传感器技术发展1.docx
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传感器技术发展1.docx
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传感器技术发展1
传感器发展趋势
传感器技术发展1
全球传感器技术发展趋势迅猛2
我国传感器行业发展预测3
电子高峰论坛杨邦朝:
传感器技术研究现状及发展趋势4
我国传感器技术发展分析7
从传感器专家眼中展望国内传感器技术发展9
传感器技术发展
科技发展的脚步越来越快,人类已经置身于信息时代。
而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术,也得到了极大的发展。
传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展,并将会带来一场信息革命。
发展历程
早在上世纪70年代,就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形,我们把它归之为第一代传感器网络。
随着相关学科的的不断发展和进步,传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力,并通过与传感控制器的相联,组成了有信息综合和处理能力的传感器网络,这是第二代传感器网络。
而从上世纪末开始,现场总线技术开始应用于传感器网络,人们用其组建智能化传感器网络,大量多功能传感器被运用,并使用无线技术连接,无线传感器网络逐渐形成。
无线传感器网络是新一代的传感器网络,具有非常广泛的应用前景,其发展和应用,将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。
发达国家如美国,非常重视无线传感器网络的发展,IEEE正在努力推进无线传感器网络的应用和发展,波士顿大学(Boston Unversity)还于最近创办了传感器网络协会(Sensor Network Consortium),期望能促进传感器联网技术开发。
除了波士顿大学,该协会还包括BP、霍尼韦尔(Honeywell)、Inetco Systems、Invensys、 L-3 Communications、Millennial Net、Radianse、Sensicast Systems及Textron Systems。
美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时,更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术,《商业周刊》 预测的未来四大新技术中,无线传感器网络也列入其中。
可以预计,无线传感器网络的广泛是一种必然趋势,它的出现将会给人类社会带来极大的变革。
应用现状
虽然无线传感器网络的大规模商业应用,由于技术等方面的制约还有待时日,但是最近几年,随着计算成本的下降以及微处理器体积越来越小,已经为数不少的无线传感器网络开始投入使用。
需要解决的问题
就目前的技术水平来说,让无线传感器网正常运行并大量投入使用还面临着许多问题:
1网络内通信问题。
无线传感器网络内正常通信联系中,信号可能被一些障碍物或其他电子信号干扰而受到影响,怎么安全有效的进行通信是个有待研究的问题。
2成本问题。
在一个无线传感器网络里面,需要使用数量庞大的微型传感器,这样的话成本会制约其发展。
3系统能量供应问题。
目前主要的解决方案有:
使用高能电池;降低传感功率;此外还有传感器网络的自我能量收集技术和电池无线充电技术。
其中后两者备受关注。
4高效的无线传感器网络结构。
无线传感器网络的网络结构是组织无线传感器的成网技术,有多种形态和方式,合理的无线传感器网络可以最大限度的利用资源。
在这里面,还包括网络安全协议问题和大规模传感器网络中的节点移动性管理等诸多问题有待解决。
未来展望
