新聞資訊
首頁 > 新聞(wén)資訊(xùn)傳(chuán)感器技術新原(yuán)理、新材料和新技術的研(yán)究更加深入、廣泛,新品種、新結構、新應用不斷湧現(xiàn)。其中,“五化”成為其發展(zhǎn)的重要趨勢。
一是智能化(huà),兩種發展軌跡齊頭(tóu)並進。一個方向是多(duō)種傳感功能與數據處理、存儲、雙向通信等的集成,可全部或(huò)部分實現信號(hào)探測、變換處理、邏輯判斷、功能計算、雙向通訊,以及內部自檢、自校、自補償、自診(zhěn)斷等功能,具有低成(chéng)本、高精度的信息(xī)采集、可(kě)數據(jù)存儲和通信、編程自動化(huà)和功能多樣化等特點(diǎn)。另一個方向是軟傳感技術(shù),即智能傳感器與人工智(zhì)能相結合,目前已出現各種基於模(mó)糊(hú)推(tuī)理、人工神經網絡、專家係統等人工智能技術的高度智能傳感(gǎn)器,並已經在智能家居等方(fāng)麵得到利用。
二是(shì)可移動化,無線傳感網技術應用加快。無線傳感(gǎn)網技術的關鍵是克服節點資源***(能源供應、計算(suàn)及通信能力、存儲空間(jiān)等),並滿足傳感器網絡擴(kuò)展性、容錯性等要求。該技術(shù)被(bèi)美國麻省理工學(xué)院(MIT)的《技術(shù)評論》雜(zá)誌評為對(duì)人類未來生活產生深遠影響的十大新興技(jì)術之(zhī)。目前研發重點主要在路由協(xié)議的設計(jì)、定位技術、時間同步技術(shù)、數據融合技術、嵌入(rù)式操作係統技術、網絡安全技術、能量采集技術等方麵。迄今,一些(xiē)發達及城市在智能家居、精準農業、林(lín)業監測、軍事、智能建築、智能交通等領域對技(jì)術進行了應用。
三是微型化,MEMS傳感器研發(fā)異軍突起。隨著集(jí)成(chéng)微電子機械加工技術的日(rì)趨成熟,MEMS傳(chuán)感器將半導體加工工藝(yì)(如氧化、光(guāng)刻、擴散、沉積和(hé)蝕刻等)引入傳感器的生產製造,實現了規模化生產,並為傳感器微型(xíng)化發展(zhǎn)提供了重要的(de)技術支撐。近年來,日本、美國、歐盟(méng)等在半導體(tǐ)器件、微係統及微觀結構、速度測量、微係統加工方法/設備、麥克(kè)風/揚聲器、水平/測距/陀螺儀、光刻製版工藝和材料(liào)性質的測(cè)定/分析等技術領域取得了重要進展。目前,MEMS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(dī)功耗;(2)提高(gāo)精度;(3)實現MEMS傳感器的集成化及智(zhì)慧(huì)化;(4)開發與光學、生物(wù)學等技術領域交叉(chā)融合(hé)的新型傳感器,如MOMES傳感器(與(yǔ)微光(guāng)學結(jié)合)、生物(wù)化學傳(chuán)感器(與生(shēng)物技術、電化學結合)以及納(nà)米傳感器(與納米技術結合)。
四(sì)是集成化,多功能一體化傳感器受到廣泛關注。傳感器集成化包括兩類:一種是(shì)同類型多個傳(chuán)感器的集成,即同一功(gōng)能的多個(gè)傳(chuán)感元件用(yòng)集成工藝在同一平麵(miàn)上排列,組(zǔ)成線性傳感器(如CCD圖像傳感器)。另一種是(shì)多功能(néng)一體化,如幾種不同(tóng)的敏(mǐn)感元器件製作在(zài)同一矽片上,製成集成化多功能傳感器,集成度高、體積小,容易實現補償和校正,是當前傳(chuán)感器集成化(huà)發展的主要方(fāng)向。如意法半(bàn)導體提出把組合(hé)了多個傳感器的模塊作為傳(chuán)感器中樞來(lái)提高產品功能;東芝公司已開發出晶(jīng)圓級別的組合傳感器,並於今年3月發布能夠同時檢測脈搏、心電、體溫及身體活動(dòng)等4種生命體征信息,並將數據無線(xiàn)發送至智能手機或平板電腦等的傳感器模塊“Silmee”。
