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我国传感器现状及其发展趋势

专 业 测控技术与仪器 班 级 09测控1班 姓 名 刘海营 学 号 4090107112 指导教师 汤小娇 日 期 2012年3月27

我国传感器现状及其发展趋势

摘要

介绍传感器；指出其在我国的发展现状;对其未来发展趋势及途

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径作了探讨。

关键词

传感技术;发展现状;发展趋势

Sensor’s Present Situation and Its Developing Trend in Our Country

ABSTRACT : Introduce transducers； points out the characters of sensor at present in our country;discues the developing trend and solutions of the sensor.KEY WORDS :

sensor technology;the present state;the trend of development.1 传感器

传感器经常作为自动化产品的一部分，以元件、器件、部件等形式出现在市场上，所以传感器的范围不是很明确。但由于它的功能独特且不可或缺，很受人们重视。

GB7665-87国家标准中规定，传感器（transducer/sensor）的定义为：能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，其中敏感元件是指传感器中能直接感受和响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输和测量的电信号部分。被测量是什么？一般理解为非电量或理解为物理量、化学量、生物量等；可用输出信号是什么？一般也理解为电信号，即模拟量的电压、电流信号（连续量）和离散量的电平变换的开关信号、脉冲信号。现代按照信息理论理解被测量的输出信号应包括多种信息，除上述信号外，还包括声音、图象、味觉、触觉、空间位置等，按照控制理论理解传感器应包括检测以外的识别、检索、侦察、寻找、跟踪、选择拾取、判断等功能。IEC定义传感器是测量系统中将输入变量转换成可供测量信号的一种前置部件。并有人把传感器和传感器系统概念分开，即认为传 感器是传感器系统的敏感元件。更有人把传感器界定为器件（称为传感器件）

传统的以弹性元件、光学元件等为基础的传感器也在向微小型方向发展。传感器产业还与新材料、新工艺、新的制造设备等联系在一起，所以传感器产业是一个产业链，它的唐山学院论文

产品应用市场除军用外，可分为工业与汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品、专用设备四大类。所以，人们把目前兴起的图像传感器（成像技术）、RFID射频识别、纳米材料应用、微型机器人等均纳入传感器市场范围，就不足为怪了。

关于传感器的分类方法很多，而且互相交叉，一般以被测量参数来分米和以测量原理两种分类为主：

被测量参数分类可分为温度、压力、流量、位移、速度、加速度、粘度、湿度等传感器，又除去模拟量以外，还有离散量（开关等）传感器等。

按测量原理分类可分为根据电阻定律的电位计式、应变式传感器，根据变磁阻原理的电感式、差动变压器式、电涡流式传感器，根据半导体理论的半导体力敏、热敏、光敏、气敏等固态传感器。

目前，常用的传感器名称是以上两种的综合，以用途为主，如力敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、加速度传感器、生物传感器等。近来形成的有光传感器、光电传感器、图像传感器、光纤传感器、多功能传感器、仿生传感器等。目前国内传感器共分10大类，24小类，6，000多个品种，美国约17，000种传感器。传感器现状—产业特点

我国传感器行业虽起步较早,但直到1986 年“七五”开始才正式将传感器技术列入国家重点攻关项目,展开以机械敏、力敏、气敏、温敏、生物敏为主的5 大敏研究。经过十几年的发展,现已形成了一定规模的产业格局,其特点有:

(1)厂商多,上规模的企业少。(2)地区发展不平衡。

(3)品种多,档次不高。目前国内共有主要传感器产品1000 多种,国产敏感元器件950 种,基本涵盖了信息采集的各种领域。但是,水平还处在国际80 年代末或90 年代初的水平。(4)生产研发多以大学和研究所为依托,专业公司少。当然,从80 年代开始发展传感器技术至今,也取得了一些骄人的成绩,虽然规模有限但也给了我们信心,看到前途的光明。