无线传感器网络有着十分广泛的应用前景,它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值,在未来还将在许多新兴领域体现其优越性,如家用、保健、交通等领域。
我们可以大胆的预见,将来无线传感器网络将无处不在,将完全融入我们的生活。
比如微型传感器网最终可能将家用电器、个人电脑和其他日常用品同互联网相连,实现远距离跟踪,家庭采用无线传感器网络负责安全调控、节电等。
无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络,其应用可以涉及到人类日常生活和社会生产活动的所有领域。
但是,我们还应该清楚的认识到,无线传感器网络才刚刚开始发展,它的技术、应用都还还远谈不上成熟,国内企业应该抓住商机,加大投入力度,推动整个行业的发展
全球传感器技术发展趋势迅猛
我国经济实力和科技能力近几年一步步得提升,对于高科技含量的传感器,市场的需求越来越迫切,不只是量的提高更是质的提升,因此很多高、新、精和特殊行业仍有广阔的开发空间。
作为现代科技的前沿技术,传感器被认为是现代信息技术的三大支柱之一,更是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业。
事实上,传感器技术大多首先是在国外发展起来,但源于中国庞大而多样的市场特点,真正的应用却往往首先在中国实现。
在国内有自动化方面的专家指出,传感器技术直接关系到我国自动化产业的发展形势,认为“传感器技术强,则自动化产业强”。
由此可见传感器技术对自动化产业乃至整个国家工业建设的重要性。
传感器产品品种繁多,基于科学原理多,技术密集,具有多样性、边缘性、综合性和技艺性,需要多学科、多种高新技术配合,其市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS传感器、生物传感器等新兴传感器。
其中,无线传感器在2007-2010年复合年增长率预计会超过25%。
据工业及信息化部2008年1-9月的数据统计依旧显示,尽管受到金融风暴的影响,我国的传感器市场呈现出逆势增长的态势。
而最近几年,中国的传感器年度销售平均增长也达到了39%。
近年来,世界传感器市场也在以持续稳定的增长之势向前发展,Intechno咨询公司估计全球的3000多家传感器制造商在2008年的总销售额将超过500亿美元,而到2010年将增长到600亿美元以上,这对于传感器厂商来说意味着巨大的商业机遇。
目前,全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。
有关专家指出,传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高,各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化,竞争也将日益激烈。
新技术的发展将重新定义未来的传感器市场,比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大
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我国传感器行业发展预测
2009-2010年全球传感器技术发展凸显出MEMS技术广泛应用及纳米传感器市场前景广阔两个基本特点。
在过去的一年中,全球各类传感器在光传感器、温度传感器、半导体传感器和光纤传感器、MEMS传感器等市场增长迅速。
北美地区汽车传感器市场增长显著,而在亚洲,日本传感器市场增长强劲、欧洲德国发明监测作物干渴的传感器。
2009-2010年中国传感器行业发展情况分析
2009-2010年中国传感器行业发展总体规模逐渐扩大,有主要生产基地。
显著应用于汽车工业中包括汽车轮胎中的传感器应用、安全气囊中的传感器应用、底盘系统中的传感器应用、发动机运行管理系统中的传感器应用、废气与空气质量控制系统中的传感器应用和需求、ABS中的传感器应用和需求、车辆行驶安全系统中的传感器应用和需求、汽车防盗系统中的传感器应用和需求、发动机燃烧控制系统中的传感器应用和需求、汽车定位系统中的传感器应用和需求、汽车其他系统中的传感器应用和需求。
