淺談微波傳感器及其檢測現狀

富佳棟 徐 倩 金偉斌 朱衛棟

（嘉興威凱檢測技術有限公司 嘉興 314000）

引言

伴隨著智能產品的普及與日趨成熟，作為智能產品中不可或缺的微波傳感器也體現出其不可或缺的地位，目前微波傳感器的使用量日益增多，但是其對應的檢測與認證方面還較為欠缺，本文旨在分析微波傳感器的應用情況以及提出當前檢測評價領域亟待解決的關鍵問題。目前對于微波傳感器檢測的研究還未深入，專門用于其檢測的標準也非常缺乏，但全國自動控制器標準已建立了傳感器小組來專門制定此類產品的標準，中國質量認證中心也發布了《傳感器技術規范》以填補傳感器在認證檢測行業的依據空白。但是目前已有的技術標準涵蓋的傳感器種類較少，僅有溫度、濕度、壓力等傳感器。本文進一步介紹了傳感器的發展和另外各類傳感器的用途來認識傳感器的種類和檢測現狀以及開發檢測認證的主要內容。

1 傳感器的發展歷程

1978 年，美國宇航局率先提出了傳感器的感念。1983 年第一個智能傳感器由美國霍尼韋爾公司開發出來，型號為ST3000 系列的智能壓力傳感器。1993 年電氣與電子工程師協會和美國國家技術標準局提出了智能傳感器接口標準。從2000 年開始，隨著微電子機械系統的廣泛運用，傳感器逐漸向智能化、微型化、集成化發展。2010 年以來，隨著智能傳感器系統標準體系架構的建立以及物聯網和智能制造的興起，智能傳感器也得到廣泛關注和迅猛發展。

2 微波傳感器的相關應用

家居安全：微波傳感器可以用來檢測門窗是否關閉以及房間內是否有人，是家庭安全系統的重要組成部分。它可以在安全系統發現非法侵入時及時提醒用戶，避免財產或人身安全受到威脅。同時，微波傳感器可以用來監測老人或兒童的活動軌跡，提供更為全面的老幼看護。

倉儲物流：微波傳感器可以用于貨物的測距、測速和測量貨物質量等方面。在物流行業中，微波傳感器可以對貨物進行高效、準確的檢測，提高了倉庫作業效率和準確性，降低了誤差率。

交通管理：微波傳感器可以用于交通流量監測、車輛與行人的安全管理等方面。在城市道路和高速公路上，微波傳感器可以被用作檢測行車速度、車輛密度和交通擁堵情況等方面的應用，從而使交通管理更加高效。

醫療診斷：微波傳感器可以用來實現無創性醫療診斷，如體內臟器疾病檢測和藥物治療效果評估等。它可以測量物體的尺寸、形狀和電磁特性等信息，為醫療人員提供重要的診斷依據。

雷達和通訊系統：微波傳感器也可以用來進行雷達和通訊系統中的應用。例如，雷達系統中的微波傳感器可以用來檢測飛行器的速度和方向，通訊系統中的微波傳感器可以用來檢測信道狀態和干擾噪聲等信息。

3 目前面臨的主要問題

歐美發達國家利用技術優勢壟斷了“高精尖”智能傳感器市場，在傳感器領域保持長期技術優勢，并且我國高端智能傳感器產業對進口依賴加大，高端智能傳感器自主制造能力無法滿足先進制造業的需求，我國智能傳感器產業鏈的一些工藝環節特別是關鍵工藝設備和設計IP 嚴重依賴進口，嚴重制約了我國制造業產業安全和自主可控，對我國實現制造大國向制造強國轉型的進程造成了嚴重影響。

4 我國對傳感器行業的支持

目前工業和信息化部、科技部、財政部、國家標準化管理委員會組織制定了《加快推進傳感器及智能化儀器儀表產業發展行動計劃》[1],提出到2025 年，傳感器及智能化儀器儀表產業整體水平跨入世界先進行列，產業形態實現由“生產型制造”向“服務型制造”的轉變。在國家政策的號召下，全國各省市也開始大力發展傳感器產業，并出臺了一系列扶持政策，推動當地產業的發展。如2019 年嘉善縣《關于加快智能傳感器產業發展的若干政策意見》指出，鼓勵符合智能傳感器產業發展方向的研發、檢測機構和研發總部落戶并給予補貼。2021 年山東省出臺的《山東省推動智能傳感器產業發展行動計劃（2021-2023 年）》鼓勵行業組織、科研院所等建設傳感器技術相關公共服務平臺，重點支持建設覆蓋智能傳感器設計、制造、封裝、測試、標準等公共服務平臺以協同產業鏈上下游發展。

