引言
信息技術(shù)是人類獲取外界信息所必不可少的一種技術(shù)，它所涉及的領(lǐng)域非常大，包括材料技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、生化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)等。但我們從系統(tǒng)角度來(lái)看，就是通信技術(shù)、傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，它們分別構(gòu)成了信息技術(shù)系統(tǒng)的神經(jīng)、感官和大腦?，F(xiàn)在涌現(xiàn)出許多名詞，比如物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、智能醫(yī)療保健等智能化產(chǎn)物，無(wú)一例外的和傳感技術(shù)有不可分割的關(guān)系。但是這些方面的產(chǎn)品并沒(méi)有較大的進(jìn)步，原因在于傳感技術(shù)發(fā)展比較緩慢，不能很好的服務(wù)于信息技術(shù)的整體發(fā)展，從而形成了智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢的現(xiàn)象。 由此可見(jiàn)，傳感技術(shù)發(fā)展滯后反過(guò)來(lái)影響和制約其他相關(guān)方面的發(fā)展與進(jìn)步，在近幾年的科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展過(guò)程中表現(xiàn)得尤為突出。
1、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
美國(guó)早在20世紀(jì)80年代初就成立了國(guó)家技術(shù)小組，幫助政府組織和領(lǐng)導(dǎo)各大公司與國(guó)家企事業(yè)部門的傳感開(kāi)發(fā)工作，在國(guó)家長(zhǎng)期安全和經(jīng)濟(jì)繁榮至關(guān)重要的22項(xiàng)技術(shù)中，有6項(xiàng)與傳感技術(shù)直接相關(guān)。美國(guó)空軍2000年提出的15項(xiàng)有助于提高21世紀(jì)美國(guó)空軍作戰(zhàn)能力的關(guān)鍵技術(shù)中，傳感技術(shù)位居第二。由此可見(jiàn)，傳感技術(shù)已成為一項(xiàng)與現(xiàn)代技術(shù)密切相關(guān)的尖端技術(shù)。
我國(guó)在20世紀(jì)80年代將敏感元件與傳感器列入國(guó)家攻關(guān)計(jì)劃，1987年制定了《傳感器技術(shù)發(fā)展政策》白皮書(shū)，1991年《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十年規(guī)劃和八五計(jì)劃建議》中明確要求大力加強(qiáng)傳感器的開(kāi)發(fā)和在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中普遍應(yīng)用。進(jìn)入21世紀(jì)，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和科技部部署了與傳感技術(shù)相關(guān)的研究課題?？梢?jiàn)，傳感技術(shù)的地位不斷的到提升，在國(guó)內(nèi)外都得到了高度的重視，傳感技術(shù)的發(fā)展迎來(lái)了新的時(shí)代。
2現(xiàn)代傳感技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
傳感技術(shù)涉及傳感器機(jī)理研究與分析、設(shè)計(jì)與研制、性能評(píng)估與應(yīng)用等，是一門多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。大規(guī)模集成電路、微納加工、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，為傳感技術(shù)的發(fā)展奠定了技術(shù)。光學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、電子學(xué)、信息處理的學(xué)科互相滲透與融合，為新型傳感器的研制提供了技術(shù)支持。隨著自動(dòng)化程度的不斷提高，人們對(duì)智能化的需求越來(lái)越迫切，對(duì)傳感器的需求也越來(lái)越高。需求導(dǎo)向和技術(shù)支撐共同決定了現(xiàn)代傳感技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
（1） 新型傳感器的研發(fā)
