編者語：近年來，傳感器正處於傳統型向新型傳感器轉型的發展階段。新型傳感器的特點是微型化
、數字化
、智能化、多功能化、係統化
、網絡化，它不僅促進了傳統產業的改造
，而且可導致建立新型工業和軍事變革

，是21世shi紀ji新xin的de經jing濟ji增zeng長chang點dian。我wo國guo在zai傳chuan感gan器qi生sheng產chan產chan業ye化hua過guo程cheng中zhong，應ying該gai在zai引yin進jin國guo外wai技ji術shu和he自zi主zhu創chuang新xin兩liang方fang麵mian都dou不bu放fang鬆song。在zai引yin進jin國guo外wai先xian進jin技ji術shu中zhong

，可ke以yi提ti高gao自zi己ji的de技ji術shu，同tong時shi也ye滿man足zu了le國guo內nei市shi場chang的de需xu求qiu
，形xing成cheng了le傳chuan感gan器qi生sheng產chan產chan業ye規gui模mo。
  
　　傳感器和檢測儀表的重要性

　　工業設備在製造過程中及整機性能測試中會遇到各種機械量和幾何量
，有些工業設備在運行中還要經常對一些機械量、電量進行檢測或監視。這些機械量有位移、速度、加速度、力
、力矩、功率、壓力
、流量
、溫度

、硬度、密度

、溫度、比重和粘度等
，幾何量有長度

、角度
、形狀、位置
、表麵粗糙度、表麵波形等，這些均屬於物理量。實際在人們生產、生活和科學實驗中還會遇到化學量、生物量（包括醫學）

，而所有這一切
，從信號的角度來看，都需要通過傳感器，將其轉換成電信號（近代還可以轉換成光信號），而後再進行信號的傳輸、處理

、存儲

、顯示
、控製……，從信息的角度看
，這些信號連同聲音和圖像信息都是信息的源頭
，所以傳感器和檢測儀表、測量儀表是信息科學技術的三部分（信息獲取、信息傳輸、信息處理）中的重要部分。

　　在現代工業設備中，傳感器和檢測儀表是不可或缺的一部分的理由
，還可由以下兩方麵來看：傳統的工業設備如在其上增加了必要的傳感器，配備精密測量部件（附件），則其功能和精度可以提高，便於用戶操作和維護


，安全等級也可以提高，設備可以增值；工業設備作為自動化係統的控製對象或作為自動化係統的一部分，必須能與自動化係統的三部分（檢測、控製
、執行）相xiang兼jian容rong或huo提ti供gong接jie口kou，使shi之zhi集ji成cheng為wei一yi個ge有you機ji的de整zheng體ti，無wu論lun是shi單dan機ji自zi動dong化hua或huo作zuo為wei大da型xing自zi動dong化hua裝zhuang置zhi的de一yi部bu分fen，都dou使shi該gai工gong業ye設she備bei的de用yong途tu擴kuo大da。綜zong上shang所suo述shu，作zuo為wei工gong業ye設she備bei本ben身shen增zeng加jia傳chuan感gan器qi和he檢jian測ce儀yi表biao、測量儀表或提供接口


，是傳統設備更新換代的必要條件。

　　傳感器是一種把非電量轉變的電信號的器件，而檢測儀表在模擬電路情況下
，一般是包括傳感器、檢測點取樣設備及放大器（進行抗幹擾處理及信號傳輸），當然還有電源及現場顯示部分（可選擇）

，電信號一般分連續量、離散量兩種
，實際上還可分成模擬量、開關量、脈衝量等
，模擬信號傳輸采用統一信號（4~20mA DC等）。數字化過程中
，檢測儀表變化比較大，經過幾個階段，近來多采用ASIC專用集成電路，而且把傳感器和微處理器及網絡接口封裝在一個器件中，完成信息獲取、處理、傳輸、存貯等功能。在自動化儀表中經常把檢測儀稱為變送器
，如溫度變送器、壓力變送器等。

　　因為傳感器用於各行各業
，加之這些年來，家用電器
、汽車、信息產業三方麵的飛速發展，對傳感器需求大增
，所以傳感器製造業發展很快，形成獨立的產業

，這就拉動了工業設備，特別是半導體

、設備製造業的發展，所以中國有必要特別關注傳感器產業。

　　傳感器產品品種多，采用的科學原理多，技術密集
，具有多樣性

、邊緣性
、綜合性和技藝性
，需要多學科、多種高新技術配合，雖然具有高附加效益，但本身價格不高，所以要推動傳感器產業的發展，是有難度的。

　　傳感器和檢測儀表的現狀

　　傳感器產品的門類品種繁多，用於流程工業的主要有：溫度傳感器、壓力傳感器
、重量傳感器、流量傳感器、液位傳感器
、氧敏傳感器,各種力敏傳感器
、氣敏傳感器、分析儀表等
，用於機械工業的還有：開關類的接近/定位傳感器、安全門開關等安全傳感器、旋轉編碼器、視覺傳感器
、速度傳感器、加速度傳感器等。目前國內傳感器共分10大類，24小類
，6000個品種。而國內品種更多，如美國約有17000種傳感器