五是多樣(yàng)化,新材料技術(shù)的突破加快了多種新型傳感器的湧現。新型敏感材料(liào)是傳感器(qì)的技術基(jī)礎,材料技術研發是提升性(xìng)能、降低成本和技術升級的(de)重要手段。除了傳統的半導體(tǐ)材料、光導(dǎo)纖維(wéi)等,有機敏感材料、陶瓷材料、超導、納(nà)米和生物材(cái)料等成為研發熱點,生物傳感器、光纖傳感器、氣敏傳(chuán)感器、數字傳感器等新型傳(chuán)感器加快湧現。如光纖(xiān)傳感器是利(lì)用光纖本身的敏感功能或(huò)利用光纖傳(chuán)輸光波(bō)的傳感器,有靈敏度高、抗電磁幹擾能(néng)力強、耐腐蝕、絕緣性好、體積小、耗(hào)電少等特點,目前已應用的光纖傳感器可測量的物理量達70多種,發展前(qián)景廣闊;氣(qì)敏傳感器能將被測氣體濃度轉(zhuǎn)換為與其成(chéng)一定(dìng)關(guān)係的電量輸出,具有穩定性(xìng)好、重複性好、動態特性好(hǎo)、響應迅速、使用維護方便等特點,應用領域非常廣泛。
未來值得關注的四(sì)大領(lǐng)域
隨著材料科學、納米技術、微電子等領域前沿技術的突破以及經濟社會發展的需(xū)求,四大領域(yù)可能成為傳感器技術未來發展的重(chóng)點。
一是可穿戴式(shì)應(yīng)用(yòng)。據美國ABI調查公司預測,2017年(nián)可穿戴式傳感器的數量將會(huì)達到1.6億。以穀歌眼鏡為(wéi)代表的可(kě)穿戴設(shè)備是受關注的硬件(jiàn)創(chuàng)新。穀歌眼鏡內置多達(dá)10餘種的傳感器,包括(kuò)陀(tuó)螺儀傳感器、加速度傳感(gǎn)器、磁力傳感器、線性(xìng)加速傳感器等,實現(xiàn)了一些傳統終端無法實現的功能,如使用者僅需眨一眨眼睛就可完成拍照。當(dāng)前,可穿戴設備的應用領域正從外置的手(shǒu)表、眼鏡(jìng)、鞋子(zǐ)等向更廣闊的領域擴展,如電子(zǐ)肌膚等。日前,東京大(dà)學已開發出一種可(kě)以貼在肌膚上的柔性可穿戴式傳感器。該(gāi)傳感器為薄(báo)膜狀,單位麵積重量隻有 3g/m2,是普通紙張的1/27左右(yòu),厚度也隻有2微米。
二是無人駕駛。美國IHS公司指出,推進無(wú)人駕駛發展的傳感器技術應用正在加快突破。在該領域,穀歌公司的無人駕(jià)駛車輛(liàng)項目開發(fā)取得了重(chóng)要成果,通過車內安裝(zhuāng)的(de)照相機、雷達傳感器和激光測距儀,以每秒20次的間隔,生成汽車周邊區域的實時路況信息,並利用人工智能軟件進行分析,預測(cè)相關路況未來動向,同時結合穀歌地圖來進行道路導(dǎo)航(háng)。穀歌無人駕駛汽車(chē)已經在內華達、佛羅裏達(dá)和加利(lì)福尼亞州獲得上路行使權(quán)。奧迪、奔馳、寶(bǎo)馬和福特等全球汽(qì)車巨頭均已展開無(wú)人駕駛技術研發,有的車(chē)型已接近量產。
三是(shì)醫護和健康(kāng)監測。國內(nèi)外眾多醫療研究機構,包括國際著名的(de)醫療行業巨頭在傳感器(qì)技術應用(yòng)於醫療領域(yù)方麵(miàn)已取得重要進展。如羅姆(mǔ)公司(sī)目前正在(zài)開發一種使用近紅(hóng)外光(NIR)的圖像傳感器,其原理是照射近紅外光LED後,使(shǐ)用(yòng)專用攝像元件拍攝反射光,通過改變近紅外光的波長獲取圖像,然後通過(guò)圖像處理使血管等更加鮮明地(dì)呈現出來。一些研究機構在能(néng)夠嵌入或吞入體內的材料製造傳感(gǎn)器方麵已取得進(jìn)展。如美國佐治亞理工學院正在(zài)開發具備壓力傳感器(qì)和無線通信電路(lù)等的體內嵌入式傳感器(qì),該器件由導電金屬和(hé)絕緣薄膜構成,能夠(gòu)根據構(gòu)成的共振電(diàn)路的頻率變化檢測出壓力的變化,發揮完作(zuò)用之(zhī)後就會溶解於(yú)體(tǐ)液(yè)中。
