論傳感器的現(xiàn)狀及趨勢(shì)

吳麗榮

（廈門(mén)軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 廈門(mén) 361024）

0 前言

當(dāng)前社會(huì)已經(jīng)從步入到了信息社會(huì)時(shí)代，隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，生活中對(duì)傳感器技術(shù)的需要已經(jīng)越來(lái)越多，傳感器技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)在整個(gè)信息化社會(huì)進(jìn)程中起到了決定性作用，對(duì)信息技術(shù)的革命，為人民生活帶來(lái)歷史性的革新的關(guān)鍵技術(shù)就是傳感器技術(shù)。早在20世紀(jì)80年代，美國(guó)就提出人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了傳感器時(shí)代，而作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日本則把傳感器技術(shù)列為十大技術(shù)之首；美國(guó)軍方2000年舉出15個(gè)項(xiàng)目對(duì)提高21世紀(jì)空軍作戰(zhàn)能力起到關(guān)鍵性因素，其中傳感器技術(shù)位居第二；日本對(duì)傳感器技術(shù)的研發(fā)也非常重視，傳感器技術(shù)已經(jīng)被日本列為最重要的六項(xiàng)技術(shù)之一，在20世紀(jì)90年代日本科技廳制定的90余項(xiàng)重大科技項(xiàng)目其中就有多大18項(xiàng)是關(guān)于傳感器技術(shù)的；而早在80年代初，美國(guó)就率先成立了美國(guó)國(guó)家技術(shù)小組（BGT），以幫助美國(guó)政府領(lǐng)導(dǎo)各大公司與國(guó)家企事業(yè)部門(mén)之間的傳感器技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。由此可見(jiàn)，傳感器技術(shù)越來(lái)越受到了各國(guó)的重視，隨著傳感器的不斷發(fā)展，勢(shì)必將會(huì)為我們的生活帶來(lái)越來(lái)越大的改變。

1 傳感器的發(fā)展歷史

傳感器技術(shù)的發(fā)展在國(guó)外一般有兩條不同的途徑，一條是以發(fā)達(dá)國(guó)家美國(guó)為首的先軍后民的道路，也就是說(shuō)先由國(guó)家出資研發(fā)傳感器技術(shù)用于軍方探測(cè)等，待技術(shù)成熟后解密用于民間用途；另一條道路則是走的商品化道路，先將研發(fā)出來(lái)的傳感器技術(shù)投入到老百姓日常生活需要之中，待普及率提高后,通過(guò)用戶的不斷測(cè)試和實(shí)際使用，不斷的更新傳感器的功能，進(jìn)而促進(jìn)傳感器技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，而且投資回報(bào)時(shí)間更快些，此種做法在日本非常流行。

針對(duì)我國(guó)傳感器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，評(píng)估專家一致認(rèn)為：我國(guó)在傳感器技術(shù)領(lǐng)域和其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在科研成果上要落后10年，而在生產(chǎn)成品的技術(shù)上更是落后15年。國(guó)外傳感器技術(shù)發(fā)展較快，主要有以下幾方面原因：1）非常重視傳感器功能材料研究：歷來(lái)，我們都是根據(jù)各種功能材料來(lái)制作種種傳感器，這往往限制了傳感器性能進(jìn)一步提高。2）重視工藝研究：傳感器原理不難，也不保密，而最保密的是工藝。在國(guó)外，有不少評(píng)價(jià)“傳感器”不是一般的工業(yè)產(chǎn)品，而是一種完美的工藝品之佳作。1995年上海同濟(jì)大學(xué)的任總教授發(fā)表了“具有中國(guó)傳統(tǒng)特色的化學(xué)傳感器——敏感針”，這種針和中國(guó)傳統(tǒng)的針灸針外形一致，卻具有了自動(dòng)探測(cè)人體穴位溫度、pH值、PO2多少和新陣代謝度等多個(gè)功能，均用儀器顯示讀數(shù)，已應(yīng)應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)的研究和臨床。這種敏感針是如何制作的，工藝屬于保密，可申請(qǐng)專利保護(hù)。3）重視質(zhì)量管理與市場(chǎng)分析：新產(chǎn)品面世,首先從設(shè)計(jì)理論分析，到各種模型試驗(yàn)、樣機(jī)性能考驗(yàn)以至失敗原因分析等都提出相應(yīng)技術(shù)分析報(bào)擊。首先在設(shè)計(jì)階段就組織質(zhì)量、軟件試驗(yàn)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程技術(shù)人員共同對(duì)影響產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性、可測(cè)試性和可檢查進(jìn)行探討，進(jìn)而形成本技術(shù)的最佳解決方案。

人體是各類傳感器會(huì)集之處，而且絕大部分生物體內(nèi)的傳感器都是分子傳感器。到目前為止，真正的傳感器，只有在生物體內(nèi)能夠找到。這就提示我們，可以借助基因工程、生物合成分子傳感器系統(tǒng)。

