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傳感器朝多學科交叉融合方向演進

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 15:22:13 來源:電子信息產業網

   人類自21世(shi)紀(ji)開(kai)始(shi)全(quan)麵(mian)步(bu)入(ru)信(xin)息(xi)時(shi)代(dai),從(cong)一(yi)定(ding)意(yi)義(yi)上(shang)講(jiang),也(ye)就(jiu)是(shi)進(jin)入(ru)了(le)傳(chuan)感(gan)器(qi)時(shi)代(dai)。在(zai)現(xian)代(dai)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong),傳(chuan)感(gan)器(qi)處(chu)於(yu)連(lian)接(jie)被(bei)測(ce)對(dui)象(xiang)和(he)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)的(de)接(jie)口(kou)位(wei)置(zhi),成(cheng)為(wei)信(xin)息(xi)采(cai)集(ji)的(de)“窗口”,直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)和(he)決(jue)定(ding)著(zhe)係(xi)統(tong)的(de)功(gong)能(neng)。許(xu)多(duo)係(xi)統(tong)由(you)於(yu)被(bei)控(kong)對(dui)象(xiang)的(de)信(xin)息(xi)難(nan)以(yi)采(cai)集(ji)及(ji)無(wu)法(fa)獲(huo)取(qu),從(cong)而(er)使(shi)得(de)係(xi)統(tong)功(gong)能(neng)難(nan)以(yi)實(shi)現(xian),技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)難(nan)以(yi)提(ti)升(sheng)。特(te)別(bie)是(shi)當(dang)前(qian)倍(bei)受(shou)國(guo)際(ji)關(guan)注(zhu)與(yu)研(yan)究(jiu)熱(re)點(dian):物聯網核心技術,對於傳感器技術依賴迫切程度尤為突出。

   溫家寶總理在無錫視察時明確指出,要“盡快建立中國的傳感信息中心”,“在傳感網發展中,要早一點謀劃未來,早一點攻破核心技術”。“知”是建立在“感”的基礎上,沒有“感”就沒有“知”,而各種類型的傳感器是探測和獲取外界信息的重要手段,也正是我們打造“智慧地球”、“感知中國”的核心基礎技術。

   由此可見,作為國際競爭戰略的重要標誌性產業,傳感器以其技術含量高、市shi場chang前qian景jing廣guang闊kuo等deng特te點dian倍bei受shou世shi界jie各ge國guo的de關guan注zhu。傳chuan感gan器qi產chan業ye發fa展zhan不bu僅jin為wei物wu聯lian網wang提ti供gong支zhi撐cheng,還hai將jiang在zai傳chuan統tong產chan業ye轉zhuan移yi與yu技ji術shu升sheng級ji,以yi及ji在zai當dang前qian經jing濟ji結jie構gou調tiao整zheng和he轉zhuan型xing中zhong發fa揮hui積ji極ji影ying響xiang和he作zuo用yong。與yu此ci同tong時shi,物wu聯lian網wang技ji術shu發fa展zhan,也ye為wei傳chuan感gan器qi技ji術shu提ti升sheng和he產chan業ye發fa展zhan拓tuo展zhan了le巨ju大da市shi場chang空kong間jian。

   國外傳感器技術發展趨勢

   傳感器技術本身變革的3個方向:微型化、智能化和可移動性

   傳感器技術與製造工藝,美、德、日ri等deng工gong業ye發fa達da國guo家jia的de著zhu名ming製zhi造zao公gong司si處chu於yu國guo際ji市shi場chang引yin導dao者zhe的de領ling先xian地di位wei。從cong近jin兩liang年nian國guo際ji工gong業ye展zhan覽lan會hui展zhan出chu產chan品pin和he國guo際ji知zhi名ming廠chang商shang技ji術shu發fa展zhan狀zhuang況kuang分fen析xi可ke以yi看kan出chu,傳chuan感gan器qi技ji術shu的de發fa展zhan趨qu勢shi是shi:數字補償技術、網絡化技術、智能化技術、多功能複合技術。同時,新原理、新材料、新工藝運用的技術創新不斷湧現,新結構、新功能層出不窮。技術參數指標更加嚴格,製造工藝更加精細,補償工藝更加完善,外觀質量更加精美。各種傳感器的準確度、穩定性和可靠性等重要是產品質量指標,也是業內直接關心的問題。同時,國際各生產企業在結構設計、製造工藝、電路補償與調整和穩定性處理等方麵的研究與試驗,也取得了突破性進展。