，所以我國發展傳感器品種的領域很寬廣。

　　中國傳感器的市場近幾年一直持續增長，增長速度超過15％，2003年銷售額為186億元，同比增長32.9％；而世界非軍用傳感器市場1998年為325億美元，平均增長率為9％，預計2008年將增加到506億美元。2003年中國傳感器應用四大領域為工業及汽車電子產品、通信電子產品、消費電子產品專用設備，其中工業和汽車電子產品占市場份額的33.5％。由於改革開放，我國巨大的市場，引來了各國廠商如西門子、橫河、霍尼韋爾、歐姆龍、邦bang納na等deng公gong司si
，這zhe為wei最zui終zhong用yong戶hu和he工gong業ye設she備bei製zhi造zao廠chang帶dai來lai了le很hen大da的de便bian利li，而er國guo內nei傳chuan感gan器qi和he檢jian測ce儀yi表biao生sheng產chan雖sui有you發fa展zhan，但dan這zhe遠yuan不bu能neng跟gen上shang形xing勢shi的de要yao求qiu。各ge國guo傳chuan感gan器qi生sheng產chan和he研yan發fa的de規gui模mo在zai不bu斷duan擴kuo大da
，美mei國guo約yue有you1300家生產和開發傳感器的廠家
，100多個研究院所和院校
，日本有800家廠商。我國近年建立了傳感器技術國家重點實驗室、微米/納米國家重點實驗室等研發基地
，初步建立了敏感元件和傳感器產業，2000年總產量超過13億隻，目前我國已有1688家從事傳感器的生產和研發的企業，其中從事MEMS研製生產的已有50多家
，到“十五”末期，敏感元件和傳感器年總產量已達到20億隻。

　　我國在參與國際傳感器市場競爭方麵也走出了新路子，如沈陽儀表科學研究院的“傳感器國家研究中心”

，已向美國出口力敏傳感器芯片40萬隻。

　　傳感器技術包括敏感機理
、敏感材料
、工藝設備和計測技術四個方麵，約有30多(duo)種(zhong)技(ji)術(shu)。隨(sui)著(zhe)微(wei)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)很(hen)快(kuai)
，我(wo)國(guo)研(yan)發(fa)的(de)力(li)量(liang)尚(shang)需(xu)大(da)量(liang)投(tou)入(ru)，特(te)別(bie)要(yao)加(jia)強(qiang)具(ju)有(you)自(zi)主(zhu)知(zhi)識(shi)產(chan)權(quan)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)開(kai)發(fa)、科研成果的轉化及傳感器生產產業化問題，在我國更是迫在眉睫的問題，在批量生產情況下，控製傳感器產品性能（主要是穩定性、可靠性）


，使shi之zhi合he格ge率lv很hen高gao，就jiu需xu要yao有you先xian進jin的de製zhi造zao工gong藝yi和he自zi動dong化hua水shui平ping很hen高gao的de工gong藝yi設she備bei，我wo國guo應ying在zai開kai發fa專zhuan用yong工gong藝yi設she備bei上shang下xia功gong夫fu
，解jie決jue傳chuan感gan器qi生sheng產chan產chan業ye化hua的de“瓶頸”問題；在(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)上(shang)，特(te)別(bie)是(shi)新(xin)型(xing)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)上(shang)，還(hai)沒(mei)大(da)力(li)推(tui)廣(guang)，改(gai)革(ge)開(kai)放(fang)創(chuang)造(zao)了(le)有(you)利(li)條(tiao)件(jian)
，各(ge)種(zhong)工(gong)業(ye)設(she)備(bei)應(ying)用(yong)了(le)先(xian)進(jin)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)，這(zhe)擴(kuo)大(da)了(le)傳(chuan)感(gan)器(qi)市(shi)場(chang)，也(ye)使(shi)我(wo)國(guo)新(xin)型(xing)傳(chuan)感(gan)器(qi)生(sheng)產(chan)產(chan)業(ye)化(hua)有(you)了(le)動(dong)力(li)。

　　我(wo)國(guo)在(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)生(sheng)產(chan)產(chan)業(ye)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)

