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傳感器竟這么重要？現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)沒了它可不行
文章出處：網(wǎng)絡(luò)人氣：發(fā)表時(shí)間：2018-07-23 09:10:10
1、新品相繼推出
如今，“沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)”已然成為全世界公認(rèn)的觀點(diǎn)，各國將傳感器提到了較高的位置，在發(fā)展傳感器產(chǎn)業(yè)方面任誰也不想落后于人。
中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院與英國班戈大學(xué)等合作，成功研制出首個(gè)基于黑磷的光纖化學(xué)傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬離子的超靈敏檢測(cè)。據(jù)悉，這是該研究團(tuán)隊(duì)首次將黑鱗和傾斜光纖光柵相結(jié)合，新型的超靈敏化學(xué)傳感器由此誕生。黑磷新型光纖傳感器的成功研發(fā)，將為化學(xué)和生物傳感提供一個(gè)優(yōu)越的光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)，從而推動(dòng)黑磷化學(xué)生物傳感器的應(yīng)用研究進(jìn)程。
在中科院研究成果公之于眾的同時(shí)，韓國科學(xué)技術(shù)研究院也有了新收獲。韓國科學(xué)技術(shù)研究院聯(lián)合延世大學(xué)利用二維二硒化鎢納米單芯片和一維氧化鋅氧化物半導(dǎo)體納米線的混合維空間雙層結(jié)構(gòu)，開發(fā)了可以感知從紫外線到近紅外線光的光電二極管器件。
該研究結(jié)果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)雜志《先進(jìn)功能材料》上。研究組使用的二維元件具有光回應(yīng)性能強(qiáng)、洞遷移率高的特性，是P型半導(dǎo)體元件。一維氧化鋅納米線是目前最好的一維納米半導(dǎo)體之一，具有電子遷移率高的特性，有望應(yīng)用于高性能電子元件N型半導(dǎo)體元件。將一維二維混合后形成了混合維空間雙層結(jié)構(gòu)（PN型），研制出光電二極管元件。
研究組表示，該研究成功實(shí)現(xiàn)了二維圖像，今后有望廣泛應(yīng)用于新一代圖像傳感器元件。
曼徹斯特大學(xué)的研究人員近日已經(jīng)設(shè)計(jì)出嵌入射頻識(shí)別系統(tǒng)的石墨烯傳感器，它將有可能徹底改變物聯(lián)網(wǎng)。這種新的開發(fā)可以提供各種應(yīng)用，如對(duì)于對(duì)濕度、食品安全、保健和核廢料十分敏感的制造工藝實(shí)現(xiàn)無電池智能無線監(jiān)控。
此外，像牛津大學(xué)也研發(fā)出新型智能MOF光子傳感器；德國則研制出一種量子傳感器，可以用于微磁場(chǎng)中。
2、主要應(yīng)用
智能傳感器已廣泛應(yīng)用于航天、航空、國防、科技和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域中。例如，它在機(jī)器人領(lǐng)域中有著廣闊應(yīng)用前景，智能傳感器使機(jī)器人具有類人的五官和大腦功能，可感知各種現(xiàn)象，完成各種動(dòng)作。
在工業(yè)生產(chǎn)中，利用傳統(tǒng)的傳感器無法對(duì)某些產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)（例如，黏度、硬度、表面光潔度、成分、顏色及味道等）進(jìn)行快速直接測(cè)量并在線控制。而利用智能傳感器可直接測(cè)量與產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)有函數(shù)關(guān)系的生產(chǎn)過程中的某些量（如溫度、壓力、流量等），利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或?qū)＜蚁到y(tǒng)技術(shù)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，可推斷出產(chǎn)品的質(zhì)量。
隨著傳感器產(chǎn)品與技術(shù)的深入發(fā)展與不斷突破，傳感器應(yīng)用市場(chǎng)持續(xù)深化。其中，指紋識(shí)別與自動(dòng)駕駛領(lǐng)域一直被業(yè)界看好，而機(jī)器人以及醫(yī)療行業(yè)或許將成為未來傳感器發(fā)展的新興沃土。
具體來看，在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，由于汽車車體本身空間有限，普通的傳感器顯然難以滿足時(shí)代提出的新需求，這時(shí)候智能傳感器的優(yōu)勢(shì)便凸顯出來。相較于傳統(tǒng)傳感器，智能傳感器不僅可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集，而且能將成本控制在一定范圍內(nèi)。另外，其自動(dòng)化能力以及多樣化功能也為智能傳感器加分不少。
