郭文一

內(nèi)蒙古烏蘭察布職業(yè)學(xué)院中專部

關(guān)于傳感器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用研究

郭文一

內(nèi)蒙古烏蘭察布職業(yè)學(xué)院中專部

傳感器技術(shù)是現(xiàn)階段科技中極具發(fā)展?jié)摿Φ膽?yīng)用，現(xiàn)階段的傳感器廣泛技術(shù)應(yīng)用于城市建設(shè)、醫(yī)療等各個(gè)專業(yè)。本文先簡(jiǎn)述了傳感器的發(fā)展歷程，并介紹了新型傳感器技術(shù)的應(yīng)用，并在文章的后半部分簡(jiǎn)述了傳感器在今后發(fā)展中面臨的問題，以及傳感器發(fā)展的趨勢(shì)。

傳感器；應(yīng)用；發(fā)展；概述；現(xiàn)狀；問題

引言

21世紀(jì)是信息大爆炸時(shí)代，在這個(gè)時(shí)代，人們主要依靠接收和發(fā)送信息來獲得自己想要的物質(zhì)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(xiàn)代科技中的中樞系統(tǒng)，有著不可替代的地位。這就預(yù)示著現(xiàn)代傳感器技術(shù)會(huì)有很大的發(fā)展前景和發(fā)展空間。

一、我國(guó)傳感器技術(shù)發(fā)展概述

我國(guó)研制傳感器技術(shù)的時(shí)間并不長(zhǎng)，可以說我國(guó)的傳感器技術(shù)還處在發(fā)展階段，在某些專業(yè)中，傳感器技術(shù)應(yīng)用還不算成熟。但是目前我國(guó)已經(jīng)形成了研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)、應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈。某些專業(yè)的傳感器技術(shù)已經(jīng)在國(guó)際上確立了一定的地位，但是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，傳感器技術(shù)還不能適應(yīng)我國(guó)的快速發(fā)展，新型傳感器技術(shù)在我國(guó)發(fā)展還會(huì)面臨很大問題。

二、新型傳感器技術(shù)應(yīng)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(jìn)行信息傳播。該類型的傳感器具有反應(yīng)快、非接觸的優(yōu)點(diǎn)。隨著光電科技的進(jìn)一步普及，光電傳感器將會(huì)在各類監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中大放異彩，尤其是在非接觸傳感器中占據(jù)著不可一世的地位。

光電傳感器工作的機(jī)理是：傳感器的光電元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。這種轉(zhuǎn)換方式不僅提高了信息的傳播速度，還能增強(qiáng)了信息抗干擾能力。除此之外，光電傳感器還能對(duì)光信息進(jìn)行捕捉、放大和輸出。

2、生物傳感器

現(xiàn)階段的生物傳感器主要分為兩個(gè)部分，一是生物功能物質(zhì)分子地識(shí)別；二是生物物質(zhì)分子地轉(zhuǎn)換。例如：當(dāng)生物傳感器的偽裝“膜”與被測(cè)物質(zhì)相互接觸時(shí)，膜上的活性物質(zhì)就會(huì)選擇較為合適的分子與接觸物質(zhì)相互作用，從而使得傳感器具有識(shí)別作用；而轉(zhuǎn)換作用則是由于傳感器的膜與外界發(fā)生共價(jià)反應(yīng)，膜的通透性發(fā)生了改變，從而進(jìn)行了一系列的電化學(xué)反應(yīng)，將生物信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，這就實(shí)現(xiàn)了生物傳感器的轉(zhuǎn)換功能。

三、現(xiàn)階段傳感器技術(shù)發(fā)展面臨的問題

1、通信受限

現(xiàn)階段傳感器所使用的通信協(xié)議主要是基于ZIG-BEE協(xié)議來進(jìn)行日常工作，使用該協(xié)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(chǔ)，由于現(xiàn)實(shí)生活中的信號(hào)干擾較強(qiáng)，傳感器基本無法實(shí)現(xiàn)無線距離信息傳輸功能。一旦傳感器遭遇惡劣的天氣環(huán)境、復(fù)雜的地形、不良的通信環(huán)境，那么傳感器將無法正常工作。通信受限，將會(huì)是阻礙傳感器技術(shù)發(fā)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(yán)重影響著傳感器的民用普及。在今后的發(fā)展中，傳感器電量地研究主要包括兩個(gè)方面，一是傳感器節(jié)能技術(shù)地研究；二是傳感器新型電池地研究。