，應(ying)該(gai)兼(jian)顧(gu)引(yin)進(jin)國(guo)外(wai)技(ji)術(shu)和(he)自(zi)主(zhu)創(chuang)新(xin)兩(liang)方(fang)麵(mian)。在(zai)引(yin)進(jin)國(guo)外(wai)先(xian)進(jin)技(ji)術(shu)中(zhong)，可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)自(zi)己(ji)的(de)技(ji)術(shu)

，同(tong)時(shi)也(ye)滿(man)足(zu)了(le)國(guo)內(nei)市(shi)場(chang)的(de)需(xu)求(qiu)，形(xing)成(cheng)了(le)傳(chuan)感(gan)器(qi)生(sheng)產(chan)產(chan)業(ye)規(gui)模(mo)。如(ru)橫(heng)河(he)公(gong)司(si)最(zui)近(jin)發(fa)布(bu)的(de)EJX多變量變送器，就是個可以考慮引進技術的例子，它精度高（0.025％）、智能化程度高


，采用現場總線技術，由於能把質量流量、介質壓力及導管堵塞
、診斷、蒸氣伴熱診斷和孔板磨損情況等多種變量和信息經現場總線傳輸給中央控製室；對保證生產和提供設備維護信息
、保(bao)證(zheng)安(an)全(quan)運(yun)行(xing)都(dou)很(hen)有(you)利(li)，這(zhe)種(zhong)新(xin)型(xing)變(bian)送(song)器(qi)的(de)發(fa)展(zhan)，配(pei)合(he)了(le)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)管(guan)控(kong)一(yi)體(ti)化(hua)的(de)變(bian)革(ge)，隻(zhi)有(you)信(xin)息(xi)源(yuan)頭(tou)能(neng)力(li)強(qiang)了(le)
，信(xin)息(xi)豐(feng)富(fu)了(le)，才(cai)能(neng)使(shi)信(xin)息(xi)化(hua)更(geng)好(hao)促(cu)進(jin)生(sheng)產(chan)力(li)發(fa)展(zhan)。另(ling)外(wai)
，它(ta)有(you)廣(guang)闊(kuo)的(de)市(shi)場(chang)
，因(yin)為(wei)它(ta)在(zai)石(shi)油(you)化(hua)工(gong)、冶金
、電力等多個行業均用量很大。

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　　傳感器和檢測儀表的發展趨勢

　　近年來，傳感器正處於傳統型向新型傳感器轉型的發展階段。新型傳感器的特點是微型化、數字化
、智能化、多功能化、係統化、網絡化
，它不僅促進了傳統產業的改造
，而且可導致建立新型工業和軍事變革，是21世紀新的經濟增長點。微型化是建立在微電子機械係統（MEMS）技術基礎上的，目前已成功應用在矽器件上形成矽壓力傳感器（如上述EJX變送器）。微電子機械加工技術，包括體微機械加工技術、表麵微機械加工技術、L1GA技術（X光深層光刻

、微電鑄和微複製技術）
、激光微加工技術和微型封裝技術等。MEMS的發展，把傳感器的微型化、智能化、多duo功gong能neng化hua和he可ke靠kao性xing水shui平ping提ti高gao到dao了le新xin的de高gao度du。傳chuan感gan器qi和he檢jian測ce儀yi表biao
，在zai微wei電dian子zi技ji術shu基ji礎chu上shang
，內nei置zhi微wei處chu理li器qi
，或huo把ba微wei傳chuan感gan器qi和he微wei處chu理li器qi及ji相xiang關guan集ji成cheng電dian路lu（運算放大器
、A/D、D/A
、存貯器、網絡通訊接口電路）等封裝在一起完成了數字化、智能化
、網絡化、係統化。網絡化方麵
，目前主要是指采用多種現場總線和以太網（互聯網），這要按各行業的需求
，選擇其中的一種或多種，近年內最流行的有FF
、Profibus
、CAN、LonWorks、AS-I、Interbus、TCP/IP等。

　　除MEMS外

，新型傳感器的發展還有賴於新型敏感材料
、敏感元件和納米技術，如新一代光纖傳感器、超導傳感器、焦平麵陳列紅外探測器
、生物傳感器、納米傳感器、新型量子傳感器、微型陀螺
、網絡化傳感器、智能傳感器、模糊傳感器、多功能傳感器等。

