【導(dǎo)讀】microelectronics,optics,acoustics,precisionmachinery,materialsscience,bionics,a. petroleum,construction,telemunications,biotechnology,medicine,environmental

　　

【正文】 科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志 ， 它與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。如果說(shuō)計(jì)算機(jī)是人類大腦的擴(kuò)展 ,那么傳感器就是人類五官的延伸 ， 當(dāng)集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展時(shí) ， 人們才逐 步認(rèn)識(shí)信息攝取裝置 —— 傳感器沒(méi)有跟上信息技術(shù)的發(fā)展而驚呼 “ 大腦發(fā)達(dá)、五官不靈 “ 。 傳感器技術(shù)是測(cè)量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、微電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、精密機(jī)械、仿生學(xué)、材料科學(xué)等眾多學(xué)科相互交叉的綜合性高新技術(shù)密集型前沿技術(shù)之一。 傳感器已廣泛應(yīng)用于航天、航空、國(guó)防科研、信息產(chǎn)業(yè)、機(jī)械、電力、能源、交通、冶金、石油、建筑、郵電、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)保、材料、災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)防、農(nóng)林、漁業(yè)生產(chǎn)、食品、煙酒制造、機(jī)器人、家電等諸多領(lǐng)域 ,可以說(shuō)幾乎滲透到每個(gè)領(lǐng)域。一、 傳感器的 發(fā)展 歷史 國(guó)外發(fā)展傳感器枝術(shù)有兩條不同途徑 ,一條是以美國(guó)為代表的走先軍工后民用、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） —— 外文文獻(xiàn)原稿和譯文 8 先提高后普及的路子。另一條是以日本為代表的側(cè)重實(shí)用化和商品化 ,先普及后提高 ,由引進(jìn)、消化、仿制到自行改進(jìn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的路子。前者花錢多 ,后者花錢少 ,更快些。 據(jù)國(guó)內(nèi)專家評(píng)估 ,我國(guó)傳感器技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比 ,在科研開(kāi)發(fā)上要落后 10年 ,則在生產(chǎn)技術(shù)上要落后 15 年。 國(guó)外傳感器技術(shù)發(fā)展較快 ,主要有以下幾方面原因 1．非常重視傳感器功能材料研究 ： 歷來(lái) ,我們都是根據(jù)各種功能材料來(lái)制作種種傳感器 ,這往往限制了傳感器性能進(jìn)一步提高。 2．對(duì)傳感器技術(shù)開(kāi)發(fā)十分重視 ： 例如美國(guó)霍尼威爾公司的固態(tài)傳感器發(fā)展中心每年用于設(shè)備投資就 有 5000 萬(wàn)美元 ,目前擁有包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、單晶生長(zhǎng)、加工、圖形發(fā)生器 ,對(duì)步重復(fù)照像、自動(dòng)涂膠和光刻、等離子刻蝕、濺射、擴(kuò)散、外延、蒸鍍、離子注入化學(xué)氣相沉積、掃描電鏡、封裝和屏蔽動(dòng)態(tài)測(cè)試等最先進(jìn)的成套設(shè)備和生產(chǎn)線 ,而且是大約每三年左右就要更新其中大部分儀器 設(shè)備 ,聲稱只有這樣 ,才能保證其技術(shù)領(lǐng)先水平。 3．重視工藝研究 ： 傳感器原理不難 ,也不保密 ,而最保密 的 是工藝。在國(guó)外 ,有不少 評(píng)價(jià) “ 傳感器 ”不是一般的工業(yè)產(chǎn)品 ,而是一種完美的工藝品之佳作。 1995 年同濟(jì)大學(xué)任總教授發(fā)表了 “ 中國(guó)特色的化學(xué)傳感器 敏感針 ” ， 這種針與中國(guó)傳統(tǒng)針灸所用針的外形相同 ,但卻具有能探測(cè)人體穴位溫度、 PH 值、 PO2 值和新陣代謝等四種功能 ,均用儀器顯示讀數(shù) ,已應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的研究和臨床。