   根據美國聯邦政府獨立設立的“美國國家科學發展基金” (即:NATIONAL SCIENCE FOUNDATION)所做的基礎研究報告中提出:自2010年起每年國家預算為69億美元,做為聯邦政府支持物聯網基礎項目開發與研究,並可以獲得大約20%的資金補貼。美國人稱其為“Sensor Revolution”(即:傳感器革命),他們清楚地認為“之zhi所suo以yi稱cheng之zhi為wei傳chuan感gan器qi革ge命ming,是shi因yin為wei會hui湧yong現xian出chu不bu計ji其qi數shu的de敏min感gan元yuan器qi件jian,通tong過guo以yi往wang我wo們men幾ji乎hu無wu法fa想xiang象xiang的de方fang法fa出chu現xian在zai我wo們men的de生sheng活huo當dang中zhong,來lai監jian控kong我wo們men周zhou圍wei的de各ge種zhong環huan境jing等deng。然ran而er,一yi些xie已yi經jing存cun在zai,更geng多duo的de正zheng在zai來lai臨lin,使shi傳chuan感gan器qi技ji術shu成cheng為wei各ge種zhong力li量liang的de積ji聚ju點dian”。從國際整體發展狀況來看,主要有以下幾方麵發展趨勢:

   一是傳感器技術本身變革的3個方向:微型化、智能化和可移動性。

   二是無線網絡化技術應用。在適應野外惡劣的自然環境與條件,能保持精度高、壽命長、高可靠和長期穩定性好,能防竊取、信息安全、保密性等級高等功能於一體的無線網絡化技術。

   三是運用新原理、新結構、新材料,以實現微功耗、低成本、高可靠性等參數指標的提升。如薄膜技術、光纖、納米技術、人工假鼻、皮膚、人工手碗、髖關節等技術;動態模擬與動畫、高倍與遠程數據采集與仿真技術;為野外特殊環境下傳感器配備和提供的微能量獲取與收集技術。

   四是研發更高技術和創新類產品,並重視產業化技術。如地震、颶風等自然災害預報與監測類傳感器產品。

   五是拓展市場應用領域。如自然環境與生活基礎設施類產品開發與工藝技術研究、複雜狀況的各種產品結構設計;例如:跟蹤沙漠、森林、海洋、大氣等條件變化,以及橋梁、道路和建築等各種無線網絡傳感器。具體應用類產品:

   森林溫濕度、稀有動植物監測;盜伐、火災報警等專用傳感器;建築結構安全運行監測傳感器;如:橋梁、高速路、房屋、樓宇等;工業自動化中用於監測產品質量、性能、生產效率的複合型傳感器;汽車專用傳感器;用於汽車電子化和行駛安全的各種傳感器;庫存量監控RFID:用於現代物流係統管理的無線射頻技術產品;學校、機關和公眾場所全動態安全監控所用的GPS、RF、超聲波、紅外等傳感器;健康衛生類:如:心率、血壓、化驗結果等無線傳輸;穿透成像、介入治療減少創傷;恢複及增強視力、人造視網膜;人造腦皮層、用外部成像技術傳遞到植入式的感應器件;心髒病患者實時監測和及時報警;探究早老性癡呆病、遠紫外光譜技術診斷等醫學專用傳感器;城市公共安防類:住家及公共場所可燃性有害氣體報警、交通樞紐人為危險隱患、突發性自然災害報警等傳感器產品。

