传感器自动化技术的发展现状与趋势

来源:用户上传      作者: 宫在超

　　摘要：现代信息技术的三大基础是信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术，和信息处理(计算机技术)。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域数量高居各种传摩器之首。本文总蛄连些年我盈传赢器技术的现状。并分析了未来的发展状况。
　　关键词：传感器　自动化　发展
　　
　　传感器是自动化系统和信息系统的关键性基础器件，其技术水平直接影响到自动化系统和信息系统的水平，自动化技术水平越高，对传感器技术依赖程度越大。在信息社会中，人们为了推动社会生产力的发展，需要用传感器来检测许多非电量信息，如力、压力、流量，速度、温度、湿度以及生物量等等。
　　近百年来，传感器的发展大致经历了以下三个阶段。(1)传统，(2)模拟集成传感器／控制器-(3)智能传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。
　　
　　一、传感嚣在现代信息技术中的发展现状
　　
　　21世纪是人类全面进入信息电子化的时代，随着人类探知领域和空间的拓展，使得人们需要获得的电子信息种类日益增加，需要信息传递的速度加快，信息处理能力增强，因此要求与此相对应的信息采集技术一一传感技术必须跟上信息化发展的需要。
　　作为现代信息技术的三大核心技术之一的传感技术，它是人类探知自然界信息的触觉，为人们认识和控制相应的对象提供条件和依据，将是二十一世纪世界各国在高新技术发展方面争夺的一个重要领域。
　　不难看出，传感器技术是涉及国民经济及国防科研各领域的重要技术。如果不建立我国自己的传感器产业，而一味依赖从国外进口传感器来满足需要，将使我国国民经济及国防力量的加强受到制约，因此必须尽快地发展我国的传感器产业。
　　
　　1.敏感元件与传感器作为信息系统的关键基础元器件，在国外一直得到了高度重视，很多发达国家为了夺取未来经济发展制高点，大力投入人力、物力和财力来发展它。如美国提出的“国家纳米技术创”(NationalNano-technologylnitiative，简称NNl)，计划投资五亿美元的研究经费，其中传感器是极为重要的内容之一，日本和欧洲也不断增加研究经费支持更多的相关研究项目。
　　
　　2.半导体硅是固态传感器的最重要的材料，但对其它新型敏感材料和功能材料的开发仍未停止，如陶瓷、高分子、生物、智能材料等新型材料的开发与应用，不仅扩充了传感器的种类，而且改善了传感器的性能，拓宽了传感器的应用领域。如新一代光纤传感器、超导传感器、焦平面阵列红外探测器、生物传感器、诊断传感器、智能传感器、基因传感器以及模糊传感器等。
　　传感器的集成化有两种途径：一是利用集成电路制造技术和微机械加工技术，将多个功能相同、功能相近或功能不同的单个敏感元件集成为一维线型传感器或二维面型(阵列)传感器，使传感器的检测可由点到面、甚至到体，从而实现信息多维化、变单参数检测为多参数检测，二是利用微电子电路制作技术和微型计算机接口技术，将传感器与调理、补偿等电路集成在同一芯片上，使传感器由单一的信号变换功能扩展为兼具放大、运算、补偿等用途，从而实现横向和纵向检测的多功能化。
　　目前，传感器技术的发展水平和研究动向是怎么样的呢?请采取一个或者两个传感器作深入调研。
　　
　　二、先进制造技术的发展水平和研究动向
　　
　　21世纪人类社会将进入知识经济新时代，制造业作为我国新世纪的战略产业将面临着剧烈的挑战和经历一场深刻的技术变革。在传统制造技术基础之上发展起来的先进制造技术代表了制造技术发展的前沿，必将成为这场技术变革的核心，对制造业的发展产生巨大影响。先进制造技术是制造业企业发展的必然需求。
　　制造业呼唤先进制造技术
　　近十年来，世界各国都投入了巨大的财力和物力，强化作为光机电一体化制造业基础的先进制造业的技术及产业发展的战略研究。先进制造技术已经成为垒球制造业争夺的市场焦点。
