郭文一

內(nèi)蒙古烏蘭察布職業(yè)學院中專部

關于傳感器技術的發(fā)展和應用研究

郭文一

內(nèi)蒙古烏蘭察布職業(yè)學院中專部

傳感器技術是現(xiàn)階段科技中極具發(fā)展?jié)摿Φ膽茫F(xiàn)階段的傳感器廣泛技術應用于城市建設、醫(yī)療等各個專業(yè)。本文先簡述了傳感器的發(fā)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(fā)展中面臨的問題，以及傳感器發(fā)展的趨勢。

傳感器；應用；發(fā)展；概述；現(xiàn)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(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。這就預示著現(xiàn)代傳感器技術會有很大的發(fā)展前景和發(fā)展空間。

一、我國傳感器技術發(fā)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(fā)展階段，在某些專業(yè)中，傳感器技術應用還不算成熟。但是目前我國已經(jīng)形成了研發(fā)、設計、制造、生產(chǎn)、應用的完整產(chǎn)業(yè)鏈。某些專業(yè)的傳感器技術已經(jīng)在國際上確立了一定的地位，但是隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，傳感器技術還不能適應我國的快速發(fā)展，新型傳感器技術在我國發(fā)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(yōu)點。隨著光電科技的進一步普及，光電傳感器將會在各類監(jiān)測系統(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理是：傳感器的光電元件將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。這種轉(zhuǎn)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(xiàn)階段的生物傳感器主要分為兩個部分，一是生物功能物質(zhì)分子地識別；二是生物物質(zhì)分子地轉(zhuǎn)換。例如：當生物傳感器的偽裝“膜”與被測物質(zhì)相互接觸時，膜上的活性物質(zhì)就會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)生共價反應，膜的通透性發(fā)生了改變，從而進行了一系列的電化學反應，將生物信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，這就實現(xiàn)了生物傳感器的轉(zhuǎn)換功能。

三、現(xiàn)階段傳感器技術發(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，由于現(xiàn)實生活中的信號干擾較強，傳感器基本無法實現(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，將會是阻礙傳感器技術發(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方面，一是傳感器節(jié)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(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的計算能力和信息處理能力。但是他們的轉(zhuǎn)換方式過于復雜，一旦進行數(shù)據(jù)傳播，就會產(chǎn)生大量無用數(shù)據(jù)。因此，現(xiàn)階段的研究難點主要集中在提高傳感器的數(shù)據(jù)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(wǎng)絡，這樣才能實現(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(fā)展中將會面臨的主要問題。

四、傳感器發(fā)展趨勢

1、新材料為基礎開發(fā)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(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(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可以實現(xiàn)兩種功能，一是由一種檢測信號變?yōu)闄z測多種參數(shù)、多種維度的圖像信號，同時還能夠加入時間控制器來實現(xiàn)更多操作功能；二是將單一的信號進行轉(zhuǎn)換，研發(fā)成計算、擴大、補償?shù)绕渌δ艿膫鞲衅鳌Ｊ褂谩耙黄鞫嗄堋敝圃斓膫鞲衅鞑粌H節(jié)約了經(jīng)濟成本，還提高了傳感器的工作效率。

3、實現(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?，F(xiàn)階段我們可以利用集成電路微小化的經(jīng)驗，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，從而減少對環(huán)境地污染。這種方式在現(xiàn)階段的傳感器市場中已經(jīng)取得了極大的經(jīng)濟效益，不僅增強了傳感器的市場潛力，也保護了自然環(huán)境。

4、基于無線網(wǎng)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(wǎng)絡結合的機會。無線傳感器是傳感器技術發(fā)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(wǎng)絡相結合，形成微型無線傳感器，這基本實現(xiàn)了人工智能、無線網(wǎng)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(huán)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(fā)展?jié)摿Φ目茖W技術，也是當前各個國家大力發(fā)展的技術之一，其發(fā)展空間是不可估量的。值得一提的是，我國在傳感器地研發(fā)上還遠不如發(fā)達國家。因此，我國在研發(fā)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(fā)，這才有助于我國形成規(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)學院中專部。