传感器和检测仪表的应用以及发展趋势

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。 - 嚣糕瓣 t · · .'：."：Science-TechnoIogy Applicatio 0譬 - i。Science-Technology Application：：'"型变送器的发展，配合了自动化系统管控-体化i 的变革，只有信息源头能力强了，信息丰富了，l 才能够使信息化更好地促进生产力的发展。

l 机械电气设备在制造过程中以及整机性能测l 试中都会需要检测或监测各种几何参数量以及机i l l 械参数量，这些机械量有位移、力、力矩、速度、i l l 加速度、功率、硬度、密度、压力、粘度、温度、l l l 湿度、流量以及比重等等，几何量有长度、角度、l l l 形状、位置、表面粗糙度、表面波形等，这些参l《l 数都属于物理参数。而在实际的科学实验中以及l l l 生产和生活过程中还可能遇到诸如化学量、生物l l 量等参数，而所有这些参数的检测，都需要通过l l l -种媒介即传感器来实现，使其转换成能被检测l l l 设备识别的电信号 (或者转换成为光信号)，然后l《l 再对这些参数电信号通过传输、处理、存储、显l 示、控制等方法来进行-些技术处理。从信息学l 科的方面来说，这些参数电信号连同声音、图像信息都是信息的源头，所以传感器和检测仪表以及测量仪表是信息科学技术中信息获娶信息传； 输、信息处理的重要部分。在自动化仪表中经常l 把检测仪表称之为变送器，如温度变送器、压力 变送器等。

在现代化机械电气设备制造过程中，传感器和检测仪表是不可或缺的-部分 ，其依据的理由、 l 可由以下几个方面来看：鼍 l 首先，传统使用的机械电气设备如果在其上年 i 增添了必要的传感器并配备精密的测量部件或附笔 i 件以后，则不但该机械电气设备的功能和精度可42《 以大幅度地提高，而且将会使用户在操作和维护卷 l 方面更加方便，极大地提高了设备的安全等级，- l 从而可以使设备增值。

l 其次，机械电气设备作为自动化系统的控制期 l 对象或者作为自动化系统的-部分，那么该设备l 自身就必须做到能够与自动化系统的检测、控制、执行相兼容或者能够提供接口，从而使该设备能够集合成为-个有机的整体，这样无论是单机自f 动化或者作为大型自动化装置的-部分，也都能《 够使该机械电气设备的功能及用途得到极大地提l 高。

l 综上所述，作为机械电气设备本身增加传感l 器和检测仪表、测量仪表或者提供接口，是传统《 设备更新换代的首要之眩三、我国传感器和检测仪表的应用现状近年来 ，我国的传感器市场有了飞跃式增长，在工业及汽车电子产品、通信电子产品 、消费电子产品专用设备等领域 ，我国的传感器应用非常广泛。目前，我们国内的传感器种类怪 10个大类，24个小类，有 6000多个品种。而国外的品种则更多，比如美国大约有 17000多种传感器，所以我国传感器的品种研发还有很广宽的发展空间。

由于我国有着巨大的传感器消费市场，因而吸引了世界各国厂商及跨国公司诸如西门子、横河 、霍尼韦尔 、欧姆龙 、邦纳等企业，这最终给我们的用户和机械电气设备制造厂家带来了福音。

世界各国传感器生产制造和研发的规模正在 日益蓬勃发展壮大，在美国约有 1300家企业生产制造和研发传感器 ，科研院所和院校有 100多个 ，日本也有 800家厂商。而国内的传感器和传感器检测仪表生产制造技术虽然有所发展 ，但是还远远跟不上形势发展的需求↑年来我国建立了传感器技术的国家重点实验室以及微米 /纳米国家重点实验室等研发基地，初步建立了敏感元件和传感器产业，目前我国从事传感器技术生产制造和研发的企业已有 1800多家。传感器产品虽然具有较高的附加值效益，但因其本身价格低廉，所以要推动传感器产业化的发展，具有-定的难度。

传感器产品的门类品种繁多，有用于流程过程控制的，如 ：温度传感器 、压力传感器 、称重传感器、流量传感器、液位传感器、氧敏传感器以及各种力敏传感器、气敏传感器等；有用于机械制造过程控制的，如：开关类的接近 /定位传感器、安全门开关等安全传感器、旋转编码器、视觉传感器、速度传感器、加速度传感器等。它们所采用的科学原理各有不同，具有多样性 、边缘性、综合性以及技艺性，属于技术密集型学科，这就需要集合多种高科技技术 、多门类及多学科来进行研发↑年来 ，随着信息化产业和微电子技术的快速发展，传感器技术的发展也取得了可喜的成效。传感器广泛应用于各行各业，由于家用电器、汽车、信息产业等领域的飞速发展，对传感器的需求也越来越大，因而传感器制造业的发展也越来越快，从而使其逐步形成为独立的传感器产业 ，这也就拉动了机械电气设备制造业 ，特别是半导体集成电路和电子设备制造业的发展。

l ≮ 0j垂掰壤瓣 ◆ 缓黼0 - · I · · ： ：Science-Technology Application0◇我国目前主要突出的问题是要在具有 自主知识产权传感器的技术研发以及科研成果的转化 、传感器生产产业化方面加强技术研发力量的投入，同时在批量生产的情况下，对传感器产品的稳定性、可靠性指标进行有效控制，以提高传感器产品的合格率，这就需要具有先进的制造工艺和较高 自动化水平的工艺设备。在传感器的应用方面，特别是新型传感器的应用上，还没有得到广泛的推广应用 ，改革开放创造了有利条件，各种机械电气设备都装备应用了先进的传感器，这也就拓展了传感器市场，这也为我国新型传感器生产产业化提供了强有力的动力，我们应当在传感器专用制造工艺设备的研发上下功夫，以解决传感器生产产业化的 瓶颈”问题。

四、传感器和检测仪表的发展趋势近年来，传感器技术的发展正处于由传统型模式向新型智能化模式转变的过程中。新型传感器的特点是微型化、智能化、数字化、系统化、网络化以及多功能化，它的出现不仅促进了传统产业的改造 ，而且可导致建立新型工业和军事变革，是 21世纪新的经济增长点。

微型化是建立在微电子机械系统 (MEMS)技术的基础上 ，目前已经成功地应用到硅器件上形成硅压力传感器。微电子机械加工技术，它包括体微机械加工技术、表面微机械加工技术、x光深层光刻技术 、微电铸技术和微复制技术 、激光微加工技术和微型封装技术等。微电子机械系统(MEMS)技术的发展，把传感器的微型化和多功能化技术水平提高到了新的高度，使得传感器的稳定性、可靠性指标有了技术保障。传感器和检测仪表运用微电子技术内置微处理器，把微传感器和微处理器以及相关的，如运算放大器、A/D转换器、D/A转换器、存贮器、网络通讯接口电路等集成电路封装在-起，从而完成传感器的数字化、智能化、网络化和系统化。

除了微电子机械系统 (MEMS)技术外，新型传感器技术的发展还撒于新型敏感材料、敏感元件以及纳米技术的应用，如新-代的光纤传感器、纳米传感器、智能传感器、超导传感器、多功能传感器、微型陀螺仪、焦平面陈列红外探测器、生物传感器、新型量子传感器、网络化传感器和模糊传感器等。