關于傳感器技術的發展和應用研究

郭文一

內蒙古烏蘭察布職業學院中專部

關于傳感器技術的發展和應用研究

郭文一

內蒙古烏蘭察布職業學院中專部

傳感器技術是現階段科技中極具發展潛力的應用，現階段的傳感器廣泛技術應用于城市建設、醫療等各個專業。本文先簡述了傳感器的發展歷程，并介紹了新型傳感器技術的應用，并在文章的后半部分簡述了傳感器在今后發展中面臨的問題，以及傳感器發展的趨勢。

傳感器；應用；發展；概述；現狀；問題

引言

21世紀是信息大爆炸時代，在這個時代，人們主要依靠接收和發送信息來獲得自己想要的物質或者利益。而傳感器則是以獲取自然信息為主要手段，傳感器是現代科技中的中樞系統，有著不可替代的地位。這就預示著現代傳感器技術會有很大的發展前景和發展空間。

一、我國傳感器技術發展概述

我國研制傳感器技術的時間并不長，可以說我國的傳感器技術還處在發展階段，在某些專業中，傳感器技術應用還不算成熟。但是目前我國已經形成了研發、設計、制造、生產、應用的完整產業鏈。某些專業的傳感器技術已經在國際上確立了一定的地位，但是隨著我國經濟快速發展，傳感器技術還不能適應我國的快速發展，新型傳感器技術在我國發展還會面臨很大問題。

二、新型傳感器技術應用介紹

1、光電傳感器

光電傳感器就是以光為傳播媒介，利用光進行信息傳播。該類型的傳感器具有反應快、非接觸的優點。隨著光電科技的進一步普及，光電傳感器將會在各類監測系統中大放異彩，尤其是在非接觸傳感器中占據著不可一世的地位。

光電傳感器工作的機理是：傳感器的光電元件將光信號轉變為電信號。這種轉換方式不僅提高了信息的傳播速度，還能增強了信息抗干擾能力。除此之外，光電傳感器還能對光信息進行捕捉、放大和輸出。

2、生物傳感器

現階段的生物傳感器主要分為兩個部分，一是生物功能物質分子地識別；二是生物物質分子地轉換。例如：當生物傳感器的偽裝“膜”與被測物質相互接觸時，膜上的活性物質就會選擇較為合適的分子與接觸物質相互作用，從而使得傳感器具有識別作用；而轉換作用則是由于傳感器的膜與外界發生共價反應，膜的通透性發生了改變，從而進行了一系列的電化學反應，將生物信號轉變為電信號，這就實現了生物傳感器的轉換功能。

三、現階段傳感器技術發展面臨的問題

1、通信受限

現階段傳感器所使用的通信協議主要是基于ZIG-BEE協議來進行日常工作，使用該協議的傳感器雖然支持無線距離通信功能，但是這種功能只是基于理論基礎，由于現實生活中的信號干擾較強，傳感器基本無法實現無線距離信息傳輸功能。一旦傳感器遭遇惡劣的天氣環境、復雜的地形、不良的通信環境，那么傳感器將無法正常工作。通信受限，將會是阻礙傳感器技術發展的主要問題之一。

2、傳感器電量有限

傳感器所攜帶的電量是有限的，有限的電量嚴重影響著傳感器的民用普及。在今后的發展中，傳感器電量地研究主要包括兩個方面，一是傳感器節能技術地研究；二是傳感器新型電池地研究。

3、傳感器計算能力有限

傳感器今后的發展方向無疑是走微小型路線。而嵌入式處理器則滿足了傳感器微小型的需求，嵌入式處理器具有較強的計算能力和信息處理能力。但是他們的轉換方式過于復雜，一旦進行數據傳播，就會產生大量無用數據。因此，現階段的研究難點主要集中在提高傳感器的數據處理上。

4、維護難度高

傳感器在工作時不是單一個體進行工作，而是群體性工作。單個傳感器組成一個網絡，這樣才能實現基本的工作。但是隨著傳感器數量增多，傳感器的后期維護工作也變得更為困難。這不僅需要強大的硬件支持，還需要傳感器有著極強的適應性和修復功能。這也是傳感器在今后發展中將會面臨的主要問題。

四、傳感器發展趨勢

1、新材料為基礎開發新型傳感器

隨著納米材料和光導纖維材料地廣泛應用，傳感器技術與人工智能材料相結合，將會為傳感器發展打造更有潛力的發展前景。人工智能材料具有高敏感度，它能夠感知環境中的細微變化，同時該種材料與傳感器技術結合之后還具有識別、判斷、處理等功能，能夠按照設計者的要求自動發出、接收信息。

2、集成化多功能傳感器地研發

集成化傳感器也是傳感器技術今后發展的方向之一。那么何謂集成化呢？集成化是傳感器同一功能的元件并列以及功能上的一體化。這種新型傳感器技術可以實現兩種功能，一是由一種檢測信號變為檢測多種參數、多種維度的圖像信號，同時還能夠加入時間控制器來實現更多操作功能；二是將單一的信號進行轉換，研發成計算、擴大、補償等其他功能的傳感器。使用“一器多能”制造的傳感器不僅節約了經濟成本，還提高了傳感器的工作效率。

3、實現硬件系統與元器件微小化

微型化、微小化是今后傳感器元件發展的主要趨勢。現階段我們可以利用集成電路微小化的經驗，將某些傳感器的硬件系統也微小化，這樣不僅能提高傳感器的工作效率、處理速度、工作質量還能降低傳感器地研制成本，減少碳排放，從而減少對環境地污染。這種方式在現階段的傳感器市場中已經取得了極大的經濟效益，不僅增強了傳感器的市場潛力，也保護了自然環境。

4、基于無線網絡的新型傳感器

信息時代地到來，傳感器技術當然不會放過與無線網絡結合的機會。無線傳感器是傳感器技術發展的另一個方向，無線傳感器具有無線通信能力和計算能力，這能夠滿足使用者的任何需求。將微型傳感器和無線網絡相結合，形成微型無線傳感器，這基本實現了人工智能、無線網絡、自動控制多門科學相交叉的綜合傳感器技術。這種類型的傳感器可以適應各種復雜的工作環境，為使用者提供最大限度地幫助。

結語

總而言之，傳感器是進入21世紀以來最具發展潛力的科學技術，也是當前各個國家大力發展的技術之一，其發展空間是不可估量的。值得一提的是，我國在傳感器地研發上還遠不如發達國家。因此，我國在研發傳感器時應該更注重基礎技術地研究，不能好高騖遠，應該一切從實際出發，這才有助于我國形成規模化的傳感器產業鏈。

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[2]李小玲.傳感器與檢測技術在機電一體化系統中的應用[J].現代電子技術,2013(01)：167-169.

[3]王愛玲,房亞民.電容傳感器寄生電容干擾的產生原因及消除方法[J].華北科技學院學報,2012(01)：156-157.

郭文一（1981-），女，內蒙古烏蘭察布市，本科，講師，內蒙古烏蘭察布職業學院中專部。