5 微波傳感器檢測現狀

微波傳感器隨著智能產品的發展需求也越來越大，對其質量和性能要求也隨之增加，然爾與之相關的檢測要求和檢測標準卻并未完善，企業無法更好地證明其產品的優越性，被迫與市場上面的低端產品在同一標準中競爭，但失去價格優勢又沒有其他證明材料的優質產品自然失去了競爭力，導致了劣幣驅逐良幣，也不利于市場的發展。

目前國內關于傳感器的認證是由中國質量認證中心發布的自愿性認證，依據其發布的認證規則《電子電器用傳感器安全與性能認證規則》進行，下屬四份檢測標準:《電子電器用傳感器安全與性能 第一部分 通用要求》、《電子電器用傳感器安全與性能認證技術規范-濕度傳感器特 殊要求》、《電子電器用傳感器安全與性能認證技術規范-溫度傳感器特殊要求》、《電子電器用傳感器安全與性能認證技術規范-壓力傳感器特殊要求》進行,主要是對傳感器安規與環境適應性方面進行檢測認定。

在國家標準方面,目前對于微波傳感器的國家標準還在制定過程中,由全國家用自動控制器標準化技術委員會牽頭,歸屬于電自動控制器范疇,目前標準草案規定了硬件要求(如圖1、圖2、圖3、圖4)[2]，與軟件要求。主要檢測方面為發射天線水平方向角、發射天線垂直方向角、誤觸發次數以及電磁環境控制限值，主要是圍繞微波傳感器性能展開。

圖1 硬件電路形式

圖2 外置MCU 形式

圖3 微波芯片內置MCU 形式

圖4 微波芯片內置MCU 和天線形式

6 開發微波傳感器檢測的主要研究內容、目標，及關鍵科學問題

6.1 主要研究內容

1）開展“微波傳感器”系列檢測技術的研究，建立智能安全和性能評價技術方法，提取微波傳感器的靈敏度、精確度和響應速度等關鍵指標，模擬不同的應用場景，研究建立評定樣品要求、評定指標確定、試驗方案設計原則、有效使用期限計算方法等。

2）助力服務微波傳感器產業鏈上下游企業，為不同應用領域和使用環境的微波傳感器終端電子產品提供制定安全、性能等一系列測試方法，并最終形成技術規范。

3）建立完善的微波傳感器終端電子產品檢測條件，打造微波傳感器綜合檢測實驗室，為企業提供各類安全、性能等一系列測試服務。

4）提供相關自愿性認證或國際認證服務，為微波傳感器終端電子產品頒發一系列安全、性能等證書。

5）在微波傳感器應用層面，為企業提供技術咨詢、風險評估、失效分析等一系列服務

6.2 研究目標

1）對微波傳感器發展趨勢、微波傳感器應用領域等相關技術進行研究，編寫關于微波傳感）器技術規范及標準；

2）分析行業動態，了解微波傳感器應用技術需求，編制微波傳感器相關論文和專利；

3）基于微波傳感器行業技術需求，完善微波傳感器檢測能力，并編制相關測試規程，開展相應認證。

6.3 擬解決的關鍵問題及技術路線

通過市場調研，了解微波傳感器應用需求及存在技術疑難點，集中在于產品測準、產品精度不一致的等問題，基于企業在生產端和應用端所遇到的實際產品技術問題，擬編制微波傳感器檢測技術路線圖并通過試驗驗證。按照測量對象可以將傳感器分為檢測光、放射線、聲信號、磁信號、力、位置信息、溫度、濕度、溶液流量流速等類型的傳感器。開展微波傳感器檢測技術的研究分析，形成微波傳感器合格評定測試方法與合格評定技術規范。

7 結論

開發微波智能傳感器的測試規范與檢測能力，應充分考慮現有產品的使用要求和發展，堅持與產品的協調一致，依據客觀性、規范性、針對性、可操作性且相對嚴格的基本原則，結合智能傳感器的特點，確保技術指標合理，并具有較強的可操作性。為智能傳感器產品功能性、可靠性提供技術支持和檢測依據，促進智能傳感器規范化生產、建設和監管。相信隨著各類國家標準、行業標準的陸續出臺，可以做到各類微波傳感器都有標可依，將微波傳感器市場進行一次洗牌，做到優勝劣汰。