除此以外,2009-2010年中国传感器在其他领域也有新的应用,如工业控制领域、在环境保护领域、在设施农业中、在多媒体图像领域、其它有关传感器的应用。
回顾2009-2010年中国传感器行业,虽然发展迅速,但是也存在一些不利的因素。
如在产品技术上产业基础薄弱、科技与生产脱节、产品技术水平偏低、产品种类欠缺、企业产品研发能力弱。
但另一方面国家不断制定有利传感器产业发展的战略与政策,全年整机系统市场的快速发展,新兴技术的不断推动也都成为传感网发展的利好因素。
有赖于此,整个2009-2010年中国传感器市场竞争十分激烈。
未来中国传感器产业技术发展趋势展望
2010-2014年中国传感器技术发展整体将呈现高精度、微型化、集成化、数字化、声表面波传感器、微加工技术等特点。
同时还将朝着加速开发新型材料、高可靠性、宽温度范围、微功耗及无源化的方向发展。
多传感器信息融合;MEMS技术进一步的发展;敏感材料与智能材料系统的应用;纳米机械装置和传感器、化学传感器等新传感器的不断涌现,未来传感器产业将终将发成成为网络化传感器趋向。
传感器技术的不断成熟,应用的扩大,市场的竞争也会更加激烈,未来五年内传感产业分销会成为主要销售渠道,而环保、设施农业、医疗卫生等领域将成为新兴市场。
电子高峰论坛杨邦朝:
传感器技术研究现状及发展趋势
成都电子科技大学教授博士生导师杨邦朝:
杨邦朝:
各位专家,领导,各位媒体朋友们,感谢慧聪电子网给我们提供这样一个机会来为大家一起交流一下我们国家传感器技术研究现状国际上发展的趋势。
传感器实际上跟我们的生活,过夜国防信息相关,我统计了一下我们每个人手中用的手机,充电机,电脑不下几十个传感器,每个家庭的传感器上千支,我主要跟大家介绍一下我们传感器的基本内容,定位,作用,技术特点,发展现状,差距与趋势。
传感器与传感技术,传感器是一种能够感受规定信息按照一定规律转换成数字信号装置,实际上包括了物理信息,化学信息和生物信息,传输信号是一光信号和电信号,传感器技术设计到微电子学,物理化学,材料学生物学等,包括传感器监测原理,以及制作技术是一个多学科,多技术高新技术,传感器是整机系统感觉器官,车辆前面前端部件,传感器技术综合了物理,化学,生物,电子微电子以及材料,紧密机械等等方面知识和技术,传感器技术是现代科技前沿技术,传感器产业也是国内外公认具有发展前途高技术产业,以技术含量高,经济效益好,渗透力强,市场前景广阔为世人瞩目,美日英发把传感器技术列为国家重点发展技术之一,世界上传感器品种达到三万种,物理,化学,生物传感器,传感器地位作用不断增加,信息技术三大支柱是计算机技术是用于信息处理,通信技术用于信息传输,传感技术主要是采集信息,实际上现在传感器已经超越了人的五官感觉,21世纪人类进入信息化时代,随着空间扩展,需要获得的信息种类日益增加,需要信息传输的速度日益加快,信息处理的能力日益增强,包括声光电等信息,要求与此相对应产业技术传统必须跟上信息化发展需要,传感器是人类探索自然信息的方法是人类认识相对对象提供条件和依据现代信息技术核心技术之一传感器是21世纪世界各国在高新技术领域争夺一个重要领域。
传感器是自动控制系统信息系统关键技术,技术水平高低直接影响到自动化系统和系统信息的水平,自动化技术水平越高对传感器依赖程度越大,信息社会当中需要用传感器监测很多非电量信息,这些都是我们人类五官不能监测,传感器技术涉及国民经济国防科技各个领域重要领域,美日英成为传感器发达国家,在21世纪把传感器作为重要技术发展。
