傳感器的演進過程未來將廣泛應用科技發展

　　智能化傳感器是微型計算機和傳感器相結合的成果。它兼有檢測、判斷與信息處理的功能。智能化傳感器與傳統傳感器相比，具有很多鮮明的特點比如：有自診斷和自校準功能，有判斷和信息處理功能，可以對測量值進行修正、誤差補償，從而提高測量精度，還可以實現多傳感器多參數測量。測量的數據可存取，有數據通訊接口，可以與微型計算機直接通信。在國外宇宙飛船上這種靈巧傳感器是非常重要的。

　　集成傳感器的優勢是傳統傳感器無法達到的。它可以將輔助電路中的元件和傳感元件集成在一塊芯片上，因而具有校準、補償、自診斷以及網絡通信的功能，并可以降低成本。還可以采用半導體工藝，在同一芯片上制成CPU、EPROM、靜壓、壓差、溫度三種敏感元件，把傳感器，信號調節電路，單片機集成在一塊芯片上，制成超大規模集成化的高級智能傳感器。

　　國外傳感器的發展已有一兩百年的歷史，而我國傳感器目前的落后狀態是歷史造成的。我國要想起上國外發達國家，并將傳感器技術臍身世界先進水平，在傳感器的發展上只有跨過模擬電壓階段直接進入數字時代。這就必須要有新材料、新技術的快速發展，才能后來者居上。敏感元件與傳感器的更新換代周期將越來越短，應用領域越來越大，二次傳感器和傳感器系統的應用大幅度增長，因而高科技在傳感技術中的應用將更加增大。

　　今天，信息技術對社會發展信、科學進步起到了決定性的作用。現在信息技術的基礎包括信息采集、信息傳輸與信息處理，而信息的采集離不開傳感器技術。所以說傳感器是新技術革命和信息社會的重要技術基礎，是現代科技的開路先鋒。

　　近年來，傳感器正處于傳統型向新型傳感器轉型的發展階段。新型傳感器的特點是微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化，它不僅促進了傳統產業的改造，而且可導致建立新型工業，是21世紀新的經濟增長點。微型化是建立在微電子機械系統（MEMS）技術基礎上的，目前已成功應用在硅器件上形成硅壓力傳感器（如上述EJX變送器）。

　　微電子機械加工技術，包括體微機械加工技術、表面微機械加工技術、LIGA技術（X光深層光刻、微電鑄和微復制技術）、激光微加工技術和微型封裝技術等。

　　MEMS的發展，把傳感器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度。傳感器的檢測儀表，在微電子技術基礎上，內置微處理器，或把微傳感器和微處理器及相關集成電路（運算放大器、A/D或D/A、存貯器、網絡通訊接口電路）等封裝在一起完成了數字化、智能化、網絡化、系統化。（注：MEMS技術還完成了微電動機或執行器等產品，將另作文介紹）網絡化方面，目前主要是指采用多種現場總線和以太網（互聯網），這要按各行業的特點，選擇其中的一種或多種，近年內最流行的有FF、Profibus、CAN、Lonworks、AS-Interbus、TCP/IP等。

　　除MEMS外，新型傳感器的發展還有賴于新型敏感材料、敏感元件和納米技術，如新一代光纖傳感器、超導傳感器、焦平面陳列紅外探測器、生物傳感器、納米傳感器、新型量子傳感器、微型陀螺、網絡化傳感器、智能傳感器、模糊傳感器、多功能傳感器等。

　　多傳感器數據融合技術正在形成熱點，它形成于20世紀80年代，它不同于一般信號處理，也不同于單個或多個傳感器的監測和測量，而是對基于多個傳感器測量結果基礎上的更高層次的綜合決策過程。有鑒于傳感器技術的微型化、智能化程度提高，在信息獲取基礎上，多種功能進一步集成以致于融合，這是必然的趨勢，多傳感器數據融合技術也促進了傳感器技術的發展。

　　多傳感器數據融合的定義概括：把分布在不同位置的多個同類或不同類傳感器所提供的局部數據資源加以綜合，采用計算機技術對其進行分析，消除多傳感器信息之間可能存在的冗余和矛盾，加以互補，降低其不確實性，獲得被測對象的一致性解釋與描述，從而提高系統決策、規劃、反應的快速性和正確性，使系統獲得更充分的信息。其信息融合在不同信息層次上出現，包括數據層（像素層）融合、特征層融合、決策層（證據層）融合。由于它比單一傳感器信息有如下優點，即容錯性、互補性、實時性、經濟性，所以逐步得到推廣應用。應用領域除軍事外，已適用于自動化技術、機器人、海洋監視、地震觀測、建筑、空中交通管制、醫學診斷、遙感技術等方面。

　　我國傳感器產業要適應技術潮流，向國內外兩個市場相結合的國際化方向發展，讓傳感器和檢測儀表抓住信息化的發展機遇。

　　溫度傳感器是最早開發，應用最廣的一類傳感器。根據美國儀器學會的調查，1990年，溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。從17世紀初伽利略發明溫度計開始，人們開始利用溫度進行測量。真正把溫度變成電信號的傳感器是1821年由德國物理學家賽貝發明的，這就是后來的熱電偶傳感器。五十年以后，另一位德國人西門子發明了鉑電阻溫度計。在半導體技術的支持下，本世紀相繼開發了半導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應，根據波與物質的相互作用規律，相繼開發了聲學溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。

