浅谈传感器在社会中的定义现状与发展趋势

  • 学术交流
  • 2025年04月26日
  • 在信息时代的浪潮中,微型化与智能化已成为技术发展的主流趋势。为了应对日益增长的信息量和处理能力要求,对传感器性能指标(如精确性、可靠性、灵敏度等)的要求也越来越严格。此外,随着计算机辅助设计(CAD)技术和微机电系统(MEMS)技术的进步,传感器正在实现向更小、更轻、更快和更高灵敏方向的转变。 1.1 传感器微型化 近年来,由于计算机辅助设计(CAD)技术和微机电系统(MEMS)技术的大力发展

浅谈传感器在社会中的定义现状与发展趋势

在信息时代的浪潮中,微型化与智能化已成为技术发展的主流趋势。为了应对日益增长的信息量和处理能力要求,对传感器性能指标(如精确性、可靠性、灵敏度等)的要求也越来越严格。此外,随着计算机辅助设计(CAD)技术和微机电系统(MEMS)技术的进步,传感器正在实现向更小、更轻、更快和更高灵敏方向的转变。

1.1 传感器微型化

近年来,由于计算机辅助设计(CAD)技术和微机电系统(MEMS)技术的大力发展,大多数传感器已经从传统结构化生产转向模拟式工程化设计。这一转变极大地推动了传感器系统以更快速度向着能够满足科技发展需求的微型化方向发展。MEMS研究始于20世纪60年代,其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科,是一个极具前景的新兴研究领域。

经过几十年的发展,尤其是最近十多年的深入探索,MEMS技术已经显示出了巨大的生命力。此项技术有效采用将信息系统的微型化、高级功能化提高到了一个新的水平。在当前条件下,可以通过微切削加工制造出具有不同层次3D结构的小巧体积,从而生产出体积非常小但功能强大的新型微型传感器,如毒气或离子检测用的硅基敏感元件,它们已经广泛应用于不同的领域。

1.2 微型传感器现状

目前,这些高性能的小巧传感器被广泛应用于航空航天探测设备、中远距离探测系统以及医疗设备中的信号探测部分。它们可以用来测量各种物理量,如位移速度加速度压力应力应变声光电磁热PH值离子浓度生物分子浓度等。由于其体积小重量轻反应快速且成本低,这些高性能的小巧传发现在替代了原有的大体积弱功能产品,并逐渐成为各个行业不可或缺的一部分。

2 智能化

智能化过程中产生了一种新的类型称为智能版本—Smart Sensor,它在20世纪80年代末出现并迅速受到科研界普遍关注特别是在分布式实时监控网络监控数据分析方面有显著影响。

2.1 智能版本特点

智能版本不仅拥有主版本,还配备有辅助版本及硬件设备,其中主版本通常用于捕捉所需参数,而辅助版本则用于校正误差;硬件则负责信号放大处理存储并与计算机通信联络。这类仪表不仅能够完成单一任务,而且还能进行逻辑思考结论判断,有优点如下:

能够自我诊断校准,当工作环境接近极限时发出警告信号并提供相关诊断信息。

能够完成混合测量拓宽应用领域。

能够实时处理大量数据并根据需要存储,以备后续查询。

具有数字通信接口直接与计算机交流管理程序简单方便远程控制发送给用户等。

2.2 智能版本开发现状

目前,在霍尼韦尔公司ST3000系列全智能变送仪斯特曼公司二维加速度试验装置及其它含MCU单片集成压力试验装置固态图像试验装置SSIS等典型产品得到了广泛认可。此外基于模糊理论神经网络智慧改造在不断推进中取得显著成效。而尽管所有这些都是数字形式,但仍然使用4~20mA标准模拟信号进行通信协议标准争取推行通用数字总线四通讯协议解决方案;不过当前主要依赖HART高速地址寻址总线寻址通信协议结合模拟数字兼容性保证通用性。

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