傳感器、計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)被稱為信息技術(shù)三大產(chǎn)業(yè)。隨著信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)逐步滲透，傳感器應(yīng)用范圍被大大拓寬，作用也越來(lái)越重要。在許多大型設(shè)備以及控制系統(tǒng)中，傳感器數(shù)量更是驚人。數(shù)據(jù)顯示，未來(lái)5年中國(guó)傳感器市場(chǎng)需求將持續(xù)保持30%的年增速。近年來(lái)，我國(guó)傳感器市場(chǎng)發(fā)展產(chǎn)業(yè)快速增長(zhǎng)，應(yīng)用模式日漸成熟。技術(shù)發(fā)展推動(dòng)智能傳感器誕生。
隨著物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)的興起，傳感器產(chǎn)業(yè)成為世界各國(guó)在高新技術(shù)發(fā)展中爭(zhēng)奪的一個(gè)重要領(lǐng)域。近年來(lái)我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)快速增長(zhǎng)，應(yīng)用模式也日漸成熟。但由于產(chǎn)業(yè)檔次偏低、技術(shù)創(chuàng)新能力較差，國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)低端過(guò)剩、中高端被國(guó)外壟斷的市場(chǎng)格局。傳感器技術(shù)發(fā)展滯后已掣肘國(guó)內(nèi)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的順利推進(jìn)。
以物聯(lián)網(wǎng)為例，在感知層、傳輸層和應(yīng)用層三個(gè)領(lǐng)域，傳輸層和應(yīng)用層主要利用計(jì)算機(jī)、通信以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，技術(shù)路徑比較成熟。而由傳感器系統(tǒng)構(gòu)成的感知層，主要為物聯(lián)網(wǎng)采集信息與數(shù)據(jù)，是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)?？梢哉f(shuō)傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的快慢決定物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
目前從材料、器件、系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)我國(guó)已形成較為完整的傳感器產(chǎn)業(yè)鏈。在網(wǎng)絡(luò)接口、傳感器與網(wǎng)絡(luò)通信融合、物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)等方面取得較大進(jìn)展。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(jìn)國(guó)外元件進(jìn)行加工，同質(zhì)化嚴(yán)重。而生產(chǎn)裝備落后、工藝不穩(wěn)定等造成產(chǎn)品指標(biāo)分散、穩(wěn)定性差。模仿產(chǎn)品在敏捷度方面也不盡如人意。在相對(duì)研發(fā)突出的領(lǐng)域，卻忽略了工業(yè)化基礎(chǔ)性開(kāi)發(fā)，商品化開(kāi)發(fā)嚴(yán)重滯后。
資料顯示，目前我國(guó)傳感器產(chǎn)品約6000種左右，而國(guó)外已達(dá)20000多個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。中高端傳感器進(jìn)口占比達(dá)80%，傳感器芯片進(jìn)口更是達(dá)90%，國(guó)產(chǎn)化缺口巨大。其中數(shù)字化、智能化、微型化等高新技術(shù)產(chǎn)品嚴(yán)重短缺。國(guó)家重大裝備所需高端產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。而涉及國(guó)家安全和重大工程所需的傳感器及智能化儀器儀表，國(guó)外對(duì)我國(guó)往往采取限制。
傳感器產(chǎn)業(yè)部分領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)凸顯
傳感器技術(shù)產(chǎn)業(yè)滲透性強(qiáng)，其發(fā)展滯后局面已經(jīng)對(duì)我國(guó)新興產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)形成制約。由于我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)總體實(shí)力仍處于弱勢(shì)，短時(shí)間內(nèi)尋求全面突破恐不現(xiàn)實(shí)。因此，發(fā)展傳感器產(chǎn)業(yè)應(yīng)首先爭(zhēng)取在局部形成突破，掌握一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，通過(guò)這些關(guān)鍵性領(lǐng)域突破的輻射帶動(dòng)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步。
事實(shí)上，我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)在某些領(lǐng)域已形成優(yōu)勢(shì)。先施科技、遠(yuǎn)望谷等企業(yè)在超高射頻RFID產(chǎn)品領(lǐng)域占據(jù)國(guó)內(nèi)90%的市場(chǎng)份額。根據(jù)湘財(cái)證券研究報(bào)告，漢威電子氣體傳感器國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率也高達(dá)60%，氣體檢測(cè)儀器儀表市場(chǎng)占有率達(dá)9%。
在眾多應(yīng)用領(lǐng)域，傳感器雖然是不可或缺的關(guān)鍵器件，但它只能依附于大的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)而存在，在很多領(lǐng)域往往還需要量身定做，不少單個(gè)領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模并不大，因此企業(yè)不應(yīng)一味追求規(guī)模。
