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未來傳感器的重要應用方向

從應用領(lǐng)域來看，工業(yè)、汽車電子、通信電子、消費電子四部分是傳感器的市場。國內(nèi)工業(yè)和汽車電子產(chǎn)品領(lǐng)域的傳感器占比約42%左右，而發(fā)展的是汽車電子和通信電子應用市場。

智能汽車和無人駕駛是驅(qū)動MEMS傳感器發(fā)展的重要動力。但產(chǎn)業(yè)檔次偏低、企業(yè)規(guī)模小、技術(shù)創(chuàng)新能力差，很多企業(yè)只是引進國外元件進行加工，同質(zhì)化嚴重。在智能汽車時代，將會使用大量的MEMS運動傳感器實現(xiàn)主動技術(shù)：語音將成為人與智能汽車的重要交互方式，MEMS麥克風將迎來發(fā)展新機遇。自動駕駛技術(shù)的興起，進一步推動了MEMS傳感器進入汽車。汽車行業(yè)占據(jù)整個MEMS市場份額超過30%，2015年全球汽車MEMS行業(yè)營收為37.3億美元。根據(jù)預測，未來六年，全球汽車MEMS市場預計將以4.2%的復合年增長率穩(wěn)步增長。

此外，MEMS傳感器也是智能工廠的“心臟”，從這個層面上講，它是工業(yè)機器人變得“神通廣大”的利器。相比于比較大型的儀器設(shè)備，傳感器在產(chǎn)品化過程中需要的投資一般不是很大，所以比較適合小型企業(yè)投資。它讓產(chǎn)品生產(chǎn)流程持續(xù)運行，并讓工作人員遠離生產(chǎn)線和設(shè)備，人身和健康。據(jù)預測，未來六年，MEMS在工業(yè)市場預計將以7.3%的復合年增長率快速增長。

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壓阻式傳感器是用集成電路工藝技術(shù)，在硅片上制造出四個等值的薄膜電阻，并組成電橋電路。傳感器進口占比達80%，傳感器芯片進口更是達90%，國產(chǎn)化缺口巨大。當不受力作用時，電橋處于平衡狀態(tài)，無電壓輸出；當受到力作用時，電橋失去平衡，輸出與應力成正比的電壓。壓阻式傳感器的工作原理與傳統(tǒng)的半導體應變式傳感器的工作原理一樣，都是基于半導體材料的壓阻效應。半導體電阻的相對變化近似等于電阻率的相對變化，而電阻率的相對變化與應力成正比，二者的比例系數(shù)定義為壓阻系數(shù)。

七種常見的傳感器，你知道幾個？

傳感器（Sensor）是一種常見的卻又很重要的器件，它是感受規(guī)定的被測量的各種量并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為有用信號的器件或裝置。傳感器及其產(chǎn)業(yè)的特點之一是技術(shù)密集，由于技術(shù)密集，也自然要求人才密集。對于傳感器來說，按照輸入的狀態(tài)，輸入可以分成靜態(tài)量和動態(tài)量。我們可以根據(jù)在各個值的穩(wěn)定狀態(tài)下，輸出量和輸入量的關(guān)系得到傳感器的靜態(tài)特性。下面就由小編帶大家認識一下常用于生活中的七大傳感器。

1、物理傳感器：

物理傳感器是檢測物理量的傳感器。其次是由于政府重視不夠,在信息技術(shù)發(fā)展的過程中,對傳感器技術(shù)重要性的認識滯后于計算機技術(shù)和通訊技術(shù),發(fā)展需求的資源投入規(guī)模和強度太小,使傳感器技術(shù)的發(fā)展速度緩慢,牽制了信息技術(shù)的飛速發(fā)展。它是利用某些物理效應，把被測量的物理量轉(zhuǎn)化成為便于處理的能量形式的信號的裝置。其輸出的信號和輸入的信號有確定的關(guān)系。主要的物理傳感器有光電式傳感器、壓電傳感器、壓阻式傳感器、電磁式傳感器、熱電式傳感器、光導纖維傳感器等。作為例子，讓我們看看比較常用的光電式傳感器。這種傳感器把光信號轉(zhuǎn)換成為電信號，它直接檢測來自物體的輻射信息，也可以轉(zhuǎn)換其他物理量成為光信號。

2、光電傳感器：

光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。

光電傳感器一般由處理通路和處理元件2 部分組成。目前從材料、器件、系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)我國已形成較為完整的傳感器產(chǎn)業(yè)鏈。其基本原理是以光電效應為基礎(chǔ)，把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將非電信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電效應是指用光照射某一物體，可以看作是一連串帶有一定能量為的光子轟擊在這個物體上，此時光子能量就傳遞給電子，并且是一個光子的全部能量一次性地被一個電子所吸收，電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會發(fā)生變化，從而使受光照射的物體產(chǎn)生相應的電效應。

3、仿生傳感器：

仿生傳感器，是一種采用新的檢測原理的新型傳感器，它采用固定化的細胞、酶或者其他生物活性物質(zhì)與換能器相配合組成傳感器。在國內(nèi)有自動化方面的專家指出塑料工業(yè)網(wǎng)，傳感器技術(shù)直接關(guān)系到我國自動化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢，認為“傳感器技術(shù)強，則自動化產(chǎn)業(yè)強”。這種傳感器是近年來生物醫(yī)學和電子學、工程學相互滲透而發(fā)展起來的一種新型的信息技術(shù)。這種傳感器的特點是機能高、壽命長。在仿生傳感器中，比較常用的是生體模擬的傳感器。