美国大约科经费占20%,西欧21%,使日本大约19%,中国大约1%,传感器在资产贪色,海洋,环境监测,安全保卫,医疗诊断,家用电器,农业现代化,等领域都有广泛利用,传感器利用涉及机械制造,工业制造,汽车电子,消费类电子在世范围内传感器增长最快是汽车市场需求,还有通信市场,汽车电子控制系统水平关键在于采用传感器数量水平,目前一台普通家用轿车安装几十到上百个传感器,豪华轿车传感器数量达到200多,我们国家是汽车生产大国,年产汽车一千多万辆,但是汽车用的传感器几乎被国外垄断,每个汽车上大约一到两个氧传感器,一千多万台汽车需要多少氧传感器,我们国家工业现代化进程和电子信息产业20%以上速度高速增长,带动传感器市场快速上升,我们国家手机产量突破7.5亿,手机市场增长给传感器市场带来新机遇,该领域占的传感器领域占市场1/4,我国是白电生产大国,09年总产量达到3亿多台,用的传感器占市场1/5,传感器在医疗环保专业设备当中应用高速增长,占市场份额15%左右,这是04年到06年国外媒体的统计,我把行业传感器大量需求为我们提供很好的传感器发展基于,世博会上使用大量的传感器,传感器在社会当中主要应用在安全预测,环保控制。
世博会当中无线网络能够对所进入人,车,以及噪声进入识别环保监测光学,生物传感器,对世博会安全进行得到充分应用,国际展览机器人也得到广泛应用,汽车当中用到各种传感器。
为汽车安全性,绿色环保型,舒适性提供了保证。
汽车发动机用的传感器,以及各种温室传感器,以及各种生物传感器,第三传感器技术特点和发展趋势,传感器技术特点是一个多学科交叉前沿技术,基础研究和应用研究两个部分,基础研究对敏感机理,材料要求很强。
是一个技术和投资密集型企业,技术在传感器行业发现非常突出是一个投资强度高,规模大的要求,产品产业不分散,传感器产品品种繁多,全球有三万多个传感器品种,我们国家现在只能生产6千多个品种,有十大类,42小类,应用产业分散,家电,电子,基建航天航空等领域,当前传感器面临挑战和机遇,挑战来源人类社会要求改变信息获取状态,传感器落后是成为影响自动化发展的瓶颈,我国自动化方面的专家呼吁,目前复杂系统越来越复杂,自动化已经陷入低谷主要愿意是因为传感器技术落后,传感器感知信息落后,二是表现为传感器自身在智能化网络化方面技术落后,机遇来源于新技术的推动,微电子技术是新学科,多种学科交叉融合推动新一代传感器诞生和发生。
当微电子技术遵循摩尔定律基本规律走下去,在传统技术基础上不断扩展跨学科横向应用,突破非稳定物理器件,量子,分子器件将成为未来微电子发展方向,是当前乃至未来20年传感技术主要发展方向。
行业技术发展趋势,以及有单一传感器,向多功能高度集成传感器发展,主要特点是卫星化,多功能,数字化,智能化,系统和网络化,以及新兴传感器开发和应用以及成为现代传感器和系统核心和关键,微机械系统核心是微机电系统,特点是卫星化,芯片支撑,微米或者纳米支撑,微电子化可以将多个传感器集合在一起,形成复杂系统。
第二是开发新的敏感材料,包括半导体硅材料,以及一些化工半导体符合材料,薄膜材料等等,纳机电系统,是纳米技术,机电和纳米机构的结合,在新的传感器功能设计机理效应方面,采用MATLAB等功能等,传感器多功能化,一种多功能传感器可以同时监测多种有害气体,传感器在智能化网络方面是传感器微处理器的结合,智慧地球与物联网,今天下午有专家讲到物联网,作为经济战略的重要影响,美国工业界领袖举行会议IBM公司CEO向美国总统奥巴马提出智慧地球概念,主要内容是把感应器如何装入到电网,铁路,桥梁隧道等,普遍连接形成所谓物联网或者叫传感器网,通过超级计算及向物联网整合,在人类社会和物理世界进一步融合,使人类及更加动态方式管理生产生活当时智慧状态,如果这个状态的实现,未未来战争会在计算机进行,将会在手机上使用,物联网这个概念智慧地球的概念,会在未来得到巨大的发展,智慧地球发展有三个层次一个是智慧层,互联网,物联网层,是各种创新传感器技术用在各种物体和设备中,使物资巨大的数字化,这个是智慧地球和物联网和互联网之间的关系,因此奥巴马总统接受了这样一个观点。
物联网是计算机互联网移动通信网以后世界信息产业第三次浪潮,根据独立市场研究结构的预测,物联网产业成熟的时候是产值是互联网产值至少30倍以上,我们国家总理温家宝09年8月7日到中科院无锡产传感器网工程研究中心视察提出尽快建设感知中国中心,传感器网络技术是实现更多感知更广泛互联互通核心技术,传感器网络是将多种类传感器节点组成的网络实现对物理世界协同感知,和广泛应用与智能电网,环境监测,精细农业,节能减排等社会生活各个领域。
