。由若干种敏感元件组成的多功能传感器兼具新一代的探测功能，它可以同时测量多种数值，从而对被测量体变化的测量更加精准。这种多功能的传感器应用范围更广泛。2.智能化当前的智能化传感器通常是融入一个或多个敏感元件、精密模拟电路、数字电路、微处理器（MCU）、通讯接口、智能软件，并将着一系列的硬件集成在一个封装组件内，智能化传感器相对普通传感器的优势是不容质疑的。智能化传感器是一种带微处理器的传感器，是微型计算机和传感器相结合的成果，它兼有检测、判断和信息处理功能，与传统传感器相比有很多特点：具有判断和信息处理功能，能对测量值进行修正、误差补偿，因而提高测量精度；可实现多传感器多参数测量；有自诊断和自校准功能，提高可靠性；测量数据可存取，使用方便；有数据通信接口，能与微型计算机直接通信。把传感器、信号调节电路、单片机集成在一芯片上形成超大规模集成化的高级智能传感器。我国在这方面的研究与开发还很落后，主要是因为我国半导体集成电路工艺水平有限。由于集成电路和芯片技术的发展，传感器装有微处理器，除执行信息处理和信息存储，还能够进行逻辑思考和对特殊情况作出判断并进行处理。3.小型化由于计算机技术的发展，辅助设计（CAD）技术和集成电路技术迅速发展，微机电系统（MEMS）技术应用于传感器技术，从而引发了传感器微型化。目前，几乎所有的传感器都在脱离传统的结构化生产设计，向基于计算机辅助设计（CAD）的模拟式工程化设计转变，从而体积越来越小，功能越来越强大，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。4.集成化、系统化现代传感器的应用依赖于智能系统的控制，并伴随着系统的发展不断进步。因此，面对日益集成化、系统化的网络环境以及硬件结构，传感器必定会更加的集成化，系统化，才能更好的服务于技术日渐成熟的物联网领域。随着物联网的发展，传感器的应用会遍及到生活中的各个层面。小型化的传感器能够使当前的设备在不需要过多改进的情况下进入到物联网的大家庭。随着科技的进步，我们对传感器的要求也越来越高，单一功能的传感器已经无法满足当前人们在工业生产、医学诊断、生物工程等领域的需求，多功能化的传感器必定会随着传感器技术的高速发展而更快的进入我们的生活。我们现在追求的是智能化的世界，不管是研究机器人，还是对计算机的发展要求，我们都希望智能的出现能够更好地帮助我们去工作，提高效率。这就需要更为智能的传感器来代替人工的判断，因此，智能化的产业会随着人们技术水平的提升而遍及全球。集成化、系统化的传感器会更大的提高传感器的敏感度，减小传感器的误差，使得传感器得到的数据更加的准确，提高传感器的智能水平。在当今网络化信息化的环境背景下，传感器的需求必然会更加庞大，也会为人类科技的智能化做出更多更大的贡献三、传感器的发展趋势1.利用新发现的现象、效应。传感器本来就是基于一系列效应制造出来的，目前应用的效应很多，比如压电效应、压阻效应等等，还有一些效应是我们未知的，等着我们去认识。2.采用高新技术。随着计算机、电子技术以及制造加工技术的发展，传感器也进入高速发展时期，这些技术都是开发和设计传感器的基础。高科技含量的传感器是未来产业化的一个方向。3.新材料的开发。传感器的感应元件、传感器保护的基础都是各种材料，随着人们对新材料性能的掌握，将大大促进传感器的发展。近年，广泛应用的材料有陶瓷、光纤、高分子有机材料等。4.不断提高传感器的性能。影响传感器的性能因素很多，有系统的，还有检测的。随着检测技术跟精密制造的发展，这方面也将得到大大提高。5.传感器应用的扩展。物联网的横空出世，传感器应用也在不断拓展。近些年，地震灾害、海啸灾害、食品危机不断，对研究人员来说，也是个挑战，开发出各种传感器检测这些现象的发生，及早预警。6.传感器的集成化和多功能化。以前的传感器一般只能检测一种物理量，一个系统光传感器就需要很口。现在，已经出现了多功能和集成化的传感器，比如温湿度和检测各种气体的集成传感器，这也将是以后发展的一个趋势。7.微型与低功耗化。有些精密仪器或设备，体积本身就小，还需要接上各