其次，傳感器產(chǎn)品研發(fā)周期長(zhǎng)，資金前期投入大。而國(guó)內(nèi)企業(yè)普遍規(guī)模偏小、技術(shù)力量薄弱，不少企業(yè)憑借自己的科研力量研究出來(lái)的成果常常落后于世界網(wǎng)先進(jìn)水平，有些甚至還沒(méi)有開(kāi)始應(yīng)用就被更先進(jìn)的技術(shù)所替代而遭淘汰。為此，在加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)和激勵(lì)、積極吸引社會(huì)資本投入的同時(shí)，還應(yīng)該通過(guò)財(cái)政支持，在關(guān)鍵共性領(lǐng)域搭建公共技術(shù)平臺(tái)。
此外，在某些領(lǐng)域我國(guó)傳感器技術(shù)及研發(fā)在國(guó)際上并不落后，在一些高精尖如航空航天領(lǐng)域甚至還領(lǐng)先世界，但產(chǎn)業(yè)化方面比較薄弱，產(chǎn)品由于價(jià)格高而喪失競(jìng)爭(zhēng)力，亟待實(shí)現(xiàn)低成本商業(yè)化。傳感器是多種高技術(shù)的集合產(chǎn)物，具有技術(shù)密集，制造工藝多樣性、邊緣性、綜合性等特征，產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)涉及面廣。當(dāng)前，應(yīng)以國(guó)家大力推進(jìn)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)為契機(jī)，圍繞經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型對(duì)傳感器的需求，形成資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟，完善行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，為產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造條件。
智能傳感器
智能傳感器是什么傳感器，有什么樣的功能特點(diǎn)呢，智能傳感器是通過(guò)模擬人的感官和大腦的協(xié)調(diào)工作而提出來(lái)的，對(duì)于它的功能特點(diǎn)，我們看一下詳細(xì)的介紹。
1.復(fù)合敏感功能----我們觀察周圍的自然現(xiàn)象，常見(jiàn)的信號(hào)有聲、光、電、熱、力、化學(xué)等。敏感元件測(cè)量一般通過(guò)兩種方式：直接和間接的測(cè)量。而智能傳感器具有復(fù)合功能，能夠同時(shí)測(cè)量多種物理量和化學(xué)量，給出能夠較全面反映物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的信息。
2.自補(bǔ)償和計(jì)算功能----多年來(lái)從事傳感器研制的工程技術(shù)人員一直為傳感器的溫度漂移和輸出非線性作大量的補(bǔ)償工作，但都沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。而智能傳感器的自補(bǔ)償和計(jì)算功能為傳感器的溫度漂移和非線性補(bǔ)償開(kāi)辟了新的道路。這樣，放寬傳感器加工精密度要求，只要能保證傳感器的重復(fù)性好，利用微處理器對(duì)測(cè)試的信號(hào)通過(guò)軟件計(jì)算，采用多次擬合和差值計(jì)算方法對(duì)漂移和非線性進(jìn)行補(bǔ)償，從而能獲得較精確的測(cè)量結(jié)果。
3.自檢、自校、自診斷功能----普通傳感器需要定期檢驗(yàn)和標(biāo)定，以保證它在正常使用時(shí)足夠的準(zhǔn)確度，這些工作一般要求將傳感器從使用現(xiàn)場(chǎng)拆卸送到實(shí)驗(yàn)室或檢驗(yàn)部門進(jìn)行。
對(duì)于在線測(cè)量傳感器出現(xiàn)異常則不能及時(shí)診斷。采用智能傳感器情況則大有改觀，首先自診斷功能在電源接通時(shí)進(jìn)行自檢，診斷測(cè)試以確定組件有無(wú)故障。其次根據(jù)使用時(shí)間可以在線進(jìn)行校正，微處理器利用存在EPROM內(nèi)的計(jì)量特性數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比校對(duì)。
4.信息存儲(chǔ)和傳輸----隨著全智能集散控制系統(tǒng)(Smart Distributed System)的飛速發(fā)展，對(duì)智能單元要求具備通信功能，用通信網(wǎng)絡(luò)以數(shù)字形式進(jìn)行雙向通信，這也是智能傳感器關(guān)鍵標(biāo)志之一。智能傳感器通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸或接收指令來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。如增益的設(shè)置、補(bǔ)償參數(shù)的設(shè)置、內(nèi)檢參數(shù)設(shè)置、測(cè)試數(shù)據(jù)輸出等。
5.智能傳感器的集成化----由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展使得傳感器與相應(yīng)的電路都集成到同一芯片上，而這種具有某些智能功能的傳感器叫作集成智能傳感器集成智能傳感器的功能有三個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：較高信噪比：傳感器的弱信號(hào)先經(jīng)集成電路信號(hào)放大后再遠(yuǎn)距離傳送，就可大大改進(jìn)信噪比。改善性能：由于傳感器與電路集成于同一芯片上，對(duì)于傳感器的零漂、溫漂和零位可以通過(guò)自校單元定期自動(dòng)校準(zhǔn)，又可以采用適當(dāng)?shù)姆答伔绞礁纳苽鞲衅鞯念l響。信號(hào)規(guī)一化：傳感器的模擬信號(hào)通過(guò)程控放大器進(jìn)行規(guī)一化，又通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，微處理器按數(shù)字傳輸?shù)膸追N形式進(jìn)行數(shù)字規(guī)一化，如串行、并行、頻率、相位和脈沖等。
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