浅析传感器技术作用和应用现状及发展前景

蒋丽华

[摘要]近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。传感器正向着微型化、高精度、高可靠性、低功耗、智能化、数字化发展。这不仅促进了传统产业的改造，而且可导致建立新型工业，是21世纪新的经济增长点。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。

[关键词]传感器；技术作用；现状分析；发展前景

[中图分类号]TP212.9 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0196-01

一、传感器技术理论概述介绍

能够把特定的被测量信息（如物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号的器件或装置，称为传感器。所谓“可用信号”，是指便于传输、便于处理的信号。就目前而言，电信号最为满足便于传输、便于处理的要求。因此，也可以把传感器狭义地定义为：能把外界非电量信息转换成电信号输出的器件或装置。

目前只要谈到传感器，指的几乎都是以点为输出的传感器。除电信号以外，人们在不断探索和利用新的信号媒介。可以预料，当人类跨入光子时代，光信号能够更为快速、高效传输与处理时，一大批以光信号为输出的器件和装置将加入到传感器的家族里来。传感器是生物体感官的工程模拟物；反过来，生物体的感官则可以看作是天然的传感器。

二、传感器技术的主要作用分析

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fin的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

三、传感器技术的国内外应用现状

1 光电传感器技术的应用现状

光电传感器在当前科研领域的运用范围很广，影响力巨大，尤其是基于光电传感器技术原理研发和制造出的新型光电传感器已成为当今传感器市场的主流，在国外，光电传感器技术已广泛地运用到各国军事技术、航空航天、检测技术以及车辆工程等诸多领域。例如，国外的城市交通管理也大多运用电子红外光电传感器进行路段事故检测和故障排解的指挥。同时，国外现有汽车中常装载有新型光电传感器如激光防撞雷达、红外夜视装置、测量发动机燃料特性、压力变化并用于导航的光纤陀螺等。

目前我国的光电式传感器在现代研究实力和影响范围上虽不及日本和欧美一些国。但却在研究的种类和样式上取得重大的突破，总体上可分为光电式数字转速表、光电式物位传感器、视觉传感器以及细丝类物件的在线检测。同时，基于光电传感器技术的科技设备已在我国被广泛地应用于多种军事领域，其中较为广泛的应属紫外告警系统，它为探测来袭导弹提供了一个极其有效的手段。

2 生物传感器技术的应用现状

在国外，现代生物传感器已被详细划分为酶传感器、细胞传感器、免疫传感器、基因传感器等。酶传感器方面，由于酶的纯化困难，加之固化技术影响酶的活性现代生物传感技术中采用多酶体系，利用即对不同化合物采用不同类型的酶进行最大活性的催化反应，并运用多酶的反馈调节可大大节省原材料并提高工作效率固定化底物电极，并可连续检测和分析细胞在外界刺激下的生理功能免疫传感器是利用抗体对抗原的识别并能与抗原结合的功能构成的生物传感器。

在我国，生物传感器技术还处在大规模的研究阶段。然而，结合国内外相关技术研制的生物传感器在我国当前的工业、农业、环境监测及生物医学等众多领域还是有着广泛和重要的应用。为保证地区的淡水、饮用水质量，有效治理被污染水源等做出了贡献，微生物传感器用于测定空气和水中的含量和浓度，在发酵工业、整治大气污染等方面发挥功效。生物传感器还可探测除草剂含量应用于植物学研究和整治农药污染。在食品工业中，生物传感器用于食品鲜度滋味和熟度的测定，在食品生产和加工过程中起到重要作用，同时，还可测定食品中的细菌和毒素含量，及时避免人们误食此类食品危害健康。

四、传感器新技术发展前景分析

1 利用新材料发展新产品

高分子聚合物能随周围环境的相对湿度大小成比例地吸附和释放水分子。将高分子电介质做成电容器，测定电容容量的变化，即可得出相对湿度。利用这个原理制成的等离子聚合法聚苯乙烯薄膜温度传感器，具有测湿范围宽、温度范围宽、响应速度快、尺寸小、可用于小空间测湿、温度系数小等特点。

陶瓷电容式压力传感器是一种无中介液的干式压力传感器。采用先进的陶瓷技术，厚膜电子技术，其技术性能稳定，年漂移量的满量程误差不超过0.1%，温漂小，抗过载更可达量程的数百倍。

光导纤维的应用是传感材料的重大突破，光纤传感器与传统传感器相比有许多特点：灵敏度高、结构简单、体积小、耐腐蚀、电绝缘性好、光路可弯曲、便于实现遥测等。而光纤传感器与集成光路技术的结合，加速了光纤传感器技术的发展。将集成光路器件代替原有光学元件和无源光器件，光纤传感器又具有了高带宽、低信号处理电压、可靠性高、成本低等特点。

2 紧跟用户需求更易操作

传感器在技术水平和功能上的迅速发展，一方面来自于计算机、检测等技术的发展，另一方面则源于应用领域需求的驱动。广州市施克传感器有限公司高级产品经理崔丽丽表示，用户的新要求在推动着传感器技术的发展。“以机器视觉传感器为例，以前用户可能只需要213的效果，现在越来越多的用户开始要求能够实现3D的检测效果，施克的3D视觉传感器就是跟随着用户的需要而研发出来的。

3 MEMS技术带动传感器的发展

半导体技术中的加工方法有氧化、光刻、扩散、沉积、平面电子工艺、各向导性腐蚀及蒸镀，溅射薄膜等，这些都已引进到传感器制造。因而产生了各种新型传感器，如利用半导体技术制造出硅微传感器，利用薄膜工艺制造出快速响应的气敏、湿敏传感器，利用溅射薄膜工艺制造压力传感器等。精量电子市场总监陈振指出，MEMS技术肯定是传感器技术未来的主要趋势之一。基于MIEMS硅微加工技术，传感器具有体积小、低功耗等特点，易于集成在各种模拟和数字电路中，广泛应用于汽车碰撞实验、测试仪器、设备振动监测等领域。

4 数字与模拟形式的发展

在一些控制领域的应用中，往往有很多不同的输入以及多变量的处理，这些复杂的要求只有数字电路应付得过来。然而，在另一些应用中，模拟依旧占主导地位。模拟器件设计相对简单，对应于简单的电路，特别是面对成本控制等诸多因素，模拟都是首选。随着传感器技术的进一步发展，传感器设备集成了越来越多的数字化电路和接口。

参考文献

[1]柳立峰等，基于概率覆盖模型的无线传感器网络密度控制算法[J]，北京邮电大学学报，2005年04期

[2]王福豹等无线传感器网络中的自身定位系统和算法[J]；软件学报；2005年05期

[5]覃伯平等，无线传感器网络的安全路由技术研究[J]；传感技术学报；2006年01期

[4]宋志高等，无线传感器网络路由协议的安全性分析与研究[J]；计算机仿真；2005年05期

[5]陈雄等，无线传感器网络的研究现状及发展趋势[J]；系统仿真技术；2005年02期