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未來傳感器的重要應(yīng)用方向

從應(yīng)用領(lǐng)域來看，工業(yè)、汽車電子、通信電子、消費(fèi)電子四部分是傳感器的市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)工業(yè)和汽車電子產(chǎn)品領(lǐng)域的傳感器占比約42%左右，而發(fā)展的是汽車電子和通信電子應(yīng)用市場(chǎng)。

智能汽車和無人駕駛是驅(qū)動(dòng)MEMS傳感器發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α５a(chǎn)業(yè)檔次偏低、企業(yè)規(guī)模小、技術(shù)創(chuàng)新能力差，很多企業(yè)只是引進(jìn)國(guó)外元件進(jìn)行加工，同質(zhì)化嚴(yán)重。在智能汽車時(shí)代，將會(huì)使用大量的MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器實(shí)現(xiàn)主動(dòng)技術(shù)：語音將成為人與智能汽車的重要交互方式，MEMS麥克風(fēng)將迎來發(fā)展新機(jī)遇。自動(dòng)駕駛技術(shù)的興起，進(jìn)一步推動(dòng)了MEMS傳感器進(jìn)入汽車。汽車行業(yè)占據(jù)整個(gè)MEMS市場(chǎng)份額超過30%，2015年全球汽車MEMS行業(yè)營(yíng)收為37.3億美元。根據(jù)預(yù)測(cè)，未來六年，全球汽車MEMS市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以4.2%的復(fù)合年增長(zhǎng)率穩(wěn)步增長(zhǎng)。

此外，MEMS傳感器也是智能工廠的“心臟”，從這個(gè)層面上講，它是工業(yè)機(jī)器人變得“神通廣大”的利器。相比于比較大型的儀器設(shè)備，傳感器在產(chǎn)品化過程中需要的投資一般不是很大，所以比較適合小型企業(yè)投資。它讓產(chǎn)品生產(chǎn)流程持續(xù)運(yùn)行，并讓工作人員遠(yuǎn)離生產(chǎn)線和設(shè)備，人身和健康。據(jù)預(yù)測(cè)，未來六年，MEMS在工業(yè)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以7.3%的復(fù)合年增長(zhǎng)率快速增長(zhǎng)。

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壓阻式傳感器是用集成電路工藝技術(shù)，在硅片上制造出四個(gè)等值的薄膜電阻，并組成電橋電路。傳感器進(jìn)口占比達(dá)80%，傳感器芯片進(jìn)口更是達(dá)90%，國(guó)產(chǎn)化缺口巨大。當(dāng)不受力作用時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，無電壓輸出；當(dāng)受到力作用時(shí)，電橋失去平衡，輸出與應(yīng)力成正比的電壓。壓阻式傳感器的工作原理與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器的工作原理一樣，都是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體電阻的相對(duì)變化近似等于電阻率的相對(duì)變化，而電阻率的相對(duì)變化與應(yīng)力成正比，二者的比例系數(shù)定義為壓阻系數(shù)。

七種常見的傳感器，你知道幾個(gè)？

傳感器（Sensor）是一種常見的卻又很重要的器件，它是感受規(guī)定的被測(cè)量的各種量并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為有用信號(hào)的器件或裝置。傳感器及其產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)之一是技術(shù)密集，由于技術(shù)密集，也自然要求人才密集。對(duì)于傳感器來說，按照輸入的狀態(tài)，輸入可以分成靜態(tài)量和動(dòng)態(tài)量。我們可以根據(jù)在各個(gè)值的穩(wěn)定狀態(tài)下，輸出量和輸入量的關(guān)系得到傳感器的靜態(tài)特性。下面就由小編帶大家認(rèn)識(shí)一下常用于生活中的七大傳感器。