　　美国、德国、日本等国已经开发出了数控(NC)、计算机数控(CNC)、直接数控(CAM)、计算机集成制造系统(CIMS)，制造资源规则(MRP)、柔性制造单元(TMC)，柔性制造系统(FMS)、机器人、计算机辅助设计制造(CAD/CAM)、精益生产(LP)、智能制造系统(LMS)、并行工程(cE)和敏捷制造(AM)等多项先进制造技术与制造模式。这些技术的推广与应用，不仅使本国企业的国际竞争力得到巩固，也使得世界先进制造业发展迅猛。
　　2000年，全球先进制造业贸易额达到20000亿美元，占全球总贸易额的三分之一。传感技术、开放式工业过程自动化系统、现场总线系统等先进制造技术已经在国外形成相当的产业规模。
　　先进制造技术将对21世纪的制造业及其相关联的其他产业的发展发挥更为重要作用。
　　
　　1.先进制造技术持续不断地融合光电子、计算机、信息等新技术的研究成果，使得这一新兴的产业成为新的经济增长点。据了解，数控技术模块化、网络化、多媒体和智能化已是技术发展的热点。CAD/CAM系统将面向产品的整个生命周期・产品数据管理(PDM)与企业资源计划(ERP)趋于融合，先进加工系统和设备发展智能化。
　　
　　2.先进制造技术的应用大幅度提高了光电子、自动化控制系统、传统制造等行业的技术水平和市场竞争力，成为许多高新技术产业和高新技术制造业装备的基础，推动诸多相关行业的效益增长。如先进制造技术装备的加工设备、系统和各类自动化控制系统及仪器仪表、光电子设备在国民经济各行业的广泛应用，将大大提高航空航天领域飞行器的设计制造效率和可靠性；将推动印刷技术的数字化-推动现场总线的应用，构建现场管理垒系统的数字通信网络-电力电子器件将向高压、大容量、抗大破坏力、小型化和智能控制方向发展；医用电子与医学发展将更为紧密结合，影像显示趋于多种手段的融合-医用激光将广泛应用。
　　
　　三、先进制造技术研究动向
　　
　　长期以来，在国家高新技术发展计划中，我国将光机电一体化作为制造业的研究和发展重要方向。将其列为国家火炬计划中的五个重点领域之一，予以特别的重视。
　　我国制造业市场的巨大潜力，为先进制造技术发展提供广阔的市场空间，其中，机械基础件类产品市场较大、品种也较多，其数控系统已形成年产3000台(套)的生产能力，由CIMS延伸出来的诸多相关技术和产品，如产品数据管理系统(PDM)、企业资源计划(ERP)技术、管理信息系统等已有很大的发展，据预测，仅MIS一项，国内就拥有近700亿元的市场潜力，国产CAD在2000~中的销售额达到10亿元，年增长率为15％～20％；国产的自动化控制仪器仪表技术，已在国内市场中占据相当的市场规模，1996年至2000年的销售额为95亿～200亿元人民币，其中以分布式控制系统年增长率最高，现场总线控制系统已成为应用热点；另外，微机电类产品已占有了较高的市场份额。
　　但是，与制造业发达国家、地区相比，国内的先进制造技术的研发与市场拓展还不均衡。其中，国内机械基础件制造行业中的数控化率极低，不足1.6％，先进加工工艺，技术及装备的普及程度不足10％，CAD/CAM系统应用的普及率在国内骨干企业仅有35％，产业规模较小；另外，在相关行业中如印刷业，印刷技术装备的数控化率低，远不能满足市场对中高档先进产品的需求；电力行业，目前仅有30％的电能经过变换或控制后使用；医疗器械行业，医用电子设备光电数控化技术含量普遍较低。
　　纵观国际制造业的竞争与发展，面对国际、国内两个制造业市场的日渐融合，如何立足国内制造业的市场需求，整合分散的科研与企业资源，尽快形成自己在先进制造产业竞争中的技术优势，已经是摆在我国制造业面前的迫在眉睫的课题了。因此，也需要更多的科技人才对于传感器新技术的发展进行长期不懈的研究，以发展我们的民族工业。为经济腾飞做出自己的贡献。

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