(1)综合实力得到加强

目前全行业职工总数约42 万人,固定资产5 亿多元,共引进50 多条生产线与专用设备。传感器行业产值每年都以(10～15)%的速率增长。

(2)拓宽了开发领域

已经由过去的少数品种扩展到光敏、热敏、力敏、电压敏、磁敏、气敏、湿敏、声敏、射线敏、离子敏、生物敏等各种传感器,以及变送器、二次仪表等多种类、多形式产品,与国

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外研制领域相当。同时形成了近40 个院校、研究所的骨干科研队伍。

(3)扩大了生产规模

热敏电阻器、ZnO 压敏电阻器、可燃性气体传感器、光电二极管等十几个品种已形成一定规模的生产能力。经过“九五”阶段的努力,已建成敏感技术国家重点实验室,包括南北两部分(北方在北京中科院电子所,南方在上海冶金所)。此外,还建立了传感器国家工程研究中心,并形成了4 个生产基地:

(1)湿敏传感器。主要以中科院新疆物理所和成都715 厂为主,年产量达到2000～3000 万只,有少量出口。

(2)电压敏传感器。主要以西安无线电二厂为主,年产量1000～2000 万只。

(3)集成霍尔开关。南京中旭微电子有限公司(从南京半导体总厂分出),生产能力3000～4000 万只/ 年。

(4)石英谐振称重传感器。深圳清华传感设备有限公司,产值1000 多万元。产品以出口为主。传感器发展方向与途径

3.1 发展方向

(1)向高精度方向发展

随着自动化生产程度的不断提高,对传感器技术的要求也在不断提高,必须研制出具有灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。

(2)向高可靠性、宽温范围发展

传感器的可靠性直接影响到电子设备的性能。研制高可靠性、宽温度范围的传感器将是永久性的方向。大部分传感器的工作范围都在-20 ℃～70 ℃,在军用系统中要求工作温度在-40 ℃～85 ℃,而汽车、锅炉等场合对传感器的温度要求更高,因此发展新兴材料(如陶瓷)的传感器将很有前途。

(3)向微型化发展

以往的传感器由于尺寸大,可以用经典物理知识很好地描述。微传感器敏感元件的尺寸一般为微米级,所以随着传感器的微小型化,量子效应将越来越起支配作用。在将来,把光波和电子波统一在一起的统一波将可以更好地揭示传感器的工作规律。

(4)向模糊识别方向发展

从传感的模式看,微观信息由人工智能完成,感觉信息由神经元完成,宏观信息由模糊识别完成。未来的传感器将突破零维、瞬间的单一量检测方式,在时间上实现广延,空间上实现扩张(三维),检测量实现多元,检测方式实现模糊识别。

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3.2 发展途径

传感器的核心部件是敏感元件,其作用是感受、检测未知量。开发新型传感器,其途径大致有以下几个方面:

(1)采用新材料

由于材料科学的进步,新功能材料的开发将导致新的传感器的出现。半导体材料研究的进展,促进了半导体传感器的迅速发展;光导纤维的问世,产生了各种光纤传感器。

(2)采用新的加工方法

随着生产工艺水平的不断提高,新的加工方法不但使传感器的性能指标得以提高,应用范围得以扩大,还可加工出原有工艺不能制造的新型传感器。采用集成工艺和激光电阻微调技术,可制成集成温度传感器等。

(3)采用新的原理

随着各相关学科的发展,人们对非电量转化为电学量的认识逐步加深,它们之间新的转换关系必将导致新型传感器的产生。

(4)采用新的构思

许多古老的原理或设计,在巧妙的构思下可以产生出新的传感器。对热敏感的热敏电阻可做成温度传感器。也可把酶固定在电阻表面,用来检测酶反应中产生的热量,根据酶反应的专一性,就可测定酶的底物的含量,从而做成各种酶热敏电阻生物传感器。

参考文献:

[1 ] 冯冠平,陆懋荣.传感器技术的发展与展望

[2 ] 张剑平,胡萍萍.传感器的发展方向及其数字传感器的地位 [3 ] 张冈,陈幼平,等.基于现场总线的网络化智能传感器