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浅谈传感器现状及发展趋势
作者：贾迪
来源：《中国科技博览》2013年第32期
摘要：传感器技术是科技信息领域中一种高新技术，具有广阔的发展前景。本文介绍了传感器的基本内容，详细阐述了国内外的技术差距以及我国的改进措施，并对未来传感器的发展方向进行推测。
关键词：传感器技术 现状 发展前景
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-281-01 0、引言
传感器技术是当今世界迅猛发展的高新技术之一，它与计算机技术、通讯技术共同构成本世纪信息产业的三大支柱技术，在科研学术界占据举足轻重的地位。作为信息感知、采集、转换、传输和处理的功能器件——传感器，也已经应用于自动控制、测量测绘、通信传达等许多高尖端领域。传感器是现代新技术革命和信息社会的重要基础，已经越来越受到专家、科研学者的关注。
一、传感器的概述 1、传感器的定义
传感器（Transducer/Sensor）在我国国家标准（GB7665-1987）中的定义是：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。具体有如下意义：首先传感器是一种能够完成检测任务的装置，其次它的输入量可以为物理量、化学量、生物量等多种形式，它的输出量是某种便于转换处理的光、气、电、热等具体物理量，最后至关重要的一点是输入变量与输出变量之间有精准的对应关系。 2、传感器的组成
传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。敏感元件是一种直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。转换元件的输入就是敏感元件的输出，它可以把输入变量转换为电路参量。转换的电路参量接入基本转换电路并以电量的形式输出。 3、传感器的特性
传感器的特性主要是指输出量和输入量之间的关系。当输入量为常量或变化极慢时，通常把这种关系称为静特性。静特性包括线性度、迟滞、重复性、灵敏度和灵敏度误差、分辨力和
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阈值、稳定性、温度稳定性、抗干扰稳定性、静态测量不确定度等。传感器的动特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性，传感器所检测的信号大多是时间的函数。传感器的动特性是传感器的输出值能够真实的再现变化着的输入量能力的反映。 4、传感器的标定
传感器的标定就是通过试验确立传感器的输入量与输出量之间的关系。同时也确立出不同使用条件下的误差关系。它不但要确定传感器的性能指标，也要明确这些性能指标所适用的工作环境。
5、传感器的分类
传感器的种类纷繁复杂，我们利用如下简洁明了的方式进行科学分类。
（1）传感器根据其工作原理，一般可分为物理型、化学型和生物型三大类。物理型传感器又可以分为结构型传感器和物性型传感器。结构型传感器是基于物理学中场的定律构成的；物性型传感器是基于物质定律构成的。
（2）传感器根据其能量转换情况可以分为能量控制型和能量转换型。在信息变化中，能量控制型传感器需要外电源供给；而能量转换型传感器主要由能量变换元件构成，不需要外电源。
（3）传感器根据其物理原理分类，可分为电参量式传感器、磁电式传感器、压电式传感器、光电式传感器、气电式传感器、热电式传感器、波式传感器、射线式传感器、半导体式传感器和其它原理式传感器
（4）传感器根据其输入信息分类，可分为温度、压力、流量、物位、加速度、速度、位移、转速、力矩、温度、粘度、浓度等传感器。 二、我国在传感器领域与国外存在的差距及改进措施
近30 年来，经过科技攻关，敏感元件与传感器的制造技术有了巨大进步，在设计、关键工艺、产品开发等方面均有不同程度的突破与创新。但我国传感器的整体水平与国外发达国家相比仍有较大差距。主要表现在：
1、 制造技术、工艺及设备严重滞后于国外，产品的种类少，品质差，企业自主开发与技术创新能力差，自主研发和拥有自主知识产权的科研成果较少。 2、人力资源匮乏，行业技术更新换代步伐慢，产业发展后劲不足。
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3、政府重视不够，产业的统筹规划不足，科研投资强度偏低、科研设备落后、科研和生产脱节，影响了科研成果的转化。
我们需要采取如下有利措施来缩短差距：首先企业本身应该加大自主创新能力，提升自主知识产权程度，在现有传统技术基础上，广泛吸收、消化、升级国外的先进技术，努力发展专用技术、特色技术、自主知识产权技术，突破企业自身的创新与开发能力。 国家也应该加大科技投入，加快专业科技型技术人才的开发，保证传感器技术及其产业的可持续发展。 三、传感器未来的发展趋势
随着科学技术的迅速发展和自动化生产过程的不断提高，传感器技术越来越受到人们的重视。如今，一个国家传感器的发展状况是判定这个国家科研水平的重要指标。因此，研制开发出新型传感器迫在眉睫。传感器技术的发展有三个方向： 1、在传统传感器的基础上实现性能突破和引申 （1）多功能化
在现代的许多研究中，为了能够精确地反映客观事物和环境的实时变化，往往需要传感器能够同时测量许多变化量。由多种敏感元件组成的传感器则是一种多种功能兼备的新一代探测系统，它可以借助于不同敏感元件中不同的结构或物质运用不同的表现方式，仅用一个传感器系统来同时实现多种传感器的功能。 （2）高精度化
随着自动化生产过程的不断提高， 对传感器的要求也在不断提高， 必须研制出灵敏度高、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。 （3） 微型、集成化
我们在要求传感器功能越来越强大的同时，还希望传感器的体积越来越小，方便使用。这样我们提出了传感器微型化、集成化的概念。传感器的微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的。MEMS传感器及系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等优点，这种新型技术的利用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） 智能化
智能化传感器是指装有微处理器的，不但能够执行信息处理和信息存储，而且还能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统。它们具有检测信息、处理数据、逻辑判断、自诊断和自适
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