國(guó)內(nèi)外傳感器技術(shù)現(xiàn)狀以及發(fā)展方向
一、傳感技術(shù)的現(xiàn)狀
傳感器技術(shù)是發(fā)展迅速的高新技術(shù)之一,也是當(dāng)代科技進(jìn)步的重要標(biāo)志。與計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)相比,國(guó)內(nèi)外傳感器技術(shù)的進(jìn)步相對(duì)落后,限制了傳感控制系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。
傳感器技術(shù)的研究和發(fā)展始于20世紀(jì)60年代的中國(guó)。經(jīng)過(guò)多年的積累,傳感器的研究、設(shè)計(jì)、制造、可靠性提高等方面都取得了很大的進(jìn)步。初步形成了傳感器研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的體系,在相關(guān)領(lǐng)域取得了一批研究成果。但是,一般來(lái)說(shuō),它不能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展,許多傳感器、信號(hào)處理和識(shí)別系統(tǒng)仍然依賴進(jìn)口。我國(guó)傳感器技術(shù)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)尚未形成,產(chǎn)品的改進(jìn)和創(chuàng)新緩慢,市場(chǎng)轉(zhuǎn)化率相對(duì)較低。
世界發(fā)達(dá)國(guó)家都非常重視傳感器技術(shù)的發(fā)展,都把傳感器技術(shù)列為國(guó)家發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。2000年,美國(guó)空軍選擇了15項(xiàng)有助于提高21世紀(jì)空軍能力的關(guān)鍵技術(shù),傳感器技術(shù)位居第二。早在20世紀(jì)80年代,美國(guó)就成立了國(guó)家技術(shù)團(tuán)隊(duì),幫助政府組織企業(yè)發(fā)展傳感器技術(shù)。在日本,傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)、通信、激光半導(dǎo)體、超導(dǎo)和人工智能被列為六大核心技術(shù)。日本科學(xué)技術(shù)部90年代制定的重點(diǎn)科研項(xiàng)目的70個(gè)重點(diǎn)課題中,有18個(gè)與傳感器技術(shù)密切相關(guān)。德國(guó)將軍用傳感器作為優(yōu)先技術(shù),英法等國(guó)逐年加大對(duì)傳感器開(kāi)發(fā)的投入。正是由于傳感器在世界范圍內(nèi)的普遍重視和發(fā)展,傳感器才取得了飛速的進(jìn)步。近十年來(lái),其產(chǎn)量和市場(chǎng)需求的年增長(zhǎng)率在10%以上。
二、國(guó)內(nèi)外傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)內(nèi)外傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)注重傳感器技術(shù)的系統(tǒng)性和傳感器、數(shù)據(jù)處理、識(shí)別技術(shù)的協(xié)同進(jìn)步。
(2)突出創(chuàng)新。新型傳感器和傳感技術(shù)體系的研發(fā),涉及新理論、新材料、新工藝等諸多方面,如生物傳感技術(shù)、光學(xué)傳感技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)等。
注重傳感器和傳感技術(shù)的硬件系統(tǒng)和部件的小型化,提高可靠性、傳感精度、加工速度和生產(chǎn)率,降低成本,節(jié)約資源和能源。在小型化的過(guò)程中,引起全世界關(guān)注的成功技術(shù)是納米技術(shù)。
實(shí)現(xiàn)軟硬件一體化,設(shè)計(jì)多功能高精度復(fù)合傳感器。重要的是包括傳感器陣列的集成和多功能多傳感器復(fù)合傳感器的設(shè)計(jì)(如汽車油耗、酒精檢測(cè)和發(fā)動(dòng)機(jī)性能的復(fù)合傳感器);傳感系統(tǒng)硬件集成(如信息處理與傳感器集成、傳感器與處理單元和識(shí)別單元集成等。);軟硬件集成、數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)融合等。
(3)研究開(kāi)發(fā)特殊環(huán)境(高溫、高壓、寒冷、水下、高腐蝕、輻射等)下的傳感器和傳感技術(shù)系統(tǒng)。),如航空、航天、軍事、高精度工業(yè)和測(cè)試設(shè)備中使用的傳感技術(shù)和產(chǎn)品。
(4)廣泛應(yīng)用于一般工業(yè)用途、農(nóng)業(yè)和服務(wù)業(yè)的傳感器技術(shù)系統(tǒng),重點(diǎn)解決可靠性、可用性和大幅降低成本的問(wèn)題。
(5)將傳感信號(hào)處理與人工智能等技術(shù)有機(jī)結(jié)合,面向應(yīng)用需求,開(kāi)發(fā)高可靠性、自適應(yīng)、抗干擾的智能傳感技術(shù)系統(tǒng)。
三、傳感器技術(shù)的未來(lái)前景
傳感器是一個(gè)跨學(xué)科的高科技領(lǐng)域。隨著物理、生物科學(xué)、信息
(1)功能更加全面,朝著小型化方向發(fā)展。目前,傳感器研究的重要內(nèi)容之一是可以替代生物視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感覺(jué)器官的生物傳感器,即仿生傳感器。隨著微加工和納米技術(shù)的發(fā)展,生物傳感器將會(huì)小型化,各種便攜式生物傳感器將會(huì)出現(xiàn)。
(2)智能化程度更高,操作更簡(jiǎn)單。價(jià)格更便宜,使用壽命更長(zhǎng)。傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合,自動(dòng)收集和處理數(shù)據(jù)。芯片技術(shù)將越來(lái)越多地進(jìn)入傳感器領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的集成化和集成化。
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