传感器革命：微型化、智能化和可移动性

摘要：  在现代控制系统中，传感器处于连接被测对象和测试系统的接口位置，成为信息采集的“窗口”，直接影响和决定着系统的功能。

关键字：  传感器，物联网，工业自动化

在现代控制系统中，传感器处于连接被测对象和测试系统的接口位置，成为信息采集的“窗口”，直接影响和决定着系统的功能。

许多系统由于被控对象的信息难以采集及无法获取，从而使得系统功能难以实现，技术水平难以提升。特别是当前倍受国际关注与研究热点：物联网核心技术，对于传感器技术依赖迫切程度尤为突出。

温家宝总理在无锡视察时明确指出，要“尽快建立中国的传感信息中心”，“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”。“知”是建立在“感”的基础上，没有“感”就没有“知”，而各种类型的传感器是探测和获取外界信息的重要手段，也正是我们打造“智慧地球”、“感知中国”的核心基础技术。

由此可见，作为国际竞争战略的重要标志性产业，传感器以其技术含量高、市场前景广阔等特点倍受世界各国的关注。传感器产业发展不仅为物联网提供支撑，还将在传统产业转移与技术升级，以及在当前经济结构调整和转型中发挥积极影响和作用。与此同时，物联网技术发展，也为传感器技术提升和产业发展拓展了巨大市场空间。

国外传感器技术发展趋势

传感器技术本身变革的3个方向：微型化、智能化和可移动性

传感器技术与制造工艺，美、德、日等工业发达国家的著名制造公司处于国际市场引导者的领先地位。从近两年国际工业展览会展出产品和国际知名厂商技术发展状况分析可以看出，传感器技术的发展趋势是：数字补偿技术、网络化技术、智能化技术、多功能复合技术。

同时，新原理、新材料、新工艺运用的技术创新不断涌现，新结构、新功能层出不穷。技术参数指标更加严格，制造工艺更加精细，补偿工艺更加完善，外观质量更加精美。

各种传感器的准确度、稳定性和可靠性等重要是产品质量指标，也是业内直接关心的问题。同时，国际各生产企业在结构设计、制造工艺、电路补偿与调整和稳定性处理等方面的研究与试验，也取得了突破性进展。

根据美国联邦政府独立设立的“美国国家科学发展基金” (即：NATIONAL SCIENCE FOUNDATION)所做的基础研究报告中提出：自2010年起每年国家预算为69亿美元，做为联邦政府支持物联网基础项目开发与研究，并可以获得大约20%的资金补贴。

美国人称其为“Sensor Revolution”(即：传感器革命)，他们清楚地认为“之所以称之为传感器革命，是因为会涌现出不计其数的敏感元器件，通过以往我们几乎无法想象的方法出现在我们的生活当中，来监控我们周围的各种环境等。

然而，一些已经存在，更多的正在来临，使传感器技术成为各种力量的积聚点”。从国际整体发展状况来看，主要有以下几方面发展趋势：

一是传感器技术本身变革的3个方向：微型化、智能化和可移动性。

二是无线网络化技术应用。在适应野外恶劣的自然环境与条件，能保持精度高、寿命长、高可靠和长期稳定性好，能防窃取、信息安全、保密性等级高等功能于一体的无线网络化技术。

三是运用新原理、新结构、新材料，以实现微功耗、低成本、高可靠性等参数指标的提升。如薄膜技术、光纤、纳米技术、人工假鼻、皮肤、人工手碗、髋关节等技术;动态模拟与动画、高倍与远程数据采集与仿真技术;为野外特殊环境下传感器配备和提供的微能量获取与收集技术。

四是研发更高技术和创新类产品，并重视产业化技术。如地震、飓风等自然灾害预报与监测类传感器产品。

五是拓展市场应用领域。如自然环境与生活基础设施类产品开发与工艺技术研究、复杂状况的各种产品结构设计;例如：跟踪沙漠、森林、海洋、大气等条件变化，以及桥梁、道路和建筑等各种无线网络传感器。

具体应用类产品：森林温湿度、稀有动植物监测;盗伐、火灾报警等专用传感器;建筑结构安全运行监测传感器;如：桥梁、高速路、房屋、楼宇等;

工业自动化中用于监测产品质量、性能、生产效率的复合型传感器;

汽车专用传感器;用于汽车电子化和行驶安全的各种传感器;

库存量监控RFID：用于现代物流系统管理的无线射频技术产品;学校、机关和公众场所全动态安全监控所用的GPS、RF、超声波、红外等传感器;

健康卫生类：如：心率、血压、化验结果等无线传输;穿透成像、介入治疗减少创伤;恢复及增强视力、人造视网膜;人造脑皮层、用外部成像技术传递到植入式的感应器件;心脏病患者实时监测和及时报警;探究早老性痴呆病、远紫外光谱技术诊断等医学专用传感器;

城市公共安防类：住家及公共场所可燃性有害气体报警、交通枢纽人为危险隐患、突发性自然灾害报警等传感器产品。

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从国外的传感器产业化技术成熟性角度分析来看，呈现出以下主要发展特征：