   從國外的傳感器產業化技術成熟性角度分析來看,呈現出以下主要發展特征:第一,重視基礎技術、基(ji)礎(chu)工(gong)藝(yi)和(he)共(gong)性(xing)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)的(de)研(yan)究(jiu),保(bao)證(zheng)基(ji)礎(chu)技(ji)術(shu)與(yu)基(ji)礎(chu)工(gong)藝(yi)處(chu)於(yu)世(shi)界(jie)領(ling)先(xian)地(di)位(wei)。第(di)二(er),重(zhong)視(shi)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)與(yu)裝(zhuang)備(bei)研(yan)究(jiu)與(yu)應(ying)用(yong)。配(pei)置(zhi)優(you)良(liang)的(de)工(gong)藝(yi)裝(zhuang)備(bei)和(he)檢(jian)測(ce)儀(yi)器(qi),特(te)別(bie)是(shi)智(zhi)能(neng)化(hua)工(gong)藝(yi)設(she)備(bei),確(que)保(bao)工(gong)藝(yi)裝(zhuang)備(bei)的(de)先(xian)進(jin)性(xing)。第(di)三(san),重(zhong)視(shi)新(xin)產(chan)品(pin)和(he)自(zi)主(zhu)知(zhi)識(shi)產(chan)權(quan)產(chan)品(pin)的(de)開(kai)發(fa),增(zeng)強(qiang)核(he)心(xin)競(jing)爭(zheng)力(li)。描(miao)準(zhun)全(quan)球(qiu)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)和(he)市(shi)場(chang)的(de)發(fa)展(zhan)潮(chao)流(liu)和(he)戰(zhan)略(lve)前(qian)沿(yan),確(que)定(ding)研(yan)究(jiu)課(ke)題(ti)和(he)產(chan)品(pin)開(kai)發(fa)方(fang)向(xiang)。第(di)四(si),重(zhong)視(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)設(she)計(ji)、kongzhiyuguanli,yangeshejifuhexingkongzhihegongyikekaoxingkongzhi,youxiaodetigaochanpinshengchanchengpinlv。diwu,zhongshishichangjingzheng,jiaqiangshichangtiaozhayufenxi,kuaisuxiangyingshichang。zhuzhongshichangjingzhengzhongdegexinghuafuwutese,xiangyingjishi,pinzhiyouliang,xingjiabigao。diliu,)重視產品技術標準,熟悉係統信息采集過程中,上下遊接口聯接的各項標準的完整性、統一性、協調性。

   zhengyinweiruci,guowaichuanganqichanpinpinzhongfanduo,guigeqiquan,jichenghuayumokuaihuajiegouxingnengqiang,chanpinneizaiyuwaiguanzhiliangbingzhong。bulunwaixingjiegouleixingqianbianwanhua,chanpinpinzhi、產業化規模技術水平始終較高,市場配套與服務能力較強,不斷把新技術運用和市場競爭推向新的高度,使同類產品不僅具有在靈敏度、精度、穩定性和可靠性等指標上的競爭,在新材料應用、生產製造工藝與產業化技術水平上,也同樣形成了明顯的競爭優勢。

  國內技術發展趨勢與特點

   國內目前技術發展與創新的重點在材料、結構和性能改進3個方麵。

   長chang期qi以yi來lai,國guo內nei企qi業ye過guo於yu分fen散san,產chan業ye集ji中zhong度du不bu高gao,生sheng產chan工gong藝yi裝zhuang備bei相xiang對dui落luo後hou,缺que乏fa新xin技ji術shu運yun用yong創chuang新xin基ji礎chu和he動dong力li,均jun以yi仿fang造zao及ji二er次ci開kai發fa為wei主zhu,特te別bie在zai敏min感gan元yuan件jian核he心xin技ji術shu及ji生sheng產chan工gong藝yi與yu國guo外wai差cha距ju較jiao大da,導dao致zhi產chan業ye化hua水shui平ping不bu能neng適shi應ying市shi場chang快kuai速su變bian換huan和he急ji劇ju增zeng長chang的de需xu求qiu,國guo際ji競jing爭zheng力li不bu強qiang,製zhi約yue和he影ying響xiang了le我wo國guo敏min感gan行xing業ye的de正zheng常chang發fa展zhan。

   國內目前技術發展與創新的重點在材料、結構和性能改進三個方麵:

   一是敏感材料從液態向半固態、固態方向發展;二是結構向小型化、集成化、模塊化、智能化方向發展;三是性能向檢測量程寬、檢測精度高、抗幹擾能力強、性能穩定、壽命長久方向發展。

    隨著物聯網技術推進,對傳感器技術提出了新的要求,產品正在向MEMS工藝技術;無線數據傳輸網絡技術;新材料、納米、薄膜(含SOI)、陶瓷技術;光纖技術;激光技術;複合傳感器技術;多學科交叉的融合技術方向發展。