　　多傳感器數據融合技術正在形成熱點，它形成於20世紀80年(nian)代(dai)，它(ta)不(bu)同(tong)於(yu)一(yi)般(ban)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)，也(ye)不(bu)同(tong)於(yu)單(dan)個(ge)或(huo)多(duo)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)監(jian)測(ce)和(he)測(ce)量(liang)
，而(er)是(shi)對(dui)基(ji)於(yu)多(duo)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)基(ji)礎(chu)上(shang)的(de)更(geng)高(gao)層(ceng)次(ci)的(de)綜(zong)合(he)決(jue)策(ce)過(guo)程(cheng)。有(you)鑒(jian)於(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)的(de)微(wei)型(xing)化(hua)、智(zhi)能(neng)化(hua)程(cheng)度(du)提(ti)高(gao)
，在(zai)信(xin)息(xi)獲(huo)取(qu)基(ji)礎(chu)上(shang)
，多(duo)種(zhong)功(gong)能(neng)進(jin)一(yi)步(bu)集(ji)成(cheng)以(yi)至(zhi)於(yu)融(rong)合(he)

，這(zhe)是(shi)必(bi)然(ran)的(de)趨(qu)勢(shi)。多(duo)傳(chuan)感(gan)器(qi)數(shu)據(ju)融(rong)合(he)技(ji)術(shu)也(ye)促(cu)進(jin)了(le)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)。多(duo)傳(chuan)感(gan)器(qi)數(shu)據(ju)融(rong)合(he)的(de)定(ding)義(yi)概(gai)括(kuo)為(wei)：bafenbuzaibutongweizhideduogetongleihuobutongleichuanganqisuotigongdejubushujuziyuanjiayizonghe，caiyongjisuanjijishuduiqijinxingfenxi，xiaochuduochuanganqixinxizhijiankenengcunzaiderongyuhemaodun，jiayihubu，jiangdiqibuquedingxing，huodeduibeiceduixiangdeyizhixingjieshiyumiaoshu，congertigaoxitongjuece、規劃、反應的快速性和正確性，使係統獲得更充分的信息。其信息融合在不同信息層次上出現，包括數據層（像素層）融合、特征層融合

、決策層（證據層）融合。由於它比單一傳感器信息有如下優點
，即容錯性、互補性
、實時性、經濟性，所以逐步推廣應用。應用領域除軍事外，還適用於自動化技術、機器人
、海洋監視

、地震觀測
、建築、空中交通管製、醫學診斷、遙感技術等方麵。

　　結語

　　2002年發行的王大珩主編的“現代儀器儀表技術與設計”上下兩卷400多萬字的巨著，為我們發展儀器儀表工業添加了助推力

，其中第三篇為智能微係統技術
、第di四si篇pian為wei傳chuan感gan器qi技ji術shu，第di十shi二er篇pian為wei信xin息xi傳chuan輸shu與yu網wang絡luo化hua儀yi器qi相xiang關guan發fa展zhan技ji術shu，均jun與yu傳chuan感gan器qi和he檢jian測ce儀yi表biao有you直zhi接jie關guan係xi，很hen值zhi得de我wo們men從cong事shi自zi動dong化hua工gong作zuo的de人ren員yuan一yi讀du，其qi它ta門men類lei儀yi表biao的de篇pian章zhang及ji現xian代dai設she計ji科ke學xue和he先xian進jin製zhi造zao技ji術shu篇pian章zhang也ye使shi我wo們men更geng深shen刻ke了le解jie傳chuan感gan器qi與yu檢jian測ce儀yi表biao的de發fa展zhan趨qu勢shi，所suo以yi本ben人ren把ba推tui薦jian此ci書shu作zuo為wei本ben文wen的de結jie束shu語yu。我wo國guo傳chuan感gan器qi產chan業ye要yao適shi應ying新xin的de技ji術shu潮chao流liu，根gen據ju市shi場chang需xu求qiu，做zuo到dao“新舊交替、遠近結合、品種齊全

、滿足需求”，做到“大
、中、小並舉”
、“集團化和專業化生產並存”，向國內外兩個市場相結合的國際化方向發展
，讓傳感器和檢測儀表抓住信息化的發展機遇
，形成一個陽光產業。

　　作者：卞正崗（1936－）

　　男，教授級高級工程師，中國儀器儀表行業協會現場總線專業委員會，1961年清華大學電機係畢業，早年從事電機及微型電機研究
，後多年從事工業自動化儀表、jisanxitonghexianchangzongxiandeyanzhihezidonghuaxitongjichengdegongchengshijian，xiangshouzhengfuteshujintie，zhongguozidonghuaxuehuikepugongzuoweiyuanhuiweiyuan，zenghuodejixiebuxinchanpinjiang
、中國有色總公司科技進步一等獎和國家機械總局科技進步三等獎。