第一，重视基础技术、基础工艺和共性关键技术的研究，保证基础技术与基础工艺处于世界领先地位。

第二，重视制造工艺技术与装备研究与应用。配置优良的工艺装备和检测仪器，特别是智能化工艺设备，确保工艺装备的先进性。

第三，重视新产品和自主知识产权产品的开发，增强核心竞争力。描准全球传感器技术和市场的发展潮流和战略前沿，确定研究课题和产品开发方向。

第四，重视传感器的可靠性设计、控制与管理，严格设计符合性控制和工艺可靠性控制，有效的提高产品生产成品率。

第五，重视市场竞争，加强市场调查与分析，快速响应市场。注重市场竞争中的个性化服务特色，响应及时，品质优良，性价比高。第六，)重视产品技术标准，熟悉系统信息采集过程中，上下游接口联接的各项标准的完整性、统一性、协调性。[!--empirenews.page--]

正因为如此，国外传感器产品品种繁多，规格齐全，集成化与模块化结构性能强，产品内在与外观质量并重。不论外形结构类型千变万化，产品品质、产业化规模技术水平始终较高，市场配套与服务能力较强，不断把新技术运用和市场竞争推向新的高度，使同类产品不仅具有在灵敏度、精度、稳定性和可靠性等指标上的竞争，在新材料应用、生产制造工艺与产业化技术水平上，也同样形成了明显的竞争优势。

国内技术发展趋势与特点

国内目前技术发展与创新的重点在材料、结构和性能改进3个方面。

长期以来，国内企业过于分散，产业集中度不高，生产工艺装备相对落后，缺乏新技术运用创新基础和动力，均以仿造及二次开发为主，特别在敏感元件核心技术及生产工艺与国外差距较大，导致产业化水平不能适应市场快速变换和急剧增长的需求，国际竞争力不强，制约和影响了我国敏感行业的正常发展。

国内目前技术发展与创新的重点在材料、结构和性能改进三个方面：

一是敏感材料从液态向半固态、固态方向发展;二是结构向小型化、集成化、模块化、智能化方向发展;三是性能向检测量程宽、检测精度高、抗干扰能力强、性能稳定、寿命长久方向发展。

随着物联网技术推进，对传感器技术提出了新的要求，产品正在向MEMS工艺技术;无线数据传输网络技术;新材料、纳米、薄膜(含SOI)、陶瓷技术;光纤技术;激光技术;复合传感器技术;多学科交叉的融合技术方向发展。

推进产业发展策略与建议

强化政府统筹、协调和政策扶持作用，改变各个部门齐抓共管的多头管理方式。

加强行业整体协调和统一管理是当务之急。强化政府统筹、协调和政策扶持作用，改变各个部门齐抓共管的多头管理方式，组织制定行业发展整体战略规划，明确行业发展的指导思想和相应措施。具体推进建议如下：

第一点，由国家设立专项资金或专项基金，作为产业化扶持和引导资金;并组织专家制定项目指南，明确重点扶持的产品工艺和技术;

第二点，制定科技成果转化引导性政策，给予相应的税收减免补贴，宣传和普及知识产权相关政策和法规，保护产权人的根本利益，减少侵权行为和违法现象。

第三点，组织有关人员制定、规范行业技术标准，减少多品种小批量等杂乱现象，为产业化发展创造良好的基础。

第四点，加大扶持行业内生产型的龙头企业，形成产业化示范带动作用。并建立多个产业化示范基地和地区，用地区产品品种特色，形成产业龙头和行业品牌，鼓励组建以地区、产品为主要纽带的产业集团，运用市场化手段进行企业整合，改善行业分散状况。

第五点，制定人才培养规划措施：①大学院所培养高端人才;②大学建立传感器专业，开设相关工艺基础课程;③制定相应的配套政策，营造人才环境与氛围，引导国外高端人才和国内人才积极创业发展。

第六点，组建多资源融合、优势互补的产业联盟组织，为行业内企业提供技术与人才信息服务、国际市场推广、技术引进与指导、行业标准审查与修订，协助企业建立和规范“传感器技术研究中心”等相关服务。

第七点，集中国内外各传感器企业、大专院校、科研院所的专业人才，建立以大型企业为主体，自主创新为主导的“传感器国家工程实验室”，推动和促进以引进、消化、吸收为主的“技术研究中心”和以生产为主体的“产业化基地”。

综上所述，传感器与通信、计算机已被国际公认为是信息技术的三大支柱，成为衡量一个国家信息化程度、科技创新与发展的重要标志之一。

在信息技术高速发展的今天，如何强化政策、资金、技术、人才等资源优势，是推进产业发展的有效措施和能否占领未来高技术产业制高点的关键所在。

需要提早谋划国家传感器产业技术的发展重心，解决当前规模生产中的工艺技术问题，为推进我国传感器产业化发展创造一片蓝天!