現(xiàn)有傳感器的測(cè)量原理主要是依據(jù)各種定律和效應(yīng)、化學(xué)原理以及相關(guān)理論等。如根據(jù)電阻定律、變磁阻原理、半導(dǎo)體有關(guān)理論等。但是基于物理方面的傳感器在國(guó)外的技術(shù)非常先進(jìn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，然而最近興起的新能源方面的產(chǎn)業(yè)則又帶動(dòng)了一批新的傳感器的研發(fā)進(jìn)程。比如生物傳感器在食品工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、發(fā)酵工業(yè)、醫(yī)學(xué)等方面都有大量的應(yīng)用需求。目前，生物傳感器價(jià)格較高，性能也比較低。但隨著技術(shù)的發(fā)展，低成本、高靈敏度、高穩(wěn)定性和高壽命的生物傳感器技術(shù)將會(huì)加速生物傳感器市場(chǎng)化、商業(yè)化的進(jìn)程。
利用量子力學(xué)中的有關(guān)效應(yīng)，為設(shè)計(jì)、研制新型傳感器提供了理論基礎(chǔ)。隨著納米電子學(xué)的發(fā)展，將會(huì)在傳感技術(shù)領(lǐng)域中引起一次新的技術(shù)革命，從而把傳感技術(shù)推向更高的發(fā)展階段。
（2） 高精度化
現(xiàn)在我們國(guó)家已經(jīng)由機(jī)械化步入自動(dòng)化時(shí)代，雖然自動(dòng)化水平并不是非常先進(jìn)，但是現(xiàn)今的自動(dòng)化程度對(duì)傳感器的要求日益提高，必須研制出靈敏度高、精密度高、響應(yīng)速度快的傳感器以確保自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性。但是生產(chǎn)這樣高緊密度傳感器的公司比較少，目前我國(guó)的傳感器大部分是進(jìn)口國(guó)外廠家的傳感器，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、銷售、售后等方面的一體化服務(wù)，從而可知高精密的傳感器的研發(fā)是社會(huì)發(fā)展的需要。
例如，一種高性能小型石英絕對(duì)壓力傳感器，具有±10Pa高精度與0.1Pa高分辨力，其體積為12.5ml、質(zhì)量為15g。該壓力傳感器的敏感單元為音叉型晶體單元，可以得到穩(wěn)定度很高的細(xì)致頻率，從而實(shí)現(xiàn)具有高精度及高分辨力的石英晶體壓力傳感器。
（3） 微型化
自動(dòng)化設(shè)備的功能越來(lái)越強(qiáng)大，要求傳感器本身的體積也是越小越好，這就要求發(fā)展新的材料及加工技術(shù)。目前，利用硅材料、石英晶體材料和陶瓷材料，使用光刻、腐蝕、淀積、鍵合和封裝等工藝以及各種微精細(xì)加工技術(shù)制成的微結(jié)構(gòu)傳感器，其體積非常小，動(dòng)態(tài)特性好，互換性與可靠性都較好。
微結(jié)構(gòu)傳感器的敏感元件尺寸一般為um級(jí)，可以使活動(dòng)的膜片、懸臂梁、橋以及凹槽、孔隙、錐體等。這些微結(jié)構(gòu)與特殊用途的薄膜和高性能的集成電路相結(jié)合，已成功地用于制造各種微傳感器以及多功能的敏感元陣列，實(shí)現(xiàn)了諸如壓力、力、加速度、角速度、應(yīng)力、濕度、磁場(chǎng)、離子和分子濃度以及生物傳感器等。
例如，一種可安裝在蜻蜓等昆蟲(chóng)的翅膀上分析翅膀動(dòng)作的微型風(fēng)速傳感器，在3mm*3mm的芯片上設(shè)置了2個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器的尺寸約為1.5mm*3mm，厚度約為1mm。傳感器采用在帶電極的SOI底板上形成長(zhǎng)約0.5mm、厚1um以下的懸臂梁壓電的結(jié)構(gòu)。懸臂梁部分的質(zhì)量?jī)H為0.1ug，能夠?qū)崿F(xiàn)-2—2m/s風(fēng)速的測(cè)量。這種傳感器具有較好的抗干擾性，同時(shí)，傳感器的最低階固有頻率在10HZ以上，能夠滿足幾HZ的翅膀振動(dòng)測(cè)量。
（4） 微功耗及無(wú)源化
傳感器多為非電量向電量的轉(zhuǎn)化，工作時(shí)離不開(kāi)電源，在野外現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)離電網(wǎng)的地方往往需要電池供電或使用太陽(yáng)能等供電。研制微功耗的傳感器以及無(wú)源傳感器是必然的發(fā)展方向，這樣既可以節(jié)省能源又可以提高系統(tǒng)壽命。
一種無(wú)需電池即可驅(qū)動(dòng)的無(wú)線傳感器終端，配有可將振動(dòng)轉(zhuǎn)換為能量的微型發(fā)電機(jī)和雙層電容器；可將安裝地點(diǎn)的振動(dòng)作為能量使用，發(fā)電剩余的電力可儲(chǔ)存在電雙層電容器中。該終端具有廣闊的前景。
