傳感器未來發展的四大方向
傳感器技術新原理、新資料和新技術的研討愈加深化、普遍,新種類、新構造、新應用不時涌現。其中,“五化”成為其開展的重要趨向。
一是智能化,兩種開展軌跡齊頭并進。一個方向是多種傳感功用與數據處置、存儲、雙向通訊等的集成,可全部或局部完成信號探測、變換處置、邏輯判別、功用計算、雙向通訊,以及內部自檢、自校、自補償、自診斷等功用,具有低本錢、高精度的信息采集、可數據存儲和通訊、編程自動化和功用多樣化等特性。。另一個方向是軟傳感技術,即智能傳感器與人工智能相分離,目前已呈現各種基于含糊推理、人工神經網絡、專家系統等人工智能技術的高度智能傳感器,并曾經在智能家居等方面得到應用。如NEC開發出了對大量的傳感器監控施行簡化的新辦法“不變量剖析技術”,并已于今年面向根底設備系統投入運用。
二是可挪動化,無線傳感網技術應用加快。無線傳感網技術的關鍵是克制節點資源限制(能源供給、計算及通訊才能、存儲空間等),并滿足傳感器網絡擴展性、容錯性等請求。該技術被美國麻省理工學院(MIT)的《技術評論》雜志評為對人類將來生活產生深遠影響的十大新興技術之首。目前研發主要在路由協議的設計、定位技術、時間同步技術、數據交融技術、嵌入式操作系統技術、網絡安 全技術、能量采集技術等方面。迄今,一些興旺及城市在智能家居、農業、林業監測、軍事、智能建筑、智能交通等范疇對技術停止了應用。如,從MIT獨立出來的VoltreePowerLLC公司受美國農業部的拜托,在加利福尼亞州的山林等處設置溫度傳感器,構建了傳感器網絡,旨在檢測森林火情,減少火災損失。
三是微型化,傳感器研發異軍突起。隨著集成微電子機械加工技術的日趨成熟,傳感器將半導體加工工藝(如氧化、光刻、擴散、堆積和蝕刻等)引入傳感器的消費制造,完成了范圍化消費,并為傳感器微型化開展提供了重要的技術支撐。近年來,日本、美國、歐盟等在半導體器件、微系統及微觀構造、速度丈量、微系統加工辦法/設備、麥克風/揚聲器、程度/測距/陀螺儀、光刻制版工藝和資料性質的測定/剖析等技術范疇獲得了重要停頓。目前,傳感器技術研發主要在以下幾個方向:(1)微型化的同時降低功耗;(2)進步精度;(3)完成傳感器的集成化及聰慧化;(4)開發與光學、生物學等技術范疇穿插交融的新型傳感器,如傳感器(與微光學分離)、生物化學傳感器(與生物技術、電化學分離)以及納米傳感器(與納米技術分離)。
四是集成化,多功用一體化傳感器遭到普遍關注。傳感器集成化包括兩類:一種是同類型多個傳感器的集成,即同一功用的多個傳感元件用集成工藝在同一平面上排列,組成線性傳感器(如CCD圖像傳感器)。另一種是多功用一體化,如幾種不同的敏感元器件制造在同一硅片上,制成集成化多功用傳感器,集成度高、體積小,容易完成補償和校正,是當前傳感器集成化開展的主要方向。如意法半導體提出把組合了多個傳感器的模塊作為傳感器中 樞來進步產品功用;東芝公司已開發出晶圓級別的組合傳感器,并于今年3月發布可以同時檢測脈搏、心電、體溫及身體活動等4種生命體征信息,并將數據無線發送至智能手機或平板電腦等的傳感器模塊“Silmee”。
五是多樣化,新資料技術的打破加快了多種新型傳感器的涌現。新型敏感資料是傳感器的技術根底,資料技術研發是提升性能、降低本錢和技術晉級的重要手腕。除了傳統的半導體資料、光導纖維等,有機警感資料、陶瓷資料、超導、納米和生物資料等成為研發熱點,生物傳感器、光纖傳感器、氣敏傳感器、數字傳感器等新型傳感器加快涌現。如光纖傳感器是應用光纖自身的敏感功用或應用光纖傳輸光波的傳感器,有靈活度高、抗電磁干擾才能強、耐腐蝕、絕緣性好、體積小、耗電少等特性,目前已應用的光纖傳感器可丈量的物理量達70多種,開展前景寬廣;氣敏傳感器能將被測氣體濃度轉換為與其成一定關系的電量輸出,具有穩定性好、反復性好、動態特性好、響應疾速、運用維護便當等特性,應用范疇十分普遍。另據BCCResearch公司指出,生物傳感器和化學傳感器有望成為增長蕞快的傳感器細分范疇,估計2014至2019年的年均復合增長率可達9.7%。