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传感器发展气象万千
hc360慧聪网电子行业频道 2004-02-18 10:43:32

 

    据有关部门统计,全球目前生产出的传感器已达3万多种,它们被广泛地应用于各行各业,例如钢铁、航空、农业、环保、通信等行业。而在不同领域用来测量温度的传感器,按照工作原理又可分为热电阻传感器、热电偶传感器、半导体PN结传感器等。传感器应用领域广泛、融合多种技术的特点导致它的发展不是某个行业或某些人的事情。  
    由中国电子器材总公司与相关学会、协会合作在上海举办了"新型传感器技术和应用展览会",并在展会期间举办了"国际新型传感器技术应用与产业发展论坛"。紧随其后,由中国电子学会敏感技术分会主办的"中国国际传感技术及应用研讨会"在北京举办。这两次传感器行业的盛会使得分散在各学科领域,从事传感器研制的企事业单位、专家、工程技术人员能够汇聚一堂,就传感器的技术及应用等信息进行广泛的交流,正如中国电子学会应用专业分会主任委员魏俊奇教授所说,这种交流将有助于将传感器产业的力量统一起来,并有效推动该产业的发展。  会议期间,与会者普遍认为传感器在发展过程中呈现出多学科交叉渗透、新材料层出不穷、新的应用领域不断展现等重要特点。  
  中国电子科技集团第四十九研究所徐泽善先生指出,在新型传感器的研制过程中,越来越多的学科被融合进来。如由微电子、微机械和微光学结合产生的微型生物化学芯片,由微电子与纳米技术结合产生的纳米传感器,由微电子与信息自动化控制技术结合产生的无线网络化传感器等。  
    我国惟一参与了国际IEEE仪器与测量技术学会"传感器网络接口标准"制定工作的郭以述先生介绍了传感器登临网络,组成分布式测控系统的工作进展情况。他说,网络化传感器是利用TCP/IP协议,使现场测控数据就近登临网络,并与网络上有通信能力的节点直接进行通信,实现数据的实时发布和共享。要使网络化传感器成为独立节点,关键在于将网络接口标准化,使传感器能够易于接入不同的系统,并降低系统的成本。
    为此,IEEE仪器与测量技术学会历经五年时间,组织制定了"传感器网络接口"标准--IEEE1451。据郭以述先生介绍,目前,我国的大专院校、科研院所已经及时开展了相关接口产品的研制工作。  
    目前,硅系材料已成为新型硅传感器的主体材料,但非硅系材料( 如石英、金刚石薄膜、新型玻璃等)、合成材料(磁阻、铁电、热电、高温超导材料等)以及最近很"时髦"的纳米材料也走进传感器产品中。北京理工大学纳米技术研究所所长林鸿溢教授介绍了他们应用纳米材料研制出的场发射压敏传感器。因为纳米材料的晶粒密度非常高,在每立方厘米中有几百万个晶粒,当在压敏传感器的发射极淀积一层纳米材料后,发射中心将会增多,当传感器受到压力后,发射的电子束强度也会变大,这就有效地提高了传感器的灵敏度。林鸿溢教授认为,到2020年,当人类社会进入"后硅器时代"时,纳米传感器将成为主流,它具有功耗小 (无需散热装置)、体积小和灵敏度高等特点。  
   融合了多学科的新型传感器,其应用领域也日益扩展。最被专家们看好的几个应用领域包括:
    生态农业领域——21世纪的农业将是知识密集、技术密集的领域。目前,作为"电子感官"的敏感技术在施农业生产、农田和果园生产、农业生物学研究、农药残留量检测四个方面得到了广泛的应用。例如,中国农业大学植保生态智能系统技术实验室(IPMist)与北京卫华传感工程开发部推出的日光温室环境数字式监控系统GH-DigiMan,可以通过I nternet上网进行远程的实时监控,也可以采用数字智能传感器自动采集和控制温室内的温湿度、光照、CO2浓度等。有专家指出,如何降低传感器的价格并提高其易用性是目前亟需解决的问题。  
    医学领域——在医学领域中,为了对人体的健康状况进行诊断,需要进行多种生理参数的测量。目前研制以传感器作为前端的测量系统,开展无创伤测量是一个前沿课题。清华大学医学院生物医学工程系丁海曙教授带领的科研小组已经成功地开发出了用于测量近红外组织血氧参数的检测仪器。专家指出数字化和微型化正成为当前医学测量系统的发展方向。  
    环境保护领域——21世纪,人们越来越重视对自身所居住的自然环境进行保护和治理,传感器技术在对重点区域、流域、海域、大气环境的监测方面将发挥重大的作用。北京青鸟元芯微系统科技有限责任公司一直致力于气体传感器的研究,该传感器的主要应用领域之一就是环境监测。  
    汽车工业领域——我国的汽车工业发展很快,预计2003年普通汽车将达到480万~500 万辆的生产能力,按每辆汽车需要10~20只传感器计算,这些汽车将总共需要5000万~1亿套传感器及配套变送器和仪表。而现代高级轿车需要用传感器对温度、压力、位置、距离、转速、加速度、湿度、电磁、光电、振动等进行实时准确的测量,一般需要30~1 00种传感器,这将为传感器发展提供一个广阔的市场空间。  
    正如丁海曙教授所说,各领域内专用的传感器并不是将现有的技术搬过来就行了,例如医用传感器需要工程师、医务工作者、患者的共同配合,埋头苦干方可成功地开发出产品。因此,传感器产业的发展需要各行业携手配合,共同努力。

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