（5） 多傳感器融合和智能化
隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，傳感器的功能形成突破。由于單傳感器不可避免地存在不確定或偶然不確定性，缺乏全面性、魯棒性，所以偶然的股長(zhǎng)就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失效。多傳感器集成與融合技術(shù)正是解決這些問(wèn)題的好辦法。多個(gè)傳感器不僅可以描述同一環(huán)境特征的多個(gè)冗余信息，而且可以描述不同的環(huán)境特征。它的特點(diǎn)是冗余性、互補(bǔ)性、及時(shí)性和低成本性。
多傳感器的集成與融合技術(shù)已經(jīng)成為智能機(jī)器與系統(tǒng)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向，它涉及信息學(xué)科的多個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)擴(kuò)展到軍事和非軍事的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，如：自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別、自主車輛導(dǎo)航、遙感、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、機(jī)器人、醫(yī)療應(yīng)用等。
所謂智能化傳感器就是將傳感器獲取信息的基本功能與專用的微處理器的信息分析、處理功能緊密結(jié)合在一起，并且據(jù)偶遇診斷、數(shù)字雙通信等新功能的傳感器。智能化傳感器將由多個(gè)模塊組成，包括微傳感器、微處理器、微執(zhí)行器和接口電路，它們構(gòu)成一個(gè)微閉環(huán)系統(tǒng)。這樣智能化傳感器功能會(huì)更多，精度和可靠性會(huì)變高，優(yōu)點(diǎn)會(huì)更突出，應(yīng)用會(huì)更廣泛。
（6） 高可靠性
傳感器的可靠性直接影響系統(tǒng)的性能，研制高可靠性、寬溫度范圍的傳感器是永恒的主題。提高溫度使用范圍歷來(lái)是傳感器的工作重點(diǎn)，大部分傳感器其工作溫度都在-20—70℃之間。一些特殊場(chǎng)合要求傳感器的溫度更高，因此，發(fā)展新興材料的傳感器尤為重要。
（7） 傳感器網(wǎng)絡(luò)
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量無(wú)處不在的、有無(wú)線通信與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，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、人工智能等多學(xué)科的綜合技術(shù)，大量傳感器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成分布式、智能化信息處理系統(tǒng)，以協(xié)同方式工作，從多種視角、多種感知模式對(duì)事件、現(xiàn)象和環(huán)境進(jìn)行觀察和分析，獲取大量信息。
隨著3C技術(shù)的發(fā)展和日益成熟，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)更是得到快速發(fā)展，引起人們更大的關(guān)注。
結(jié)束語(yǔ)
傳感技術(shù)的發(fā)展主要沿著兩個(gè)方向進(jìn)行：一是開(kāi)發(fā)新材料、研究新工藝和利用新概念、新原理、新的設(shè)計(jì)方法，開(kāi)發(fā)出新型傳感器；二是研究傳感器的高精度、微型化、智能化及多傳感器的融合和傳感器技術(shù)的集成等。 當(dāng)前，現(xiàn)代傳感技術(shù)研究熱點(diǎn)主要集中在光傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器、醫(yī)學(xué)傳感器以及多傳感器融合技術(shù)等。隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代傳感技術(shù)也必將不斷創(chuàng)新與發(fā)展，在一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力中的作用，也一定會(huì)得到充分體現(xiàn)。
聲明，文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)上百度文庫(kù)中李成成的論文分享，感覺(jué)不錯(cuò)，引以所錄。
