浅谈微波传感器及其检测现状

富佳栋 徐 倩 金伟斌 朱卫栋

（嘉兴威凯检测技术有限公司 嘉兴 314000）

引言

伴随着智能产品的普及与日趋成熟，作为智能产品中不可或缺的微波传感器也体现出其不可或缺的地位，目前微波传感器的使用量日益增多，但是其对应的检测与认证方面还较为欠缺，本文旨在分析微波传感器的应用情况以及提出当前检测评价领域亟待解决的关键问题。目前对于微波传感器检测的研究还未深入，专门用于其检测的标准也非常缺乏，但全国自动控制器标准已建立了传感器小组来专门制定此类产品的标准，中国质量认证中心也发布了《传感器技术规范》以填补传感器在认证检测行业的依据空白。但是目前已有的技术标准涵盖的传感器种类较少，仅有温度、湿度、压力等传感器。本文进一步介绍了传感器的发展和另外各类传感器的用途来认识传感器的种类和检测现状以及开发检测认证的主要内容。

1 传感器的发展历程

1978 年，美国宇航局率先提出了传感器的感念。1983 年第一个智能传感器由美国霍尼韦尔公司开发出来，型号为ST3000 系列的智能压力传感器。1993 年电气与电子工程师协会和美国国家技术标准局提出了智能传感器接口标准。从2000 年开始，随着微电子机械系统的广泛运用，传感器逐渐向智能化、微型化、集成化发展。2010 年以来，随着智能传感器系统标准体系架构的建立以及物联网和智能制造的兴起，智能传感器也得到广泛关注和迅猛发展。

2 微波传感器的相关应用

家居安全：微波传感器可以用来检测门窗是否关闭以及房间内是否有人，是家庭安全系统的重要组成部分。它可以在安全系统发现非法侵入时及时提醒用户，避免财产或人身安全受到威胁。同时，微波传感器可以用来监测老人或儿童的活动轨迹，提供更为全面的老幼看护。

仓储物流：微波传感器可以用于货物的测距、测速和测量货物质量等方面。在物流行业中，微波传感器可以对货物进行高效、准确的检测，提高了仓库作业效率和准确性，降低了误差率。

交通管理：微波传感器可以用于交通流量监测、车辆与行人的安全管理等方面。在城市道路和高速公路上，微波传感器可以被用作检测行车速度、车辆密度和交通拥堵情况等方面的应用，从而使交通管理更加高效。

医疗诊断：微波传感器可以用来实现无创性医疗诊断，如体内脏器疾病检测和药物治疗效果评估等。它可以测量物体的尺寸、形状和电磁特性等信息，为医疗人员提供重要的诊断依据。

雷达和通讯系统：微波传感器也可以用来进行雷达和通讯系统中的应用。例如，雷达系统中的微波传感器可以用来检测飞行器的速度和方向，通讯系统中的微波传感器可以用来检测信道状态和干扰噪声等信息。

3 目前面临的主要问题

欧美发达国家利用技术优势垄断了“高精尖”智能传感器市场，在传感器领域保持长期技术优势，并且我国高端智能传感器产业对进口依赖加大，高端智能传感器自主制造能力无法满足先进制造业的需求，我国智能传感器产业链的一些工艺环节特别是关键工艺设备和设计IP 严重依赖进口，严重制约了我国制造业产业安全和自主可控，对我国实现制造大国向制造强国转型的进程造成了严重影响。

4 我国对传感器行业的支持

目前工业和信息化部、科技部、财政部、国家标准化管理委员会组织制定了《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》[1],提出到2025 年，传感器及智能化仪器仪表产业整体水平跨入世界先进行列，产业形态实现由“生产型制造”向“服务型制造”的转变。在国家政策的号召下，全国各省市也开始大力发展传感器产业，并出台了一系列扶持政策，推动当地产业的发展。如2019 年嘉善县《关于加快智能传感器产业发展的若干政策意见》指出，鼓励符合智能传感器产业发展方向的研发、检测机构和研发总部落户并给予补贴。2021 年山东省出台的《山东省推动智能传感器产业发展行动计划（2021-2023 年）》鼓励行业组织、科研院所等建设传感器技术相关公共服务平台，重点支持建设覆盖智能传感器设计、制造、封装、测试、标准等公共服务平台以协同产业链上下游发展。

