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集成传感器及智能传感器的研究现状
作者:小梁    发布于:2014-11-26 10:39:38    文字:【】【】【
集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的,因此亦称硅传感器或单片集成传感器。模拟集成传感器是在20世纪80年代问世的,它是将传感器集成在一个芯片上、可完成测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成传感器的主要特点是功能单一(仅测量某一物理量)、测量误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等,适合远距离测量、控制,不需要进行非线性校准,外围电路简单。
  智能化传感器一般主要由主传感器、辅助传感器及微机硬件系统三大部分构成。也就是说,智能化传感器是一种带有微处理器的传感器,它兼有检测判断和信息处理功能。例如美国霍尼尔公司的ST - 3000 型传感器,是一种能够进行检测和信号处理的智能传感器,具有微处理器和存贮器功能,可测量差压、静压及温度等。又如一典型智能化压力传感器,其中主传感器为压力传感器,它的作用是用来测量被测压力参数的。
  20 多年来,智能化传感器有了很大的发展。近年来,智能化传感器开始同人工智能相结合,创造出各种基于模糊推理、人工神经网络、专家系统等人工智能技术的高度智能传感器,称为软传感器技术。它已经在家用电器方面得到利用,相信未来将会更加成熟。智能化传感器是传感器技术未来发展的主要方向。在今后的发展中,智能化传感器无疑将会进一步扩展到化学、电磁、光学和核物理等研究领域。
  我国的传感器行业经过近十年的引进、消化、吸收,现已形成一定规模的传感器生产能力。据有关部门统计全国敏感元件与传感器产品生产能力已超过4亿只,总产量约1.5亿只,总产值约4亿元,总销售额3亿元左右。但是,与发达国家相比还有很大差距,主要表现在产品的质量、生产规模、市场开发、销售等方面。我国敏感元件与传感器的科研开发水平约落后发达国家5~10年;生产技术约落后10~15年。进入21世纪,世界传感器市场将迅速发展。由1993年的130亿美元,发展到2000年后,市场规模将达343亿美元。其中,以半导体传感器为主流的各类固态传感器增长幅度很大,年增长率高达20%以上;微传感器、微执行器约占总市场的40%。据估计到2010年,我国敏感元件与传感器的科研生产综合实力将得到大幅度增强,传感器的总体研究水平将达到国际21世纪初水平,与国外差距缩短为3~5年。我们必须抓住机遇大幅度增强我国传感器研制和生产的综合实力,建立智能传感器高新技术产业,跟踪国际上发展的前沿技术,加强预研,突破关键技术,使产品质量、价格达到或接近国际同类产品水平。
  目前集成化智能传感器技术发展非常迅速,已经有集成化智能压力传感器,集成化智能温度传感器等面市,然而由于我国国有资金和技术等方面的不足,在此方面的研究上同国外的差距还很大。如果我国把集成智能传感器的研制和生产作为半导体工艺的主要发展方向之一,就可以在现有的集成电路工艺和微机械加工的优势的基础上另辟蹊径,使集成智能传感器的研制与生产具有一定功能模块化能力,为传感器产业的集成化智能化发展积累新的技术经验,并拓展应用领域的广泛性,使其成为未来传感器发展的主流。电子自动化产业的迅速发展与进步促使传感器技术、特别是集成智能传感器技术日趋活跃起来,近年来随着半导体技术的迅猛发展,国外一些著名的公司和高等院校正在大力开展有关集成智能传感器的研制,国内一些著名的高校和研究所也积极跟进,集成化智能传感器技术取得了令人瞩目的发展。
  大规模集成电路技术和微机械加工技术的迅猛发展,为传感器向集成化、智能化方向发展奠定了基础,集成智能传感器在应用领域成为传感器发展的新趋势。 集成智能传感器采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术,利用硅作为基本材料来制作敏感元件、信号调制电路,以及微处理器单元,并把它们集成在一块芯片上。这样,使智能传感器达到了微型化和结构一体化,从而提高了精度和稳定性。
 
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