例如谷歌汽車，除了激光掃描儀用到傳感器之外，攝像頭、雷達(dá)、慣性等部件／系統(tǒng)也都使用了傳感器技術(shù)。目前，比較常見的用于自動(dòng)駕駛汽車上的傳感器有激光雷達(dá)、圖像傳感器、毫米波雷達(dá)等。
自動(dòng)駕駛只是傳感器應(yīng)用場(chǎng)景之一，另一大被看好的應(yīng)用市場(chǎng)便是指紋識(shí)別。近兩年，智能手機(jī)的發(fā)展速度十分迅猛，而搭載指紋識(shí)別已經(jīng)成為眾品牌智能手機(jī)的必備功能。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2016年指紋傳感器直逼7億個(gè)，復(fù)合年均增長率超133％。
隨著智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、智能門鎖等搭載指紋識(shí)別的智能化產(chǎn)品的持續(xù)發(fā)展，指紋傳感器市場(chǎng)將迎來更光明的發(fā)展前景。
3、多項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
規(guī)范市場(chǎng)秩序是產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要保障，傳感器市場(chǎng)也不例外。在現(xiàn)有人才、市場(chǎng)、技術(shù)等基礎(chǔ)資源之上，要想加快傳感器發(fā)展進(jìn)程，利好政策的出臺(tái)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定必不可少。
在過去幾年中，有關(guān)傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策不勝枚舉。比如2011年中國電子元件協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國電子元件“十二五”規(guī)劃》；在2012年工信部頒布的《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”規(guī)劃》中也重點(diǎn)提到了發(fā)展微型和智能傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)工作。
2015年，“中國制造2025”戰(zhàn)略也再次提及，為傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向；后在2016年7月，《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》出臺(tái)，強(qiáng)調(diào)新型傳感器的研發(fā)創(chuàng)新。
進(jìn)入2018年，系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將繼續(xù)為傳感器行業(yè)“保駕護(hù)航”。于2017年，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)了203項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)和10項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)外文版。據(jù)悉，這些新標(biāo)準(zhǔn)將于2018年實(shí)施，其中涉及多項(xiàng)儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)，包括智能傳感器、智能記錄儀表、智能流量儀表等。
隨著多項(xiàng)新國家標(biāo)準(zhǔn)的落地，傳感器產(chǎn)業(yè)將迎來一個(gè)新的成長時(shí)代，除了智能化、數(shù)字化等發(fā)展趨勢(shì)外，標(biāo)準(zhǔn)化或許將成為傳感器發(fā)展的標(biāo)簽之一。
產(chǎn)品／技術(shù)的突破性進(jìn)展，應(yīng)用場(chǎng)景的持續(xù)深入，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)出臺(tái)，上下游市場(chǎng)需求的不斷提升，都推動(dòng)著傳感器產(chǎn)業(yè)日益走向成熟，這或許就是智能傳感器被稱為21世界極具影響力的高新技術(shù)的原因。
4、產(chǎn)業(yè)鏈
智能傳感器是具有信息處理功能的傳感器，其最大的價(jià)值就是將傳感器的信號(hào)檢測(cè)功能與微處理器的信號(hào)處理功能有機(jī)地融合在一起。
國內(nèi)智能傳感器市場(chǎng)中，本土企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力較弱，跨國公司占據(jù)了87％的市場(chǎng)份額。不過，中國智能傳感器產(chǎn)業(yè)生態(tài)也趨于完備，設(shè)計(jì)制造，封測(cè)等重點(diǎn)環(huán)節(jié)均有骨干企業(yè)布局。