這種敏感針是如何制作的 ,工藝屬于保密 ,可申請(qǐng)專利保護(hù)。 4．重視質(zhì)量管理與市場(chǎng)分析 新產(chǎn)品面世 ,首先從設(shè)計(jì)理論分析 ,到各種模型試驗(yàn)、樣機(jī)性能考驗(yàn)以至失敗原因分析等都提出相應(yīng)技術(shù)分析報(bào)擊。首先在設(shè)計(jì)階段就組織質(zhì)量、軟件試驗(yàn) ,產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程技術(shù)人員共同對(duì)影響產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性、可測(cè)性和可檢性進(jìn)行研討 ,從而形成保證新產(chǎn)品質(zhì)量的最佳技術(shù)方案和質(zhì)量驗(yàn)收文件。國(guó)外廠商對(duì)傳感器都要嚴(yán)格按其各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。如性能全面檢測(cè)、壽命試驗(yàn) ,失效分析、各種規(guī)律性誤差測(cè)定與補(bǔ)償 ,并且把各種數(shù)據(jù)建庫(kù)（有生產(chǎn)數(shù)據(jù)、批次、時(shí)間、檢驗(yàn)標(biāo)定數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、用戶反饋數(shù)據(jù)等） ,體現(xiàn)出一種大公司嚴(yán)格的全面質(zhì)量管理體系 ,從而大大增加廠產(chǎn)品自身的生命力和競(jìng)爭(zhēng)力。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） —— 外文文獻(xiàn)原稿和譯文 9 市場(chǎng)需求調(diào)研計(jì)析很重要 ,汗發(fā)產(chǎn)品目的是要投放市場(chǎng) ,賣得出去并獲利。國(guó)外廠商十分重視市場(chǎng)調(diào)研分析 ,在 一個(gè)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)定下來(lái)之前 ,光調(diào)研分析報(bào)告堆起來(lái)就有數(shù)十厘米厚。其中主要是應(yīng)用前景、技術(shù)、工藝上先進(jìn)性、可行性 ,國(guó)家或行業(yè)優(yōu)惠政策 ,投入產(chǎn)出比、綜合效益分析 ,幣場(chǎng)需求 ,綜合可行性討論等諸多方面。 當(dāng)今傳感器技術(shù)發(fā)展大體經(jīng)歷了以下四個(gè)階段： (1)結(jié)構(gòu)型傳感器例如應(yīng)變式位移計(jì) 。 (2)物性型傳感器例如固態(tài)壓阻式壓力傳感器 。 (3)智能性傳感器例如美國(guó)霍尼威爾公司的 ST3000 型智能壓力傳感器 ,它帶有微處理器 ,具有檢測(cè)和信息處理功能。自診斷、自適應(yīng)功能。 (4)分子型傳 感器 ,它是利用竹子的構(gòu)形和構(gòu)象以及由此而表現(xiàn)出電磁現(xiàn)象為理論基而制作的。顯著特點(diǎn)：尺寸小到竹子級(jí) ,并由一個(gè)大分子或幾個(gè)分子器件所構(gòu)成。 人體是各類傳感器會(huì)集之處 ,而且絕大部分生物體內(nèi)的傳感器都是分子傳感器。到目前為止 ,真正的傳感器 ,只有在生物體內(nèi)能夠找到、這就提示我們 ,可以借助基因工程、生物合成分子傳感器系統(tǒng)。 有人預(yù)計(jì)未來(lái)對(duì)世紀(jì)分子傳感器時(shí)代即將到來(lái)。 關(guān)于 21 世紀(jì)傳感器技術(shù)發(fā)展熱點(diǎn)問(wèn)題 ,談一點(diǎn)個(gè)人初淺看法：傳感器支持工藝是微加工技術(shù) ,包括微電子和微機(jī)械加工技術(shù) ,傳感器技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)將從芯片制造 工藝轉(zhuǎn)化到封裝技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。新的封裝工藝諸如陽(yáng)極粘合、倒裝焊接 ,多芯片組裝等工藝將會(huì)有新的更大發(fā)展。