仿生傳感器按照使用的介質(zhì)可以分為：酶傳感器、微生物傳感器、細胞器傳感器、組織傳感器等。產(chǎn)學研緊密結(jié)合的模式，在PTC/NTC熱敏電阻、感應式數(shù)字液位傳感器和氣體傳感器等產(chǎn)業(yè)方面發(fā)展態(tài)勢良好。在圖中我們可以看到，仿生傳感器和生物學理論的方方面面都有密切的聯(lián)系，是生物學理論發(fā)展的直接成果。在生體模擬的傳感器中，尿素傳感器是最近開發(fā)出來的一種傳感器。

目前，雖然已經(jīng)發(fā)展成功了許多仿生傳感器，但仿生傳感器的穩(wěn)定性、再現(xiàn)性和可批量生產(chǎn)性明顯不足，所以仿生傳感技術(shù)尚處于幼年期，因此，以后除繼續(xù)開發(fā)出新系列的仿生傳感器和完善現(xiàn)有的系列之外，生物活性膜的固定化技術(shù)和仿生傳感器的固態(tài)化值得進一步研究。一般來說，傳感器有點像里的“藥引”，本身功能很重要，但真正形成規(guī)模還需要依賴整服藥劑才行。

4、水質(zhì)PH傳感器：

水質(zhì)PH傳感器，通常由化學部分和信號傳輸部分構(gòu)成。該公司在行業(yè)內(nèi)實現(xiàn)硅MEMS批量加工技術(shù)，將LVDT商業(yè)化，將PiezoFilm技術(shù)轉(zhuǎn)化為低成本的商業(yè)化傳感器及生命特征傳感器。用來檢測被測物中氫離子濃度并轉(zhuǎn)換成相應的可用輸出信號的傳感器。pH傳感器可以對大型反應槽或制程管路中pH值測定；耐高溫、CIP清洗；電極長度有120、150、220、250、450mm等多種選擇。美國sensorex公司水質(zhì)PH傳感器－ S290C用于多種場合的pH值測量，比如：廢水污水場合pH值測量，電鍍廢水場合pH值測量，高溫場合pH值測量，發(fā)酵場合pH值測量，高壓場合pH值測量等多種場合pH值的測量。

5、電磁傳感器：

磁傳感器是最古老的傳感器，指南針是磁傳感器的最早的一種應用。但是，在產(chǎn)品化方面的技術(shù)進步還不是很理想，很多傳感器技術(shù)，其實國內(nèi)的實驗室研究水平并不是很差，可惜未能充分利用，沒有轉(zhuǎn)化為進入市場的成熟產(chǎn)品。但是作為現(xiàn)代的傳感器，為了便于信號處理，需要磁傳感器能將磁信號轉(zhuǎn)化成為電信號輸出。應用最早的是根據(jù)電磁感應原理制造的磁電式的傳感器。這種磁電式傳感器曾在工業(yè)控制領(lǐng)域作出了杰出的貢獻，但是到今天已經(jīng)被以高性能磁敏感材料為主的新型磁傳感器所替代。

在今天所用的電磁效應的傳感器中，磁旋轉(zhuǎn)傳感器是重要的一種。MEMS、MOEMS（微光機電系統(tǒng)）等研究項目列入了國家高新技術(shù)發(fā)展重點。磁旋轉(zhuǎn)傳感器主要由半導體磁阻元件、磁鐵、固定器、外殼等幾個部分組成。典型結(jié)構(gòu)是將一對磁阻元件安裝在一個永磁體的刺激上，元件的輸入輸出端子接到固定器上，然后安裝在金屬盒中，再用工程塑料密封，形成密閉結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)就具有良好的可靠性。磁旋轉(zhuǎn)傳感器有許多半導體磁阻元件無法比擬一款電磁傳感器的外形的優(yōu)點。除了具備很高的靈敏度和很大的輸出信號外，而且有很強的轉(zhuǎn)速檢測范圍，這是由于電子技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。另外，這種傳感器還能夠應用在很大的溫度范圍中，有很長的工作壽命、抗灰塵、水和油污的能力強，因此耐受各種環(huán)境條件及外部噪聲。所以，這種傳感器在工業(yè)應用中受到廣泛的重視。

6、磁光效應傳感器：

現(xiàn)代電測技術(shù)日趨成熟，由于具有精度高、便于微機相連實現(xiàn)自動實時處理等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用在電氣量和非電氣量的測量中。在“九五”國家重點科技攻關(guān)項目中，傳感器技術(shù)研究取得了51個品種86個規(guī)格新產(chǎn)品的成績，初步建立了敏感元件與傳感器產(chǎn)業(yè)。然而電測法容易受到干擾，在交流測量時，頻響不夠?qū)捈皩δ蛪?、絕緣方面有一定要求，在激光技術(shù)迅速發(fā)展的今天，已經(jīng)能夠解決上述的問題。

磁光效應傳感器就是利用激光技術(shù)發(fā)展而成的高性能傳感器。由于沒有形成足夠的規(guī)模化應用，導致國內(nèi)的傳感器不僅技術(shù)低，而且價格高，在市場上很難有競爭力。激光，是本世紀六十年代初迅速發(fā)展起來的又一新技術(shù)，它的出現(xiàn)標志著人們掌握和利用光波進入了一個新的階段。由于以往普通光源單色度低，故很多重要的應用受到限制，而激光的出現(xiàn)，使無線電技術(shù)和光學技術(shù)突飛猛進、相互滲透、相互補充?，F(xiàn)在，利用激光已經(jīng)制成了許多傳感器，解決了許多以前不能解決的技術(shù)難題，使它適用于煤礦、石油等危險、易燃的場所。

7、壓力傳感器：

壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。