如今，“沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)”已然成為全世界公認(rèn)的觀點(diǎn)，各國將傳感器提到了較高的位置，在發(fā)展傳感器產(chǎn)業(yè)方面任誰也不想落后于人。
中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院與英國班戈大學(xué)等合作，成功研制出首個(gè)基于黑磷的光纖化學(xué)傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬離子的超靈敏檢測(cè)。據(jù)悉，這是該研究團(tuán)隊(duì)首次將黑鱗和傾斜光纖光柵相結(jié)合，新型的超靈敏化學(xué)傳感器由此誕生。黑磷新型光纖傳感器的成功研發(fā)，將為化學(xué)和生物傳感提供一個(gè)優(yōu)越的光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)，從而推動(dòng)黑磷化學(xué)生物傳感器的應(yīng)用研究進(jìn)程。
在中科院研究成果公之于眾的同時(shí)，韓國科學(xué)技術(shù)研究院也有了新收獲。韓國科學(xué)技術(shù)研究院聯(lián)合延世大學(xué)利用二維二硒化鎢納米單芯片和一維氧化鋅氧化物半導(dǎo)體納米線的混合維空間雙層結(jié)構(gòu)，開發(fā)了可以感知從紫外線到近紅外線光的光電二極管器件。
該研究結(jié)果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)雜志《先進(jìn)功能材料》上。研究組使用的二維元件具有光回應(yīng)性能強(qiáng)、洞遷移率高的特性，是P型半導(dǎo)體元件。一維氧化鋅納米線是目前最好的一維納米半導(dǎo)體之一，具有電子遷移率高的特性，有望應(yīng)用于高性能電子元件N型半導(dǎo)體元件。將一維二維混合后形成了混合維空間雙層結(jié)構(gòu)（PN型），研制出光電二極管元件。
研究組表示，該研究成功實(shí)現(xiàn)了二維圖像，今后有望廣泛應(yīng)用于新一代圖像傳感器元件。
曼徹斯特大學(xué)的研究人員近日已經(jīng)設(shè)計(jì)出嵌入射頻識(shí)別系統(tǒng)的石墨烯傳感器，它將有可能徹底改變物聯(lián)網(wǎng)。這種新的開發(fā)可以提供各種應(yīng)用，如對(duì)于對(duì)濕度、食品安全、保健和核廢料十分敏感的制造工藝實(shí)現(xiàn)無電池智能無線監(jiān)控。
此外，像牛津大學(xué)也研發(fā)出新型智能MOF光子傳感器；德國則研制出一種量子傳感器，可以用于微磁場(chǎng)中。
2、主要應(yīng)用
智能傳感器已廣泛應(yīng)用于航天、航空、國防、科技和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域中。例如，它在機(jī)器人領(lǐng)域中有著廣闊應(yīng)用前景，智能傳感器使機(jī)器人具有類人的五官和大腦功能，可感知各種現(xiàn)象，完成各種動(dòng)作。
在工業(yè)生產(chǎn)中，利用傳統(tǒng)的傳感器無法對(duì)某些產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)（例如，黏度、硬度、表面光潔度、成分、顏色及味道等）進(jìn)行快速直接測(cè)量并在線控制。而利用智能傳感器可直接測(cè)量與產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)有函數(shù)關(guān)系的生產(chǎn)過程中的某些量（如溫度、壓力、流量等），利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或?qū)＜蚁到y(tǒng)技術(shù)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，可推斷出產(chǎn)品的質(zhì)量。
隨著傳感器產(chǎn)品與技術(shù)的深入發(fā)展與不斷突破，傳感器應(yīng)用市場(chǎng)持續(xù)深化。其中，指紋識(shí)別與自動(dòng)駕駛領(lǐng)域一直被業(yè)界看好，而機(jī)器人以及醫(yī)療行業(yè)或許將成為未來傳感器發(fā)展的新興沃土。
具體來看，在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，由于汽車車體本身空間有限，普通的傳感器顯然難以滿足時(shí)代提出的新需求，這時(shí)候智能傳感器的優(yōu)勢(shì)便凸顯出來。相較于傳統(tǒng)傳感器，智能傳感器不僅可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集，而且能將成本控制在一定范圍內(nèi)。另外，其自動(dòng)化能力以及多樣化功能也為智能傳感器加分不少。