3、傳感器計(jì)算能力有限

傳感器今后的發(fā)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(qiáng)的計(jì)算能力和信息處理能力。但是他們的轉(zhuǎn)換方式過于復(fù)雜，一旦進(jìn)行數(shù)據(jù)傳播，就會(huì)產(chǎn)生大量無用數(shù)據(jù)。因此，現(xiàn)階段的研究難點(diǎn)主要集中在提高傳感器的數(shù)據(jù)處理上。

4、維護(hù)難度高

傳感器在工作時(shí)不是單一個(gè)體進(jìn)行工作，而是群體性工作。單個(gè)傳感器組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這樣才能實(shí)現(xiàn)基本的工作。但是隨著傳感器數(shù)量增多，傳感器的后期維護(hù)工作也變得更為困難。這不僅需要強(qiáng)大的硬件支持，還需要傳感器有著極強(qiáng)的適應(yīng)性和修復(fù)功能。這也是傳感器在今后發(fā)展中將會(huì)面臨的主要問題。

四、傳感器發(fā)展趨勢(shì)

1、新材料為基礎(chǔ)開發(fā)新型傳感器

隨著納米材料和光導(dǎo)纖維材料地廣泛應(yīng)用，傳感器技術(shù)與人工智能材料相結(jié)合，將會(huì)為傳感器發(fā)展打造更有潛力的發(fā)展前景。人工智能材料具有高敏感度，它能夠感知環(huán)境中的細(xì)微變化，同時(shí)該種材料與傳感器技術(shù)結(jié)合之后還具有識(shí)別、判斷、處理等功能，能夠按照設(shè)計(jì)者的要求自動(dòng)發(fā)出、接收信息。

2、集成化多功能傳感器地研發(fā)

集成化傳感器也是傳感器技術(shù)今后發(fā)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(shù)可以實(shí)現(xiàn)兩種功能，一是由一種檢測(cè)信號(hào)變?yōu)闄z測(cè)多種參數(shù)、多種維度的圖像信號(hào)，同時(shí)還能夠加入時(shí)間控制器來實(shí)現(xiàn)更多操作功能；二是將單一的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，研發(fā)成計(jì)算、擴(kuò)大、補(bǔ)償?shù)绕渌δ艿膫鞲衅?。使用“一器多能”制造的傳感器不僅節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，還提高了傳感器的工作效率。

3、實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)與元器件微小化

微型化、微小化是今后傳感器元件發(fā)展的主要趨勢(shì)?，F(xiàn)階段我們可以利用集成電路微小化的經(jīng)驗(yàn)，將某些傳感器的硬件系統(tǒng)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(zhì)量還能降低傳感器地研制成本，減少碳排放，從而減少對(duì)環(huán)境地污染。這種方式在現(xiàn)階段的傳感器市場(chǎng)中已經(jīng)取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益，不僅增強(qiáng)了傳感器的市場(chǎng)潛力，也保護(hù)了自然環(huán)境。

4、基于無線網(wǎng)絡(luò)的新型傳感器

信息時(shí)代地到來，傳感器技術(shù)當(dāng)然不會(huì)放過與無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的機(jī)會(huì)。無線傳感器是傳感器技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)方向，無線傳感器具有無線通信能力和計(jì)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(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，形成微型無線傳感器，這基本實(shí)現(xiàn)了人工智能、無線網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制多門科學(xué)相交叉的綜合傳感器技術(shù)。這種類型的傳感器可以適應(yīng)各種復(fù)雜的工作環(huán)境，為使用者提供最大限度地幫助。

結(jié)語

總而言之，傳感器是進(jìn)入21世紀(jì)以來最具發(fā)展?jié)摿Φ目茖W(xué)技術(shù)，也是當(dāng)前各個(gè)國(guó)家大力發(fā)展的技術(shù)之一，其發(fā)展空間是不可估量的。值得一提的是，我國(guó)在傳感器地研發(fā)上還遠(yuǎn)不如發(fā)達(dá)國(guó)家。因此，我國(guó)在研發(fā)傳感器時(shí)應(yīng)該更注重基礎(chǔ)技術(shù)地研究，不能好高騖遠(yuǎn)，應(yīng)該一切從實(shí)際出發(fā)，這才有助于我國(guó)形成規(guī)?；膫鞲衅鳟a(chǎn)業(yè)鏈。

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郭文一（1981-），女，內(nèi)蒙古烏蘭察布市，本科，講師，內(nèi)蒙古烏蘭察布職業(yè)學(xué)院中專部。