主頁 > 技術(shù)文章 > 傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向 2022-09-15

傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向

隨著社會對環(huán)境保護意識的增強，傳感器作為環(huán)境保護過程中不可缺少的關(guān)鍵元器件，其相關(guān)產(chǎn)業(yè)地位在我國逐年升高。如今，隨著環(huán)境治理的持續(xù)深入以及環(huán)保熱潮地不斷升溫，國內(nèi)外傳感器企業(yè)紛紛進軍環(huán)保領(lǐng)域，環(huán)境監(jiān)測傳感器市場爆發(fā)指日可待。
一、傳感器材料與器件技術(shù)及其特點
從技術(shù)角度講，傳感器是指具有信息采集功能的基礎(chǔ)性功能器件，主要包括：光電、紅外、力敏、生物等傳感器。而傳感器材料則是指對聲、光、電、磁、熱等信號的微小變化反映出高靈敏應(yīng)答的功能材料，以及制造傳感器所需的結(jié)構(gòu)材料，主要包括：半導(dǎo)體、金屬、復(fù)合材料等。
傳感器技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)密集、多技術(shù)協(xié)同、行業(yè)滲透力強、跨界融合度高、產(chǎn)業(yè)集中度低等特征；傳感器產(chǎn)品具有品種多、批量小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)指標分散、參數(shù)跨度大、精度要求高、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等特點；傳感器材料與器件則具有一致性和穩(wěn)定性，以及技術(shù)基礎(chǔ)性和協(xié)同性要求高等特性。
在傳感器技術(shù)領(lǐng)域，我國受限于整體發(fā)展水平、技術(shù)實力、人才積累等因素，已與歐美等國家形成了“代差”，我國傳感器技術(shù)追趕尤為迫切。
二、傳感器技術(shù)的未來發(fā)展方向
隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域?qū)鞲衅髟O(shè)備提出了新的要求和挑戰(zhàn)。具體來說，新一代環(huán)境監(jiān)測設(shè)備需要往以下幾個方向去發(fā)展：
1、零功耗
在龐大的物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點中，數(shù)個月更換一次電池是不現(xiàn)實的。“零功耗”傳感器平時可將搭配的電路、通信等系統(tǒng)徹底關(guān)閉，且自身不需要消耗電能也可維持對外界刺激的敏銳。當接收到外界的變化“事件”時（如車輛經(jīng)過、有害氣體泄漏、出現(xiàn)特定光譜等），才將后端的電路等接通，實現(xiàn)真正的“零功耗”環(huán)境監(jiān)測。
2、無線按需連接
物聯(lián)網(wǎng)無線傳感節(jié)點的另一大能耗來自無線通信。因此，利用新的材料和器件，實現(xiàn)無線按需連接，平時整個通訊系統(tǒng)徹底關(guān)斷，在需要的時候成功喚醒，是未來無線傳感器發(fā)展的重要方向。
3、多維信息集成
即開發(fā)可同時對單個應(yīng)用場景的多個參量進行測量，并將采集到的多維度的數(shù)據(jù)經(jīng)過邊緣計算等方式進行處理，輸出與應(yīng)用場景強相關(guān)的結(jié)果的，具有多傳感器融合和系統(tǒng)集成特點的新型傳感器，以實現(xiàn)單個傳感器對多維信息的感知能力，實現(xiàn)感知端邊緣的算、存、傳一體，提高對應(yīng)用場景和環(huán)境的適應(yīng)性，提升可靠性。
4、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與集成化
未來傳感器需要建立在統(tǒng)一的材料工藝平臺上，形成傳感器的協(xié)同設(shè)計，經(jīng)過統(tǒng)一的材料平臺一次加工完成。還可與現(xiàn)有CMOS工藝兼容，形成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議化的多個傳感器、多個信號讀取電路的單芯片集成，極大地提高傳感器的集成度。
5、特殊應(yīng)用的傳感器
包括針對特殊環(huán)境的生理信號采集傳感器，針對特殊應(yīng)用需具有透明、柔韌、延展、可彎曲、可穿戴等特點的傳感器。
6、多感知功能傳感器
傳感器已由對力、熱、聲、電、磁等單一維度物理量感知，擴展到對氣體、液體、紅外等信息的新型感知功能，未來將出現(xiàn)可以對人皮膚的熱、疼痛、濕度、觸覺等感知的傳感器。
7、智能化
將多種傳感功能與數(shù)據(jù)處理、存儲、雙向通信等功能集一體，全部或部分實現(xiàn)傳感器的自動控制、自動檢測、自動分析、自動診斷等功能。智能化的另一個方向是軟傳感技術(shù)，即智能傳感器與人工智能相結(jié)合。

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