隨著新技術(shù)革命的到來，世界開始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠信息的問題，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。我們經(jīng)常會(huì)聽到傳感器這個(gè)詞，它好像存在于我們生活的方方面面，那么到底什么是傳感器？傳感器的功能是什么？
對(duì)于獲取外界的信息，人類可依靠各種感覺器官，例如眼睛、耳朵、鼻子、肢體等，但冷冰冰、硬邦邦的機(jī)器依靠什么呢？其實(shí)，依靠的是傳感器。傳感器是機(jī)器的感覺器官，其能夠連接物理世界和數(shù)字世界，通過對(duì)周圍環(huán)境信息的收集，實(shí)現(xiàn)機(jī)器自動(dòng)化，讓機(jī)器人活過來。
手機(jī)觸摸屏是一種電容觸摸傳感器，用于感受手機(jī)位置和運(yùn)動(dòng)的，是陀螺儀和加速感應(yīng)器，當(dāng)你接電話把耳朵貼到屏幕上時(shí)，讓屏幕變暗并關(guān)閉觸摸屏的是紅外線接近傳感器。根據(jù)環(huán)境光線強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)節(jié)屏幕亮度的，是環(huán)境光傳感器。當(dāng)然，還有用于導(dǎo)航的指南針——磁阻傳感器，以及用光電傳感器制作的攝像頭等。
傳感器的重要性
日本早在上世紀(jì)就將傳感器列為十大科技之首，他們的工商界給出評(píng)價(jià)：誰支配了傳感器，誰就能支配了新時(shí)代。
美國(guó)早在80年代就聲稱世界已進(jìn)入傳感器時(shí)代，80年代初就成立了國(guó)家技術(shù)小組（BGT），幫助政府組織和領(lǐng)導(dǎo)各大公司與國(guó)家企事業(yè)部門的傳感器技術(shù)開發(fā)工作。美國(guó)國(guó)家長(zhǎng)期安全和經(jīng)濟(jì)繁榮至關(guān)重要的22項(xiàng)技術(shù)中有6項(xiàng)與傳感器信息處理技術(shù)直接相關(guān)。
德國(guó)視軍用傳感器為優(yōu)先發(fā)展技術(shù)，德國(guó)傳感器充分發(fā)揮了老牌工業(yè)強(qiáng)國(guó)的固有優(yōu)勢(shì)，再經(jīng)德國(guó)制造商依托自有品牌聲譽(yù)和技術(shù)研發(fā)、質(zhì)量管理方面的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行整合，其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力必然獲得顯著提升。一方面更加注意原材料成本的節(jié)約，重人力資本的投入，以便使產(chǎn)品保持技術(shù)上的領(lǐng)先，進(jìn)而保持較高的市場(chǎng)占有率！
我國(guó)早在20世紀(jì)60年代就開始涉足傳感器制造業(yè)。我國(guó)在1972年組建成立中國(guó)第一批壓阻傳感器研制生產(chǎn)單位;1974年，研制成功中國(guó)第一個(gè)實(shí)用壓阻式壓力傳感器;1978年，誕生中國(guó)第一個(gè)固態(tài)壓阻加速度傳感器。
美國(guó)、德國(guó)、中國(guó)等世界將傳感器列為未來重大科技項(xiàng)目，拼命想要在傳感器上實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，足以說明它的重要性。
科學(xué)研究和生產(chǎn)過程要獲取的信息，都要通過傳感器才能轉(zhuǎn)換成容易傳輸和處理的電信號(hào)或光信號(hào)。科學(xué)技術(shù)越發(fā)達(dá)，自動(dòng)化程度越高，對(duì)傳感器的依賴就越大。
由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。
我國(guó)傳感器現(xiàn)狀
近年我國(guó)大力推動(dòng)高新技術(shù)發(fā)展，建立了傳感器技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、微米/納米國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、機(jī)器人國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室等研發(fā)基地，初步建立了敏感元件和傳感器產(chǎn)業(yè)，目前我國(guó)已有1688家從事傳感器的生產(chǎn)和研發(fā)的企業(yè)。
隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G等前沿科技的不斷發(fā)展，傳感器在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)傳感器制造業(yè)人士正大力投入資金，以增加品種、提高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，加速傳感器產(chǎn)業(yè)化，計(jì)劃使國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上國(guó)產(chǎn)的傳感器和儀表元器件的品種占有率達(dá)到70~80%、高檔產(chǎn)品達(dá)到60%以上。
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2019年我國(guó)傳感器規(guī)模已超2000億元，預(yù)計(jì)2021年將達(dá)到近3000億元，傳感器已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展中不可缺少的存在。
傳感器的發(fā)展歷史
傳感器是人類感知世界萬事萬物的測(cè)量工具、是人類改造世界畫龍點(diǎn)睛的關(guān)鍵性配套工程。形象地說， 傳感器是人類喚醒和看清世間萬事萬物的耳朵和眼睛，物聯(lián)網(wǎng)就像感知世界的通靈師，實(shí)現(xiàn)人和物體對(duì)話，物體和物體之間交流。傳感器現(xiàn)已經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：