? ? ? 傳感器在科學技術領域、工農業生產以及日常生活中發揮著越來越重要的作用。人類社會對傳感器提出的越來越高的要求是傳感器技術發展的強大動力。而現代們學技術突飛猛進則提供了堅強的后盾。

　　隨著科技的發展，傳感器也在不斷的更新發展。

　　1、開發新型傳感器

　　新型傳感器，大致應包括：①采用新原理；②填補傳感器空白；③仿生傳感器等諸方面。它們之間是互相聯系的。傳感器的工作機理是基于各種效應和定律，由此啟發人們進一步探索具有新效應的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器件，這是發展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。結構型傳感器發展得較早，目前日趨成熟。結構型傳感器，一般說它的結構復雜，體積偏大，價格偏高。物性型傳感器大致與之相反，具有不少誘人的優點，加之過去發展也不夠。世界各國都在物性型傳感器方面投入大量人力、物力加強研究，從而使它成為一個值得注意的發展動向。其中利用量子力學諸效應研制的低靈敏閾傳感器，用來檢測微弱的信號，是發展新動向之一。

　　2、集成化、多功能化、智能化

　　傳感器集成化包括兩種定義，一是同一功能的多元件并列化，即將同一類型的單個傳感元件用集成工藝在同一平面上排列起來，排成1維的為線性傳感器，CCD圖象傳感器就屬于這種情況。集成化的另一個定義是多功能一體化，即將傳感器與放大、運算以及溫度補償等環節一體化，組裝成一個器件。

　　隨著集成化技術的發展，各類混合集成和單片集成式壓力傳感器相繼出現，有的已經成為商品。集成化壓力傳感器有壓阻式、電容式、等類型，其中壓阻式集成化傳感器發展快、應用廣。

　　傳感器的多功能化也是其發展方向之一。所謂多功能化的典型實例，美國某大學傳感器研究發展中心研制的單片硅多維力傳感器可以同時測量3個線速度、3個離心加速度（角速度）和3個角加速度。主要元件是由4個正確設計安裝在一個基板上的懸臂梁組成的單片硅結構，9個正確布置在各個懸臂梁上的壓阻敏感元件。多功能化不僅可以降低生產成本，減小體積，而且可以有效的提高傳感器的穩定性、可靠性等性能指標。

　　把多個功能不同的傳感元件集成在一起，除可同時進行多種參數的測量外，還可對這些參數的測量結果進行綜合處理和評價，可反映出被測系統的整體狀態。由上還可以看出，集成化對固態傳感器帶來了許多新的機會，同時它也是多功能化的基礎。

　　傳感器與微處理機相結合，使之不僅具有檢測功能，還具有信息處理、邏輯判斷、自診斷、以及“思維”等人工智能，就稱之為傳感器的智能化。借助于半導體集成化技術把傳感器部分與信號預處理電路、輸入輸出接口、微處理器等制作在同一塊芯片上，即成為大規模集成智能傳感器。可以說智能傳感器是傳感器技術與大規模集成電路技術相結合的產物，它的實現將取決于傳感技術與半導體集成化工藝水平的提高與發展。這類傳感器具有多能、高性能、體積小、適宜大批量生產和使用方便等優點，可以肯定地說，是傳感器重要的方向之一。

　　3、新材料開發

　　傳感器材料是傳感器技術的重要基礎，是傳感器技術升級的重要支撐。隨著材料科學的進步，傳感器技術日臻成熟，其種類越來越多，除了早期使用的半導體材料、陶瓷材料以外，光導纖維以及超導材料的開發，為傳感器的發展提供了物質基礎。例如，根據以硅為基體的許多半導體材料易于微型化、集成化、多功能化、智能化，以及半導體光熱探測器具有靈敏度高、精度高、非接觸性等特點，發展紅外傳感器、激光傳感器、光纖傳感器等現代傳感器;在敏感材料中，陶瓷材料、有機材料發展很快，可采用不同的配方混合原料，在精密調配化學成分的基礎上，經過高精度成型燒結，得到對某一種或某幾種氣體具有識別功能的敏感材料，用于制成新型氣體傳感器。此外，高分子有機敏感材料，是近幾年人們極為關注的具有應用潛力的新型敏感材料，可制成熱敏、光敏、氣敏、濕敏、力敏、離子敏和生物敏等傳感器。傳感器技術的不斷發展，也促進了更新型材料的開發，如納米材料等。美國NRC公司已開發出納米ZrO2氣體傳感器，控制機動車輛尾氣的排放，對凈化環境效果很好，應用前景比較廣闊。由于采用納米材料制作的傳感器，具有龐大的界面，能提供大量的氣體通道，而且導通電阻很小，有利于傳感器向微型化發展，隨著科學技術的不斷進步將有更多的新型材料誕生。

　　4、新工藝的采用

　　在發展新型傳感器中，離不開新工藝的采用。新工藝的含義范圍很廣，這里主要指與發展新興傳感器聯系特別密切的微細加工技術。該技術又稱微機械加工技術，是近年來隨著集成電路工藝發展起來的，它是離子束、電子束、分子束、激光束和化學刻蝕等用于微電子加工的技術，目前已越來越多地用于傳感器領域，例如濺射、蒸鍍、等離子體刻蝕、化學氣體淀積（CVD）、外延、擴散、腐蝕、光刻等，迄今已有大量采用上述工藝制成的傳感器的國內外報道。