有人預(yù)計(jì)未來(lái)的世紀(jì)分子傳感器時(shí)代即將到來(lái)。

2 我國(guó)傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀

雖然我國(guó)早在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)存在傳感器雛形制造企業(yè)，那時(shí)在上海、四川、重慶等地成立的一些企業(yè)現(xiàn)在仍然存在。整個(gè)傳感器行業(yè)在國(guó)內(nèi)的分布不均衡，在第十屆中國(guó)國(guó)際傳感器、測(cè)試測(cè)量展覽會(huì)上，中國(guó)傳感器協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)谷榮祥提供了以下情況：國(guó)內(nèi)的傳感器生產(chǎn)廠家主要集中在東南沿海等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，而對(duì)于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的西部等地區(qū)，類似的企業(yè)就比較少，而即使是傳感器企業(yè)，往往規(guī)模也比較小。谷榮祥先生說(shuō) “未來(lái)國(guó)內(nèi)傳感器廠商的數(shù)量會(huì)先增后減”，從而使中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)走向規(guī)范化發(fā)展的軌道。

在第十屆中國(guó)-國(guó)際傳感器、測(cè)試測(cè)量展覽會(huì)上，國(guó)內(nèi)的傳感器生產(chǎn)企業(yè)也給我們帶來(lái)了很多驚喜，沈陽(yáng)傳感器中心和青鳥(niǎo)元芯在壓力芯片制造中取得了突破，我國(guó)很多國(guó)家級(jí)的航天、電子研究所的芯片制造技術(shù)相互組合，如果再有市場(chǎng)因素推動(dòng)，規(guī)模生產(chǎn)指日可待。而昆山雙橋傳感器測(cè)控技術(shù)有限公司、西安中星測(cè)控有限公司、寶雞麥克傳感器有限公司等開(kāi)始集中力量考慮專項(xiàng)技術(shù)問(wèn)題，并取得了一些成績(jī)。國(guó)內(nèi)也已經(jīng)有企業(yè)跟蹤高端傳感器的發(fā)展，比如MEMS技術(shù)，而MEMS已成為全球增長(zhǎng)最快的產(chǎn)品之一。

3 傳感器發(fā)展的未來(lái)前景

隨著信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展和環(huán)保生態(tài)產(chǎn)業(yè)的興起，21世紀(jì)的傳感器市場(chǎng)將會(huì)有更大發(fā)展，抓住傳感器發(fā)展機(jī)遇，不失時(shí)機(jī)地開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，逐步形成產(chǎn)業(yè)，將會(huì)形成國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

美國(guó)的硅谷已成為當(dāng)今世界上MEMS研究中心。隨著傳感器技術(shù)、固態(tài)技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)等學(xué)科的飛速發(fā)展，一種高精度、低驅(qū)動(dòng)、高可靠性、低功耗、占用空間小、重量輕和快速響應(yīng)的嶄新的微型電子機(jī)械系統(tǒng)的傳感器即將在世界展現(xiàn)。不久的將來(lái)，可以組建一支納米機(jī)器蟲(chóng)部隊(duì)，懷揣形形色色的納米級(jí)武器，在納米級(jí)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下,去執(zhí)行各種特殊任務(wù)。

應(yīng)用仿生學(xué)、傳感器學(xué)、計(jì)算科學(xué)聯(lián)理作為仿生傳感器基礎(chǔ)獲得了突破性的發(fā)展，生物傳感器是跨學(xué)科的科學(xué),它著眼于保健、環(huán)境、衣業(yè)和食品工業(yè)的檢測(cè)的需求。環(huán)境保護(hù)愈來(lái)愈普遍受到人們的重視。目前我國(guó)傳感器第一大用戶冶金行業(yè),所需100種專用高附加值傳感器幾乎全部依靠進(jìn)口（例如鋼水包的高溫稱重傳感器）。

從節(jié)能、環(huán)保、提高汽車(chē)安全性和舒適性等方面分析，將會(huì)有一個(gè)較大的市場(chǎng)需求。我國(guó)的化工行業(yè)，安全監(jiān)測(cè)的傳感器市場(chǎng)，幾乎全部被美國(guó)本特律公司所占領(lǐng)。

4 總結(jié)

國(guó)外有傳感器專家這樣評(píng)述傳感器，“征服了傳感器就等于征服了科學(xué)技術(shù)”。幾位被訪者達(dá)成一個(gè)共識(shí)，就是國(guó)內(nèi)傳感器企業(yè)要發(fā)展，離不開(kāi)國(guó)家政策的支持。國(guó)內(nèi)傳感器行業(yè)跟其他儀表行業(yè)一樣，由于屬于技術(shù)、投資兩個(gè)密集型的產(chǎn)業(yè)，過(guò)去國(guó)家認(rèn)為這個(gè)行業(yè)必須大量投資且需積累多年，但產(chǎn)值卻不大，因此起初對(duì)發(fā)展傳感器態(tài)度并不積極，反而傾向于向國(guó)外購(gòu)買(mǎi)，所以導(dǎo)致國(guó)內(nèi)傳感器企業(yè)先天不良。但是政府后來(lái)認(rèn)識(shí)到傳感器是高新技術(shù)的重要基礎(chǔ)和保障，就逐步地加大了支持力度，比如在用地、稅收和金融上。尤其是國(guó)家提出建設(shè)創(chuàng)新型社會(huì)以來(lái)，傳感器行業(yè)迎來(lái)了發(fā)展的春天。雖然現(xiàn)在國(guó)家仍然鼓勵(lì)民間資本介入傳感器領(lǐng)域，但是畢竟建立了一個(gè)積極的環(huán)境。在這次展會(huì)上，湖南益陽(yáng)華星宇傳感科技園和中科昆山高科技產(chǎn)業(yè)園在展臺(tái)上充分展示了自己，而當(dāng)?shù)卣蛧?guó)家政策的大力支持無(wú)疑是最吸引聽(tīng)眾注意的地方之一。