5 微波传感器检测现状

微波传感器随着智能产品的发展需求也越来越大，对其质量和性能要求也随之增加，然尔与之相关的检测要求和检测标准却并未完善，企业无法更好地证明其产品的优越性，被迫与市场上面的低端产品在同一标准中竞争，但失去价格优势又没有其他证明材料的优质产品自然失去了竞争力，导致了劣币驱逐良币，也不利于市场的发展。

目前国内关于传感器的认证是由中国质量认证中心发布的自愿性认证，依据其发布的认证规则《电子电器用传感器安全与性能认证规则》进行，下属四份检测标准:《电子电器用传感器安全与性能 第一部分 通用要求》、《电子电器用传感器安全与性能认证技术规范-湿度传感器特 殊要求》、《电子电器用传感器安全与性能认证技术规范-温度传感器特殊要求》、《电子电器用传感器安全与性能认证技术规范-压力传感器特殊要求》进行,主要是对传感器安规与环境适应性方面进行检测认定。

在国家标准方面,目前对于微波传感器的国家标准还在制定过程中,由全国家用自动控制器标准化技术委员会牵头,归属于电自动控制器范畴,目前标准草案规定了硬件要求(如图1、图2、图3、图4)[2]，与软件要求。主要检测方面为发射天线水平方向角、发射天线垂直方向角、误触发次数以及电磁环境控制限值，主要是围绕微波传感器性能展开。

图1 硬件电路形式

图2 外置MCU 形式

图3 微波芯片内置MCU 形式

图4 微波芯片内置MCU 和天线形式

6 开发微波传感器检测的主要研究内容、目标，及关键科学问题

6.1 主要研究内容

1）开展“微波传感器”系列检测技术的研究，建立智能安全和性能评价技术方法，提取微波传感器的灵敏度、精确度和响应速度等关键指标，模拟不同的应用场景，研究建立评定样品要求、评定指标确定、试验方案设计原则、有效使用期限计算方法等。

2）助力服务微波传感器产业链上下游企业，为不同应用领域和使用环境的微波传感器终端电子产品提供制定安全、性能等一系列测试方法，并最终形成技术规范。

3）建立完善的微波传感器终端电子产品检测条件，打造微波传感器综合检测实验室，为企业提供各类安全、性能等一系列测试服务。

4）提供相关自愿性认证或国际认证服务，为微波传感器终端电子产品颁发一系列安全、性能等证书。

5）在微波传感器应用层面，为企业提供技术咨询、风险评估、失效分析等一系列服务

6.2 研究目标

1）对微波传感器发展趋势、微波传感器应用领域等相关技术进行研究，编写关于微波传感）器技术规范及标准；

2）分析行业动态，了解微波传感器应用技术需求，编制微波传感器相关论文和专利；

3）基于微波传感器行业技术需求，完善微波传感器检测能力，并编制相关测试规程，开展相应认证。

6.3 拟解决的关键问题及技术路线

通过市场调研，了解微波传感器应用需求及存在技术疑难点，集中在于产品测准、产品精度不一致的等问题，基于企业在生产端和应用端所遇到的实际产品技术问题，拟编制微波传感器检测技术路线图并通过试验验证。按照测量对象可以将传感器分为检测光、放射线、声信号、磁信号、力、位置信息、温度、湿度、溶液流量流速等类型的传感器。开展微波传感器检测技术的研究分析，形成微波传感器合格评定测试方法与合格评定技术规范。

7 结论

开发微波智能传感器的测试规范与检测能力，应充分考虑现有产品的使用要求和发展，坚持与产品的协调一致，依据客观性、规范性、针对性、可操作性且相对严格的基本原则，结合智能传感器的特点，确保技术指标合理，并具有较强的可操作性。为智能传感器产品功能性、可靠性提供技术支持和检测依据，促进智能传感器规范化生产、建设和监管。相信随着各类国家标准、行业标准的陆续出台，可以做到各类微波传感器都有标可依，将微波传感器市场进行一次洗牌，做到优胜劣汰。