【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)展的一個重要標(biāo)志 ， 它與通信技術(shù)、計算機技術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。如果說計算機是人類大腦的擴展 ,那么傳感器就是人類五官的延伸 ， 當(dāng)集成電路、計算機技術(shù)飛速發(fā)展時 ， 人們才逐 步認識信息攝取裝置 —— 傳感器沒有跟上信息技術(shù)的發(fā)展而驚呼 “ 大腦發(fā)達、五官不靈 “ 。 傳感器技術(shù)是測量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)、微電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、精密機械、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、國防科研、信息產(chǎn)業(yè)、機械、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)測預(yù)防、農(nóng)林、漁業(yè)生產(chǎn)、食品、煙酒制造、機器人、家電等諸多領(lǐng)域 ,可以說幾乎滲透到每個領(lǐng)域。一、 傳感器的 發(fā)展 歷史 國外發(fā)展傳感器枝術(shù)有兩條不同途徑 ,一條是以美國為代表的走先軍工后民用、畢業(yè)設(shè)計（論文） —— 外文文獻原稿和譯文 8 先提高后普及的路子。另一條是以日本為代表的側(cè)重實用化和商品化 ,先普及后提高 ,由引進、消化、仿制到自行改進設(shè)計創(chuàng)新的路子。前者花錢多 ,后者花錢少 ,更快些。 據(jù)國內(nèi)專家評估 ,我國傳感器技術(shù)與國外先進國家相比 ,在科研開發(fā)上要落后 10年 ,則在生產(chǎn)技術(shù)上要落后 15 年。 國外傳感器技術(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 ,我們都是根據(jù)各種功能材料來制作種種傳感器 ,這往往限制了傳感器性能進一步提高。 2．對傳感器技術(shù)開發(fā)十分重視 ： 例如美國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 萬美元 ,目前擁有包括計算機輔助設(shè)計、單晶生長、加工、圖形發(fā)生器 ,對步重復(fù)照像、自動涂膠和光刻、等離子刻蝕、濺射、擴散、外延、蒸鍍、離子注入化學(xué)氣相沉積、掃描電鏡、封裝和屏蔽動態(tài)測試等最先進的成套設(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。在國外 ,有不少 評價 “ 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 年同濟大學(xué)任總教授發(fā)表了 “ 中國特色的化學(xué)傳感器 敏感針 ” ， 這種針與中國傳統(tǒng)針灸所用針的外形相同 ,但卻具有能探測人體穴位溫度、 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 ,可申請專利保護。 4．重視質(zhì)量管理與市場分析 新產(chǎn)品面世 ,首先從設(shè)計理論分析 ,到各種模型試驗、樣機性能考驗以至失敗原因分析等都提出相應(yīng)技術(shù)分析報擊。首先在設(shè)計階段就組織質(zhì)量、軟件試驗 ,產(chǎn)品設(shè)計工程技術(shù)人員共同對影響產(chǎn)品設(shè)計的可靠性、可測性和可檢性進行研討 ,從而形成保證新產(chǎn)品質(zhì)量的最佳技術(shù)方案和質(zhì)量驗收文件。國外廠商對傳感器都要嚴(yán)格按其各項標(biāo)準(zhǔn)進行嚴(yán)格檢驗。如性能全面檢測、壽命試驗 ,失效分析、各種規(guī)律性誤差測定與補償 ,并且把各種數(shù)據(jù)建庫（有生產(chǎn)數(shù)據(jù)、批次、時間、檢驗標(biāo)定數(shù)據(jù)、實驗數(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爭力。 畢業(yè)設(shè)計（論文） —— 外文文獻原稿和譯文 9 市場需求調(diào)研計析很重要 ,汗發(fā)產(chǎn)品目的是要投放市場 ,賣得出去并獲利。國外廠商十分重視市場調(diào)研分析 ,在 一個新產(chǎn)品開發(fā)定下來之前 ,光調(diào)研分析報告堆起來就有數(shù)十厘米厚。其中主要是應(yīng)用前景、技術(shù)、工藝上先進性、可行性 ,國家或行業(yè)優(yōu)惠政策 ,投入產(chǎn)出比、綜合效益分析 ,幣場需求 ,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)歷了以下四個階段： (1)結(jié)構(gòu)型傳感器例如應(yīng)變式位移計 。 (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：尺寸小到竹子級 ,并由一個大分子或幾個分子器件所構(gòu)成。 人體是各類傳感器會集之處 ,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)計未來對世紀(jì)分子傳感器時代即將到來。 關(guān)于 21 世紀(jì)傳感器技術(shù)發(fā)展熱點問題 ,談一點個人初淺看法：傳感器支持工藝是微加工技術(shù) ,包括微電子和微機械加工技術(shù) ,傳感器技術(shù)競爭將從芯片制造 工藝轉(zhuǎn)化到封裝技術(shù)競爭。新的封裝工藝諸如陽極粘合、倒裝焊接 ,多芯片組裝等工藝將會有新的更大發(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)的傳感器市場將會有更大發(fā)展 ,抓住傳感器發(fā)展機遇 ,不失時機地開發(fā)新產(chǎn)品 ,逐步形成產(chǎn)業(yè) ,將會形成國民經(jīng)濟新的增長點。 多傳感器信息融合技術(shù)。美國空軍技術(shù)學(xué)院利用信息融合方法檢驗運動目標(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)十幅距離圖象進行信息融合比較分析 ,采用特征級融合分析方法和貝葉斯最小誤差分類準(zhǔn)則 ,使運動目標(biāo)檢測準(zhǔn)確率大大提高 。 世界各國對微型電子機械系統(tǒng) (MEMS)給予極高重視 ,美國宇航局 (NASA)很早就給予支持 ,美國國防部高級研究計劃局 (APPA)等機構(gòu)每年投資 2020 萬美元 ,德國每年投資 7000 萬美元 ,日本通商產(chǎn)業(yè)省 MITI）則擬訂了一個十年內(nèi)投資 2 億美元的計劃 ,美國的硅谷已成為當(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)、計算技術(shù)等學(xué)科的飛速發(fā)展 ,一種高精度、低驅(qū)動、高可靠性、低功耗、占用空畢業(yè)設(shè)計（論文） —— 外文文獻原稿和譯文 10 間小、重量輕和快速響應(yīng)的嶄新的微型電子機械系統(tǒng)的傳感器即將在世界展現(xiàn)。 未來的戰(zhàn)爭是電子信息戰(zhàn) ,其重要特征之一 就是竊取和反竊取情報。坦克、大炮等有可能退出歷史舞臺。納米傳感器也可打扮成樹葉、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)成一個分布式傳感器網(wǎng)絡(luò) ,用以收集情報。進行拍照、竊聽、引起計算機病毒、敵人昏睡。也有人預(yù)測 ,可以組建一支納米機器蟲部隊、懷揣形形色色的納米級武器 ,在納米級馬達驅(qū)動下 ,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、能源、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域具有十分重要的作用 ,需求將越來越迫切。 化學(xué)傳感器今后發(fā)展重點是微型化、智能化、多功能化。深入研究有機、無機生物類化學(xué)傳感 器的工作原理 ,提高敏感材料功能設(shè)計能力 ,靈活地應(yīng)用微機械加工技術(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)、計算科學(xué)聯(lián)理作為仿生傳感器取得了重大進展 ,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)的檢測的需求。 環(huán)境保護愈來愈普遍受到人們的重視。目前我國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，將會有一個較大的市場需求。