因此传感器网络应用可以在各个方面得到应用,包括智能电网,交通,公共安全网,水质预测等等。
第四国内发展现状与差距,上世纪60年代开始传感器技术我们国家开始研究渝开发,九五到十一五我们国家传感器体委重点电脑新兴元器件,形成传统开发生产的体系,取得了一批世界瞩目发明专利。
销售过100亿元,中电集团19所,神州6号宇宙飞船当中做出了不懈的努力,这是他们制造的传感器,电子波在电子聚合10米,传感器,电子微集成传感器形成了成果,自组装超薄膜传感器,我们国家传感器生产水平大约落后发达国家5到10恩年,生产技术落后10到15年,传感器产业结构存在企业分散,实力不强,市场开拓不够,我国从事传感器研究和生产的单位,与1500家是世界第一,但是真正形成一定规模很少,多数企业是低水平重复。
科学测试仪器精度比国外同类产品低0.5到1数量级。
我国不少传感器要依赖进口,我国重大工程项目,航天航空,石油,化工,电力冶金领域用高端传感器产品从数量上讲大约40%到50%从价值70%80%依赖进口,世界传感器品种有两万多种,我国经过八五到十一五发展目前只有5到6千种,差距很大,国外传感器发展趋势,传感器是一个多学科交叉技术灵活推动新一代传感器诞生和发展,主要介绍涉及国防和我们安全的一些传感器,密闭系统监测传感器,主要用与密闭空间,载人航天飞船,监测对大气污染程度对人的健康危险,前进国家研究大气分析器,美国现用潜艇都装有,是高水平,能够监测连续监测各种气体,地面传感器又称之为无人制售传感器,是指一种布置在地面的侦查设备系统,有结构简单,零用灵活,成本相对比较低。
放在可能入侵的地方,特别是雷达其他侦查设备难以达到的山区和丛林是美国研制的声光卫星通信综合传感器,综合声音,光电传感器和现代工业技术用于气象。
这是国外研制一种地面传感器,外形像石头,装有可以实时传输无线视频,可以播放声音,美国研究出来一种叫人工小型食指形状传感器,利用在最新无线发射系统当中,可以自动识别,主动进攻,能够判断能够分清敌我,以前在海湾战斗当中恐怖袭击,恐怖分子曾经使用过。
生化传感器向自动化,小型化网络化方向发展。
内部各种参数包括压力传感器,要求耐高温,耐腐蚀,微型化。
紧密空间高度20公里到100公里,高于飞机最高飞行高度,低于卫星运行轨道。
这是美国研究一种进太空无人飞行器,利用自主传感器和对空间定量目标进行监控和监测,用于监测太空环境,机器人传感器,机器人使用计算机控制,具有人体某些功能,机器人种类很多,传统分地面机器人,空间无人飞行器,地下,水下等等。
现在我们在太空当中已经有美国一架无人太空飞行器。
机器人及传感器研制硬币大小的机器人,由传感,处理,自主导向,等功能,美国正做防腐,防滑的水下机器人。
车载传感器系统,目前正在大力发展,包括光电探测,发达国家通过众多信息技术研究,开发研制众多传感器信息融合技术和应用实际,解决大量复杂信息处理问题,包括美国海军陆战队等,开发各种承载传感器,应用而言,利用传感器网络能够实现对敌军装备监控,战场实时监控,目标定位,战场评估,评级等功能,微机电是外形是毫米左右,对声光自然信息进行感知识别一种微机电装置,具有可以微型化,批量生产,方便生产多种交叉特点。
世界各国高度重视传感器在航空航天的应用,发达国家对纳米技术发展十分重视,在原来将传感器列为优先发展基础上又作了纳米发展计划,美国把微米和纳米制造列为在经济繁荣国防方面重要技术,欧洲建立23个国家研究所,31个研究小组,95年微机电传感器销售达到15亿,02年达到308亿。
纳米传感器用微电子加工技术,极大的提高传感器性能,具有阵列化,作逐步压力加速度等方面有良好的广泛利用前景,这是美国研制纳米卫星航天器,重量请轻,成不低,耐腐蚀。