1、物理傳感器：

物理傳感器是檢測(cè)物理量的傳感器。其次是由于政府重視不夠,在信息技術(shù)發(fā)展的過程中,對(duì)傳感器技術(shù)重要性的認(rèn)識(shí)滯后于計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù),發(fā)展需求的資源投入規(guī)模和強(qiáng)度太小,使傳感器技術(shù)的發(fā)展速度緩慢,牽制了信息技術(shù)的飛速發(fā)展。它是利用某些物理效應(yīng)，把被測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)化成為便于處理的能量形式的信號(hào)的裝置。其輸出的信號(hào)和輸入的信號(hào)有確定的關(guān)系。主要的物理傳感器有光電式傳感器、壓電傳感器、壓阻式傳感器、電磁式傳感器、熱電式傳感器、光導(dǎo)纖維傳感器等。作為例子，讓我們看看比較常用的光電式傳感器。這種傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，它直接檢測(cè)來自物體的輻射信息，也可以轉(zhuǎn)換其他物理量成為光信號(hào)。

2、光電傳感器：

光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。

光電傳感器一般由處理通路和處理元件2 部分組成。目前從材料、器件、系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)我國(guó)已形成較為完整的傳感器產(chǎn)業(yè)鏈。其基本原理是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)，把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電效應(yīng)是指用光照射某一物體，可以看作是一連串帶有一定能量為的光子轟擊在這個(gè)物體上，此時(shí)光子能量就傳遞給電子，并且是一個(gè)光子的全部能量一次性地被一個(gè)電子所吸收，電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化，從而使受光照射的物體產(chǎn)生相應(yīng)的電效應(yīng)。

3、仿生傳感器：

仿生傳感器，是一種采用新的檢測(cè)原理的新型傳感器，它采用固定化的細(xì)胞、酶或者其他生物活性物質(zhì)與換能器相配合組成傳感器。在國(guó)內(nèi)有自動(dòng)化方面的專家指出塑料工業(yè)網(wǎng)，傳感器技術(shù)直接關(guān)系到我國(guó)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢(shì)，認(rèn)為“傳感器技術(shù)強(qiáng)，則自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)強(qiáng)”。這種傳感器是近年來生物醫(yī)學(xué)和電子學(xué)、工程學(xué)相互滲透而發(fā)展起來的一種新型的信息技術(shù)。這種傳感器的特點(diǎn)是機(jī)能高、壽命長(zhǎng)。在仿生傳感器中，比較常用的是生體模擬的傳感器。

仿生傳感器按照使用的介質(zhì)可以分為：酶?jìng)鞲衅鳌⑽⑸飩鞲衅?、?xì)胞器傳感器、組織傳感器等。產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的模式，在PTC/NTC熱敏電阻、感應(yīng)式數(shù)字液位傳感器和氣體傳感器等產(chǎn)業(yè)方面發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。在圖中我們可以看到，仿生傳感器和生物學(xué)理論的方方面面都有密切的聯(lián)系，是生物學(xué)理論發(fā)展的直接成果。在生體模擬的傳感器中，尿素傳感器是最近開發(fā)出來的一種傳感器。

目前，雖然已經(jīng)發(fā)展成功了許多仿生傳感器，但仿生傳感器的穩(wěn)定性、再現(xiàn)性和可批量生產(chǎn)性明顯不足，所以仿生傳感技術(shù)尚處于幼年期，因此，以后除繼續(xù)開發(fā)出新系列的仿生傳感器和完善現(xiàn)有的系列之外，生物活性膜的固定化技術(shù)和仿生傳感器的固態(tài)化值得進(jìn)一步研究。一般來說，傳感器有點(diǎn)像里的“藥引”，本身功能很重要，但真正形成規(guī)模還需要依賴整服藥劑才行。

4、水質(zhì)PH傳感器：

水質(zhì)PH傳感器，通常由化學(xué)部分和信號(hào)傳輸部分構(gòu)成。該公司在行業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)硅MEMS批量加工技術(shù)，將LVDT商業(yè)化，將PiezoFilm技術(shù)轉(zhuǎn)化為低成本的商業(yè)化傳感器及生命特征傳感器。用來檢測(cè)被測(cè)物中氫離子濃度并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的可用輸出信號(hào)的傳感器。pH傳感器可以對(duì)大型反應(yīng)槽或制程管路中pH值測(cè)定；耐高溫、CIP清洗；電極長(zhǎng)度有120、150、220、250、450mm等多種選擇。美國(guó)sensorex公司水質(zhì)PH傳感器－ S290C用于多種場(chǎng)合的pH值測(cè)量，比如：廢水污水場(chǎng)合pH值測(cè)量，電鍍廢水場(chǎng)合pH值測(cè)量，高溫場(chǎng)合pH值測(cè)量，發(fā)酵場(chǎng)合pH值測(cè)量，高壓場(chǎng)合pH值測(cè)量等多種場(chǎng)合pH值的測(cè)量。