   推進產業發展策略與建議

  強化政府統籌、協調和政策扶持作用,改變各個部門齊抓共管的多頭管理方式。

   加強行業整體協調和統一管理是當務之急。強化政府統籌、協(xie)調(tiao)和(he)政(zheng)策(ce)扶(fu)持(chi)作(zuo)用(yong),改(gai)變(bian)各(ge)個(ge)部(bu)門(men)齊(qi)抓(zhua)共(gong)管(guan)的(de)多(duo)頭(tou)管(guan)理(li)方(fang)式(shi),組(zu)織(zhi)製(zhi)定(ding)行(xing)業(ye)發(fa)展(zhan)整(zheng)體(ti)戰(zhan)略(lve)規(gui)劃(hua),明(ming)確(que)行(xing)業(ye)發(fa)展(zhan)的(de)指(zhi)導(dao)思(si)想(xiang)和(he)相(xiang)應(ying)措(cuo)施(shi)。具(ju)體(ti)推(tui)進(jin)建(jian)議(yi)如(ru)下(xia):

   第一點,由國家設立專項資金或專項基金,作為產業化扶持和引導資金;並組織專家製定項目指南,明確重點扶持的產品工藝和技術;

   第di二er點dian,製zhi定ding科ke技ji成cheng果guo轉zhuan化hua引yin導dao性xing政zheng策ce,給gei予yu相xiang應ying的de稅shui收shou減jian免mian補bu貼tie,宣xuan傳chuan和he普pu及ji知zhi識shi產chan權quan相xiang關guan政zheng策ce和he法fa規gui,保bao護hu產chan權quan人ren的de根gen本ben利li益yi,減jian少shao侵qin權quan行xing為wei和he違wei法fa現xian象xiang。

   第三點,組織有關人員製定、規範行業技術標準,減少多品種小批量等雜亂現象,為產業化發展創造良好的基礎。

   disidian,jiadafuchixingyeneishengchanxingdelongtouqiye,xingchengchanyehuashifandaidongzuoyong。bingjianliduogechanyehuashifanjidihediqu,yongdiquchanpinpinzhongtese,xingchengchanyelongtouhexingyepinpai,gulizujianyidiqu、產品為主要紐帶的產業集團,運用市場化手段進行企業整合,改善行業分散狀況。

   第五點,製定人才培養規劃措施:①大學院所培養高端人才;②大學建立傳感器專業,開設相關工藝基礎課程;③製定相應的配套政策,營造人才環境與氛圍,引導國外高端人才和國內人才積極創業發展。

   第六點,組建多資源融合、優勢互補的產業聯盟組織,為行業內企業提供技術與人才信息服務、國際市場推廣、技術引進與指導、行業標準審查與修訂,協助企業建立和規範“傳感器技術研究中心”等相關服務。

   第七點,集中國內外各傳感器企業、大專院校、科研院所的專業人才,建立以大型企業為主體,自主創新為主導的“傳感器國家工程實驗室”,推動和促進以引進、消化、吸收為主的“技術研究中心”和以生產為主體的“產業化基地”。

   綜上所述,傳感器與通信、計算機已被國際公認為是信息技術的三大支柱,成為衡量一個國家信息化程度、科技創新與發展的重要標誌之一。在信息技術高速發展的今天,如何強化政策、資金、技術、人(ren)才(cai)等(deng)資(zi)源(yuan)優(you)勢(shi),是(shi)推(tui)進(jin)產(chan)業(ye)發(fa)展(zhan)的(de)有(you)效(xiao)措(cuo)施(shi)和(he)能(neng)否(fou)占(zhan)領(ling)未(wei)來(lai)高(gao)技(ji)術(shu)產(chan)業(ye)製(zhi)高(gao)點(dian)的(de)關(guan)鍵(jian)所(suo)在(zai)。需(xu)要(yao)提(ti)早(zao)謀(mou)劃(hua)國(guo)家(jia)傳(chuan)感(gan)器(qi)產(chan)業(ye)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)重(zhong)心(xin),解(jie)決(jue)當(dang)前(qian)規(gui)模(mo)生(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)工(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti),為(wei)推(tui)進(jin)我(wo)國(guo)傳(chuan)感(gan)器(qi)產(chan)業(ye)化(hua)發(fa)展(zhan)創(chuang)造(zao)一(yi)片(pian)藍(lan)天(tian),進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)國(guo)內(nei)企(qi)業(ye)和(he)行(xing)業(ye)知(zhi)名(ming)度(du)和(he)國(guo)際(ji)影(ying)響(xiang)力(li),營(ying)造(zao)國(guo)內(nei)傳(chuan)感(gan)器(qi)時(shi)代(dai)的(de)春(chun)天(tian)!

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