例如谷歌汽車，除了激光掃描儀用到傳感器之外，攝像頭、雷達(dá)、慣性等部件／系統(tǒng)也都使用了傳感器技術(shù)。目前，比較常見的用于自動(dòng)駕駛汽車上的傳感器有激光雷達(dá)、圖像傳感器、毫米波雷達(dá)等。
自動(dòng)駕駛只是傳感器應(yīng)用場(chǎng)景之一，另一大被看好的應(yīng)用市場(chǎng)便是指紋識(shí)別。近兩年，智能手機(jī)的發(fā)展速度十分迅猛，而搭載指紋識(shí)別已經(jīng)成為眾品牌智能手機(jī)的必備功能。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2016年指紋傳感器直逼7億個(gè)，復(fù)合年均增長率超133％。
隨著智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、智能門鎖等搭載指紋識(shí)別的智能化產(chǎn)品的持續(xù)發(fā)展，指紋傳感器市場(chǎng)將迎來更光明的發(fā)展前景。
3、多項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
規(guī)范市場(chǎng)秩序是產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要保障，傳感器市場(chǎng)也不例外。在現(xiàn)有人才、市場(chǎng)、技術(shù)等基礎(chǔ)資源之上，要想加快傳感器發(fā)展進(jìn)程，利好政策的出臺(tái)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定必不可少。
在過去幾年中，有關(guān)傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策不勝枚舉。比如2011年中國電子元件協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國電子元件“十二五”規(guī)劃》；在2012年工信部頒布的《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”規(guī)劃》中也重點(diǎn)提到了發(fā)展微型和智能傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)工作。
2015年，“中國制造2025”戰(zhàn)略也再次提及，為傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向；后在2016年7月，《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》出臺(tái)，強(qiáng)調(diào)新型傳感器的研發(fā)創(chuàng)新。
進(jìn)入2018年，系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將繼續(xù)為傳感器行業(yè)“保駕護(hù)航”。于2017年，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)了203項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)和10項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)外文版。據(jù)悉，這些新標(biāo)準(zhǔn)將于2018年實(shí)施，其中涉及多項(xiàng)儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)，包括智能傳感器、智能記錄儀表、智能流量儀表等。
隨著多項(xiàng)新國家標(biāo)準(zhǔn)的落地，傳感器產(chǎn)業(yè)將迎來一個(gè)新的成長時(shí)代，除了智能化、數(shù)字化等發(fā)展趨勢(shì)外，標(biāo)準(zhǔn)化或許將成為傳感器發(fā)展的標(biāo)簽之一。
產(chǎn)品／技術(shù)的突破性進(jìn)展，應(yīng)用場(chǎng)景的持續(xù)深入，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)出臺(tái)，上下游市場(chǎng)需求的不斷提升，都推動(dòng)著傳感器產(chǎn)業(yè)日益走向成熟，這或許就是智能傳感器被稱為21世界極具影響力的高新技術(shù)的原因。
4、產(chǎn)業(yè)鏈
智能傳感器是具有信息處理功能的傳感器，其最大的價(jià)值就是將傳感器的信號(hào)檢測(cè)功能與微處理器的信號(hào)處理功能有機(jī)地融合在一起。
國內(nèi)智能傳感器市場(chǎng)中，本土企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力較弱，跨國公司占據(jù)了87％的市場(chǎng)份額。不過，中國智能傳感器產(chǎn)業(yè)生態(tài)也趨于完備，設(shè)計(jì)制造，封測(cè)等重點(diǎn)環(huán)節(jié)均有骨干企業(yè)布局。
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