5、電磁傳感器：

磁傳感器是最古老的傳感器，指南針是磁傳感器的最早的一種應(yīng)用。但是，在產(chǎn)品化方面的技術(shù)進(jìn)步還不是很理想，很多傳感器技術(shù)，其實(shí)國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室研究水平并不是很差，可惜未能充分利用，沒有轉(zhuǎn)化為進(jìn)入市場(chǎng)的成熟產(chǎn)品。但是作為現(xiàn)代的傳感器，為了便于信號(hào)處理，需要磁傳感器能將磁信號(hào)轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)輸出。應(yīng)用最早的是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制造的磁電式的傳感器。這種磁電式傳感器曾在工業(yè)控制領(lǐng)域作出了杰出的貢獻(xiàn)，但是到今天已經(jīng)被以高性能磁敏感材料為主的新型磁傳感器所替代。

在今天所用的電磁效應(yīng)的傳感器中，磁旋轉(zhuǎn)傳感器是重要的一種。MEMS、MOEMS（微光機(jī)電系統(tǒng)）等研究項(xiàng)目列入了國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)。磁旋轉(zhuǎn)傳感器主要由半導(dǎo)體磁阻元件、磁鐵、固定器、外殼等幾個(gè)部分組成。典型結(jié)構(gòu)是將一對(duì)磁阻元件安裝在一個(gè)永磁體的刺激上，元件的輸入輸出端子接到固定器上，然后安裝在金屬盒中，再用工程塑料密封，形成密閉結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)就具有良好的可靠性。磁旋轉(zhuǎn)傳感器有許多半導(dǎo)體磁阻元件無法比擬一款電磁傳感器的外形的優(yōu)點(diǎn)。除了具備很高的靈敏度和很大的輸出信號(hào)外，而且有很強(qiáng)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)范圍，這是由于電子技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。另外，這種傳感器還能夠應(yīng)用在很大的溫度范圍中，有很長(zhǎng)的工作壽命、抗灰塵、水和油污的能力強(qiáng)，因此耐受各種環(huán)境條件及外部噪聲。所以，這種傳感器在工業(yè)應(yīng)用中受到廣泛的重視。

6、磁光效應(yīng)傳感器：

現(xiàn)代電測(cè)技術(shù)日趨成熟，由于具有精度高、便于微機(jī)相連實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)處理等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電氣量和非電氣量的測(cè)量中。在“九五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目中，傳感器技術(shù)研究取得了51個(gè)品種86個(gè)規(guī)格新產(chǎn)品的成績(jī)，初步建立了敏感元件與傳感器產(chǎn)業(yè)。然而電測(cè)法容易受到干擾，在交流測(cè)量時(shí)，頻響不夠?qū)捈皩?duì)耐壓、絕緣方面有一定要求，在激光技術(shù)迅速發(fā)展的今天，已經(jīng)能夠解決上述的問題。

磁光效應(yīng)傳感器就是利用激光技術(shù)發(fā)展而成的高性能傳感器。由于沒有形成足夠的規(guī)模化應(yīng)用，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)的傳感器不僅技術(shù)低，而且價(jià)格高，在市場(chǎng)上很難有競(jìng)爭(zhēng)力。激光，是本世紀(jì)六十年代初迅速發(fā)展起來的又一新技術(shù)，它的出現(xiàn)標(biāo)志著人們掌握和利用光波進(jìn)入了一個(gè)新的階段。由于以往普通光源單色度低，故很多重要的應(yīng)用受到限制，而激光的出現(xiàn)，使無線電技術(shù)和光學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)、相互滲透、相互補(bǔ)充?，F(xiàn)在，利用激光已經(jīng)制成了許多傳感器，解決了許多以前不能解決的技術(shù)難題，使它適用于煤礦、石油等危險(xiǎn)、易燃的場(chǎng)所。

7、壓力傳感器：

壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。