传感器技术作为信息技术三大支柱之一,对工业技术和各个领域及航空航天涉及国家安全领域有非常重要的影响,传感器技术面临其他电子元器件技术更多,更难解决科学与技术问题,传感器是一个开放系统,要求传感器要稳定,要重复稳定,我国传感器技术得到很大发展,在技术水平,科研投入产业方面比先进国家存在严重不足和差距,传感器技术发展方向,是集成化和多功能化,微小性化等等,充分发挥传感器技术在智慧中国当中的重要作用,我的报告完了谢谢大家
我国传感器技术发展分析
内容提示:
国内的电流传感器市场还有待
,尤其是大电流传感器技术,远远落后于国际水平。
传感器在风电行业的应用并非仅仅局限于风力发电行业,就我国电力行业来说,使用传感器的场合非常多。
从人类
的早期开始,便将风能作为一种能源使用,随着科学技术的
,人们开始更加精准地运用风能。
德国的石勒苏益格-荷尔斯泰因州位于北海和波罗的海之间,即使在风力不大的情况下,力士乐公司生产的风力发电机组仍可运行。
如果风向从西北向北变化8度,测风仪就会把感测到的信号传输到控制系统,控制偏航驱动装置将机舱定位到合适的位置。
测风仪包括风速传感器和风向传感器,是随着风电行业的
而
起来的。
一般来说,风速传感器应满足测量范围为0~60米/秒,误差范围在0.5米/秒以内,工作环境温度应满足当地气温条件。
而风向传感器应满足测量范围为0~360度,精确度在2.5度以内,工作环境温度应满足当地气温条件。
中国科学院电工研究所新能源组的副研究员李建林表示,“风电行业对测量高电压、大电流传感器,振动传感器,温度、湿度、测风、以及压力传感器等产品应用均会有所推进。
”其中,由于电流传感器是风能涡轮机中转换器必不可少的元件,在风电行业中的应用尤为重要。
在某些逆变器内,小型和PCB安装电流传感器的应用非常广泛。
这些传感器是转换器闭环控制的一部分,可以确保逆变器快速反应。
当逆变器与发电机的智能功率控制同时使用时,可以确保在风能涡轮机启动之后在一个很宽的风速范围内为电网提供持续功率,直到涡轮机在上限风速时停机为止。
为了对驱动器进行最佳定位,各个转换器内的传感器会对电流进行连续测量,电路控制器的质量和反应时间最终由电流传感器的设计和性能而确定。
这就是具有小电流额定值的闭环电流传感器广泛应用在风电行业的原因。
除了具有极好的线性度和精确度之外,闭环电流传感器本身还具有高带宽以及快速的反应时间等优点。
国内的电流传感器市场还有待
,尤其是大电流传感器技术,远远落后于国际水平。
由于国内的大电流传感器技术相对不够成熟,国内风电整机厂商在采购大电流传感器时,大多数会选择进口产品,由于进口产品的价格往往高于国内产品的价格,这在一定程度上增加了生产成本压力。
而在小电流传感器技术方面,国内的技术水平与国际水平已没有多少差距。
由于国内风力发电站多设在“三北地区”(华北、东北、西北)及沿海地区,气候相对恶劣,因此风电机组对传感器性能的要求较高,尤其是对加热功能、抗震性、抗高频电磁干扰、防极性接反(连接)及风向指针抗冲击和振动等能力的要求要远高于通用传感器的性能指标,而潮汐发电站的机组还要求传感器具有良好的防海水腐蚀性能。
传感器在风电行业的应用并非仅仅局限于风力发电行业,就我国电力行业来说,使用传感器的场合非常多。
在电厂、电站主要使用压力传感器、温度传感器、流量传感器,在输变电领域主要使用电压传感器、电流传感器。
它们大都属于技术水平不高但对可靠性和稳定性要求较高的通用传感器,而技术水平要求较高的光传感器现在在电力行业应用还较少。
由于电厂、电站的传感器一般都是由机组设备厂商进行选择,所以国内传感器应用的相对较多。
输变电领域则不同,相对发电领域,由于传感器的一次性投入比较小,各个电网区域选择品牌时对价格不是很敏感,而且使用一些比较新的技术可以提高输变电水平,所以国外品牌的传感器应用比较多。
”
从传感器专家眼中展望国内传感器技术发展
美新半导体是一家以研制开发加速度计传感器集成电路为业务的高科技半导体企业,公司的核心技术来源于赵阳在美国模拟器件公司(ADI)开发的技术,公司在MEMS领域的研
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