四是(shì)工業控製。2012年,GE公司在《工業互聯網:突破智慧與(yǔ)機器的界限》報告中提出,通過智能傳感器(qì)將(jiāng)人機連接,並結合軟件和大數據分析,可以突破物理和材料科學的(de)***,並將改變世界的運行方(fāng)式。報告同時指出,美國通過部署工業互聯(lián)網,各行業(yè)可實現1%的效率提升(shēng),15年內能源行業(yè)將節(jiē)省1%的燃料(約660億美元)。2013年1月,GE在紐約一家電池生產企(qǐ)業共安裝了1萬多(duō)個傳感器,用於監測生產時(shí)的溫(wēn)度、能源消耗和(hé)氣壓等數據,而工廠的管理人員可以(yǐ)通過ipads獲取這些數據,從而對生產進行監督。
傳感器產(chǎn)業化發展的(de)重要趨勢
近年來,隨著技術(shù)研發的持續深入,成本的下(xià)降(jiàng),性能和可(kě)靠性的提升,在物聯網、移動互聯網和高(gāo)端裝備製造快(kuài)速發展的推動下,傳感(gǎn)器的典型應用市場發展迅速(sù)。據BCCResearch公(gōng)司分析指出,2014年全球傳感器(qì)市場(chǎng)規模預(yù)計達到795億美元,2019年則有望達到1161億美元,複合(hé)年增長率(lǜ)可達7.9%。
亞太(tài)地區將成為有(yǒu)潛力的市(shì)場。目前,美國、日本(běn)、歐洲各國(guó)的傳感器技術(shù)先進(jìn)、上下遊(yóu)產業配套成熟,是中高端傳感器產品的主要生產者和大(dà)的應用市場。同時,亞太地區成為有(yǒu)潛力的未來市場。英泰諾(nuò)谘詢公司指出,未(wèi)來(lái)幾(jǐ)年亞太地區市場份額將持續增長,預計2016年將(jiāng)提高至38.1%,北美和西歐(ōu)市場份額將略有下降。
交通、信息通信成為市場增長快的領域。據英泰諾谘詢公司預測,2016年全球汽車傳感器規模可達419.7億歐元,占全球市場的22.8%;信(xìn)息通信行業(yè)至2016年也可達421.6億歐元,占全球市場的22.9%,且有(yǒu)可能成為大的單一應用市場。而醫療、環(huán)境監(jiān)測、油氣管道、智能電網等領域的(de)創新應用將(jiāng)成為(wéi)新熱點,有(yǒu)望在未來創(chuàng)造更多的(de)市場需求。
企業並購日趨活躍。美國、德(dé)國和日本等國的傳感器大型企業技術研發基礎雄厚,各企(qǐ)業均形成了各自的技術優(yōu)勢,整體市(shì)場的競爭格局已初步確(què)立(附表)。需要指出的是,大公司通過兼並重組,掌控技術標準和專利,在“高、精(jīng)、尖”傳感器和新型傳感器市場上逐步形成壟斷地位。在大企業(yè)的競爭壓力下,中小企業則(zé)向“小(中)而精、小而專”的方向發展,開發專有技術,產品定位特定細分市場。據統計,2010年7月至2011年9月,傳感器行業(yè)中大規模並(bìng)購交易多達 20多次。目前,越來越(yuè)多(duō)的並購交易在新興市場出現。
本文轉載(zǎi)於中國測控網:http://www.ck365.cn/news/7/34889.html
產品中心
Product Center推(tuī)薦新聞
Recommended news全國統一服務熱線
1551658502615516585026
掃一掃 關注97视频