1
//機(jī)械時(shí)代
從冷兵器時(shí)代到蒸汽機(jī)時(shí)代的這段漫長(zhǎng)的時(shí)期里，我們的科技先驅(qū)和能工巧匠發(fā)明創(chuàng)造的機(jī)械式傳感器，開啟了人類傳感器的雛形。這些傳感器最初發(fā)明時(shí)就像能識(shí)破天機(jī)的利器，也不乏銀簪驗(yàn)毒的創(chuàng)舉，在群組化和制度化的推廣使用后，則極大的推動(dòng)了當(dāng)時(shí)生活方式的進(jìn)步和文明社會(huì)發(fā)展制度的建立完善。
指南針——史料記載最早的傳感器
中國(guó)很早就發(fā)明了指南針，那時(shí)候還叫做司南，它其實(shí)就是一種傳感器，指針可以感應(yīng)地球的磁場(chǎng)，然后指明方向，指南針后來傳入歐洲，并且促成了歐洲大海航時(shí)代，加快了整個(gè)世界的融合。
類似指南針的傳感器還有地動(dòng)儀、日晷儀、溫度計(jì)等，這些發(fā)明也都在某種程度上改變?nèi)祟惿?，也就是說傳感器從很早之前，就已經(jīng)在影響世界了。
以上案例還不能說明傳感器的重要性，傳感器真正獨(dú)立存在，并且展現(xiàn)出它的作用還要從20世紀(jì)中期開始算，而且每一次技術(shù)更新迭代，傳感器作用就變得越來越重要。
2
// 電氣自動(dòng)化時(shí)代
第二代傳感器是70年代開始發(fā)展起來的固體傳感器，這時(shí)期的傳感器主要是結(jié)構(gòu)型傳感器，也就是主要利用結(jié)構(gòu)參量變化來感受和轉(zhuǎn)化信號(hào)，如電阻應(yīng)變傳感器等。傳感器成為不可或缺的關(guān)鍵性配套器件。
自動(dòng)控制理論和信息論持續(xù)引領(lǐng)了第二次、第三次工業(yè)革命。以電力、電子和氣動(dòng)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)自動(dòng)化趨于成熟，以內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)的汽車、飛機(jī)、火箭等現(xiàn)代化交通運(yùn)載工具持續(xù)大發(fā)展，以通信和互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息化爆發(fā)性增長(zhǎng)。此時(shí)，真正意義上的傳感器已成為這些重要發(fā)展領(lǐng)域、重大工程項(xiàng)目中不可或缺的關(guān)鍵配套。
鉑電阻溫度計(jì)——最早輸出電信號(hào)的傳感器
1876年，德國(guó)的西門子制造出第一支鉑電阻溫度計(jì)；精密的鉑電阻溫度計(jì)是最精確的溫度計(jì)，被用于定義國(guó)際溫度標(biāo)準(zhǔn)ITS-90的傳感器。它在-272.5℃至961.78℃溫度范圍內(nèi)具有非常線性的電阻-溫度關(guān)系和高重復(fù)性，其誤差可低到萬分之一攝氏度，因此它成為能復(fù)現(xiàn)國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)的基準(zhǔn)溫度計(jì)。我國(guó)還用一等和二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)來傳遞溫標(biāo)，用它作標(biāo)準(zhǔn)來檢定水銀溫度計(jì)和其它類型的溫度計(jì)。
3
// 智能時(shí)代
第三代傳感器是80年代剛剛發(fā)展起來的智能傳感器。所謂智能傳感器是指其對(duì)外界信息具有一定檢測(cè)、自診斷、數(shù)據(jù)處理以及自適應(yīng)能力，是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。
在結(jié)構(gòu)型傳感器、固體型傳感器已經(jīng)無法滿足數(shù)字化時(shí)代對(duì)于數(shù)據(jù)采集、處理等流程的高需求之時(shí)，智能傳感器、MEMS傳感器最近幾年都十分熱門，在微小型化、智能化、多功能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向逐漸走向成熟。尤其是在2019年底，上海啟動(dòng)打造智能傳感器產(chǎn)業(yè)基地，重點(diǎn)發(fā)展MEMS工藝，涵蓋力、光、聲、熱、磁、環(huán)境等多種類傳感器，這也標(biāo)志著未來國(guó)內(nèi)將在智能傳感器、MEMS傳感器領(lǐng)域發(fā)力。
智能傳感器的代表性產(chǎn)品——MEMS傳感器
MEMS是指微機(jī)電系統(tǒng)，它是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)。通常用于手機(jī)、游戲機(jī)、無線鼠標(biāo)、數(shù)碼相機(jī)、硬盤保護(hù)、計(jì)步器等。
未來的發(fā)展趨勢(shì)
傳感器處于自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)之首，是感知、獲取與檢測(cè)信息的窗口?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域，例如：在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到fm的粒子世界。
傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程等極其之廣泛的領(lǐng)域。可以毫不夸張地說，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。
從2019年以來，5G商用的開啟已經(jīng)為傳感器網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展帶來重大利好，在5G網(wǎng)絡(luò)高速率、低延時(shí)、大容量的優(yōu)勢(shì)支持下，傳感器得以實(shí)現(xiàn)更加順暢、迅速的數(shù)據(jù)聯(lián)通和傳輸，自身性能也獲得全面提升。
