淺析傳感器技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向

隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，傳感器作為環(huán)境保護(hù)過(guò)程中不可缺少的關(guān)鍵元器件，其相關(guān)產(chǎn)業(yè)地位在我國(guó)逐年升高。如今，隨著環(huán)境治理的持續(xù)深入以及環(huán)保熱潮的不斷升溫，國(guó)內(nèi)外傳感器企業(yè)紛紛進(jìn)軍環(huán)保領(lǐng)域，環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器市場(chǎng)爆發(fā)指日可待。

一、傳感器材料與器件技術(shù)及其特點(diǎn)

從技術(shù)角度講，傳感器是指具有信息采集功能的基礎(chǔ)性功能器件，主要包括：光電、紅外、力敏、生物等傳感器。而傳感器材料則是指對(duì)聲、光、電、磁、熱等信號(hào)的微小變化反映出高靈敏應(yīng)答的功能材料，以及制造傳感器所需的結(jié)構(gòu)材料，主要包括：半導(dǎo)體、金屬、復(fù)合材料等。

傳感器技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)密集、多技術(shù)協(xié)同、行業(yè)滲透力強(qiáng)、跨界融合度高、產(chǎn)業(yè)集中度低等特征；傳感器產(chǎn)品具有品種多、批量小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)指標(biāo)分散、參數(shù)跨度大、精度要求高、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等特點(diǎn)；傳感器材料與器件則具有一致性和穩(wěn)定性，以及技術(shù)基礎(chǔ)性和協(xié)同性要求高等特性。

在傳感器技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)受限于整體發(fā)展水平、技術(shù)實(shí)力、人才積累等因素，已與歐美等國(guó)家形成了“代差”，我國(guó)傳感器技術(shù)追趕尤為迫切。

二、傳感器技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向

隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域?qū)鞲衅髟O(shè)備提出了新的要求和挑戰(zhàn)。具體來(lái)說(shuō)，新一代環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備需要往以下幾個(gè)方向去發(fā)展：

1、零功耗

在龐大的物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)中，數(shù)個(gè)月更換一次電池是不現(xiàn)實(shí)的?！傲愎摹眰鞲衅髌綍r(shí)可將搭配的電路、通信等系統(tǒng)徹底關(guān)閉，且自身不需要消耗電能也可維持對(duì)外界刺激的敏感。當(dāng)接收到外界的變化“事件”時(shí)（如車輛經(jīng)過(guò)、有害氣體泄漏、出現(xiàn)特定光譜等），才將后端的電路等接通，實(shí)現(xiàn)真正的“零功耗”環(huán)境監(jiān)測(cè)。

2、無(wú)線按需連接

物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的另一大能耗來(lái)自無(wú)線通信。因此，利用新的材料和器件，實(shí)現(xiàn)無(wú)線按需連接，平時(shí)整個(gè)通訊系統(tǒng)徹底關(guān)斷，在需要的時(shí)候成功喚醒，是未來(lái)無(wú)線傳感器發(fā)展的重要方向。

3、多維信息集成

即開(kāi)發(fā)可同時(shí)對(duì)單個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的多個(gè)參量進(jìn)行測(cè)量，并將采集到的多維度的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)邊緣計(jì)算等方式進(jìn)行處理，輸出與應(yīng)用場(chǎng)景強(qiáng)相關(guān)的結(jié)果的，具有多傳感器融合和系統(tǒng)集成特點(diǎn)的新型傳感器，以實(shí)現(xiàn)單個(gè)傳感器對(duì)多維信息的感知能力，實(shí)現(xiàn)感知端邊緣的算、存、傳一體，提高對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景和環(huán)境的適應(yīng)性，提升可靠性。

4、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與集成化

未來(lái)傳感器需要建立在統(tǒng)一的材料工藝平臺(tái)上，形成傳感器的協(xié)同設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)統(tǒng)一的材料平臺(tái)一次加工完成。還可與現(xiàn)有CMOS工藝兼容，形成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議化的多個(gè)傳感器、多個(gè)信號(hào)讀取電路的單芯片集成，極大地提高傳感器的集成度。

5、特殊應(yīng)用的傳感器

包括針對(duì)特殊環(huán)境的生理信號(hào)采集傳感器，針對(duì)特殊應(yīng)用需具有透明、柔韌、延展、可彎曲、可穿戴等特點(diǎn)的傳感器。

6、多感知功能傳感器

傳感器已由對(duì)力、熱、聲、電、磁等單一維度物理量感知，擴(kuò)展到對(duì)氣體、液體、紅外等信息的新型感知功能，未來(lái)將出現(xiàn)可以對(duì)人皮膚的熱、疼痛、濕度、觸覺(jué)等感知的傳感器。

7、智能化

將多種傳感功能與數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、雙向通信等功能集一體，全部或部分實(shí)現(xiàn)傳感器的自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)分析、自動(dòng)診斷等功能。智能化的另一個(gè)方向是軟傳感技術(shù)，即智能傳感器與人工智能相結(jié)合。

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