應(yīng)抓住信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展和環(huán)保生態(tài)產(chǎn)業(yè)的興起 ,21 世紀(jì)的傳感器市場(chǎng)將會(huì)有更大發(fā)展 ,抓住傳感器發(fā)展機(jī)遇 ,不失時(shí)機(jī)地開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品 ,逐步形成產(chǎn)業(yè) ,將會(huì)形成國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。 多傳感器信息融合技術(shù)。美國(guó)空軍技術(shù)學(xué)院利用信息融合方法檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)研究工作中選用了前視紅外傳感器和距離傳感器 ,將近 100 幅的視紅外圖像和數(shù)十幅距離圖象進(jìn)行信息融合比較分析 ,采用特征級(jí)融合分析方法和貝葉斯最小誤差分類準(zhǔn)則 ,使運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)準(zhǔn)確率大大提高 。 世界各國(guó)對(duì)微型電子機(jī)械系統(tǒng) (MEMS)給予極高重視 ,美國(guó)宇航局 (NASA)很早就給予支持 ,美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局 (APPA)等機(jī)構(gòu)每年投資 2020 萬(wàn)美元 ,德國(guó)每年投資 7000 萬(wàn)美元 ,日本通商產(chǎn)業(yè)省 MITI）則擬訂了一個(gè)十年內(nèi)投資 2 億美元的計(jì)劃 ,美國(guó)的硅谷已成為當(dāng)今世界上 MEMS 研究中心。隨著傳感器技術(shù)、固態(tài)技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)等學(xué)科的飛速發(fā)展 ,一種高精度、低驅(qū)動(dòng)、高可靠性、低功耗、占用空畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） —— 外文文獻(xiàn)原稿和譯文 10 間小、重量輕和快速響應(yīng)的嶄新的微型電子機(jī)械系統(tǒng)的傳感器即將在世界展現(xiàn)。 未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)是電子信息戰(zhàn) ,其重要特征之一 就是竊取和反竊取情報(bào)。坦克、大炮等有可能退出歷史舞臺(tái)。納米傳感器也可打扮成樹(shù)葉、草桿、螞蟻、蒼蠅等 ,用空投等方法將其投入到所需預(yù)定地方 ,構(gòu)成一個(gè)分布式傳感器網(wǎng)絡(luò) ,用以收集情報(bào)。進(jìn)行拍照、竊聽(tīng)、引起計(jì)算機(jī)病毒、敵人昏睡。也有人預(yù)測(cè) ,可以組建一支納米機(jī)器蟲(chóng)部隊(duì)、懷揣形形色色的納米級(jí)武器 ,在納米級(jí)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下 ,去執(zhí)行各種特殊任務(wù)。 化學(xué)傳感器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、家庭安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、能源、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域具有十分重要的作用 ,需求將越來(lái)越迫切。 化學(xué)傳感器今后發(fā)展重點(diǎn)是微型化、智能化、多功能化。深入研究有機(jī)、無(wú)機(jī)生物類化學(xué)傳感 器的工作原理 ,提高敏感材料功能設(shè)計(jì)能力 ,靈活地應(yīng)用微機(jī)械加工技術(shù) ,敏感膜修飾技術(shù) ,微電子技術(shù)、光纖技術(shù)、生物工程技術(shù)等多種枝術(shù)融合 ,使傳感器性能最優(yōu)化。 應(yīng)用仿生學(xué)、傳感器學(xué)、計(jì)算科學(xué)聯(lián)理作為仿生傳感器取得了重大進(jìn)展 ,生物傳感器是跨學(xué)科的科學(xué) ,它著眼于保健、環(huán)境、衣業(yè)和食品工業(yè)的檢測(cè)的需求。 環(huán)境保護(hù)愈來(lái)愈普遍受到人們的重視。目前我國(guó)傳感器第一大用戶冶金行業(yè) ,所需 100 種專用高附加值傳感器幾乎全部依靠進(jìn)口（例如鋼水包的高溫稱重傳感器）。 從節(jié)能、環(huán)保、提高汽車安全性和舒適件等方面分析，將會(huì)有一個(gè)較大的市場(chǎng)需求。