引言
信息技術(shù)是人類(lèi)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)、計算機技術(shù)、生化技術(shù)、檢測技術(shù)等。但我們從系統角度來(lái)看，就是通信技術(shù)、傳感技術(shù)和計算機技術(shù)，它們分別構成了信息技術(shù)系統的神經(jīng)、感官和大腦?，F在涌現出許多名詞，比如物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、智能醫療保健等智能化產(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)程中表現得尤為突出。
1、國內外發(fā)展現狀
美國早在20世紀80年代初就成立了國家技術(shù)小組，幫助政府組織和領(lǐng)導各大公司與國家企事業(yè)部門(mén)的傳感開(kāi)發(fā)工作，在國家長(cháng)期安全和經(jīng)濟繁榮至關(guān)重要的22項技術(shù)中，有6項與傳感技術(shù)直接相關(guān)。美國空軍2000年提出的15項有助于提高21世紀美國空軍作戰能力的關(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)已成為一項與現代技術(shù)密切相關(guān)的尖端技術(shù)。
我國在20世紀80年代將敏感元件與傳感器列入國家攻關(guān)計劃，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)于制定國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展十年規劃和八五計劃建議》中明確要求大力加強傳感器的開(kāi)發(fā)和在國民經(jīng)濟中普遍應用。進(jìn)入21世紀，國家自然科學(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，在國內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現代傳感技術(shù)發(fā)展趨勢
傳感技術(shù)涉及傳感器機理研究與分析、設計與研制、性能評估與應用等，是一門(mén)多學(xué)科交叉的現代科學(xué)技術(shù)。大規模集成電路、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(zhù)自動(dòng)化程度的不斷提高，人們對智能化的需求越來(lái)越迫切，對傳感器的需求也越來(lái)越高。需求導向和技術(shù)支撐共同決定了現代傳感技術(shù)的發(fā)展趨勢。
（1） 新型傳感器的研發(fā)
現有傳感器的測量原理主要是依據各種定律和效應、化學(xué)原理以及相關(guān)理論等。如根據電阻定律、變磁阻原理、半導體有關(guān)理論等。但是基于物理方面的傳感器在國外的技術(shù)非常先進(jìn)，已經(jīng)實(shí)現了產(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)境監測、發(fā)酵工業(yè)、醫學(xué)等方面都有大量的應用需求。目前，生物傳感器價(jià)格較高，性能也比較低。但隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，低成本、高靈敏度、高穩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，為設計、研制新型傳感器提供了理論基礎。隨著(zhù)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
現在我們國家已經(jīng)由機械化步入自動(dòng)化時(shí)代，雖然自動(dòng)化水平并不是非常先進(jìn)，但是現今的自動(dòng)化程度對傳感器的要求日益提高，必須研制出靈敏度高、精密度高、響應速度快的傳感器以確保自動(dòng)化系統的可靠性。但是生產(chǎn)這樣高緊密度傳感器的公司比較少，目前我國的傳感器大部分是進(jìn)口國外廠(chǎng)家的傳感器，并沒(méi)有實(shí)現生產(chǎn)、銷(xiāo)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，可以得到穩定度很高的細致頻率，從而實(shí)現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)化設備的功能越來(lái)越強大，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加工技術(shù)制成的微結構傳感器，其體積非常小，動(dòng)態(tài)特性好，互換性與可靠性都較好。
微結構傳感器的敏感元件尺寸一般為um級，可以使活動(dòng)的膜片、懸臂梁、橋以及凹槽、孔隙、錐體等。這些微結構與特殊用途的薄膜和高性能的集成電路相結合，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)現了諸如壓力、力、加速度、角速度、應力、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(cháng)約0.5mm、厚1um以下的懸臂梁壓電的結構。懸臂梁部分的質(zhì)量?jì)H為0.1ug，能夠實(shí)現-2—2m/s風(fēng)速的測量。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(mǎn)足幾HZ的翅膀振動(dòng)測量。
（4） 微功耗及無(wú)源化
傳感器多為非電量向電量的轉化，工作時(shí)離不開(kāi)電源，在野外現場(chǎng)或遠離電網(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，這樣既可以節省能源又可以提高系統壽命。
一種無(wú)需電池即可驅動(dòng)的無(wú)線(xiàn)傳感器終端，配有可將振動(dòng)轉換為能量的微型發(fā)電機和雙層電容器；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(zhù)現代化的發(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(cháng)就會(huì )導致系統失效。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)成為智能機器與系統領(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)擴展到軍事和非軍事的各個(gè)應用領(lǐng)域，如：自動(dòng)目標識別、自主車(chē)輛導航、遙感、生產(chǎn)過(guò)程監控、機器人、醫療應用等。
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(zhuān)用的微處理器的信息分析、處理功能緊密結合在一起，并且據偶遇診斷、數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、微執行器和接口電路，它們構成一個(gè)微閉環(huán)系統。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，應用會(huì )更廣泛。
（6） 高可靠性
傳感器的可靠性直接影響系統的性能，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(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是由大量無(wú)處不在的、有無(wú)線(xiàn)通信與計算能力的微小傳感器節點(diǎn)構成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò )系統，能根據環(huán)境自主完成指定任務(wù)的智能系統。它是涉及微傳感器與微機械、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 )構成分布式、智能化信息處理系統，以協(xié)同方式工作，從多種視角、多種感知模式對事件、現象和環(huán)境進(jìn)行觀(guān)察和分析，獲取大量信息。
隨著(zhù)3C技術(shù)的發(fā)展和日益成熟，無(wú)線(xiàn)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。
結束語(yǔ)
傳感技術(shù)的發(fā)展主要沿著(zhù)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、新的設計方法，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。 當前，現代傳感技術(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、醫學(xué)傳感器以及多傳感器融合技術(shù)等。隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展，現代傳感技術(shù)也必將不斷創(chuàng )新與發(fā)展，在一個(gè)國家的綜合國力中的作用，也一定會(huì )得到充分體現。
聲明，文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )上百度文庫中李成成的論文分享，感覺(jué)不錯，引以所錄。
