传感器并不是像KOC这样的新造词，而是一个非常传统的常用词汇，在新华字典上可以轻松找到。英文称为Sensor或Transducer。“传感器”在新韦氏词典中的定义是：“一种从一个系统接收电力并通常以另一种形式向第二个系统发送电力的设备。”按照这个定义，传感器的作用就是将一种能量转换成另一种能量形式，所以很多学者也用“transducer-Transducer”来称呼“sensor-Sensor”。简单地说，传感器就是一种检测装置，通常由敏感元件和转换元件组成，可以测量信息并让用户感知信息。通过转换方法，将传感器中的数据或数值信息转换成电信号或其他需要的形式输出，以满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。传感器、通信和计算机被称为现代信息技术的三大支柱和物联网的基础。其应用涉及国民经济和国防科研的各个领域，是国民经济的基础性和战略性产业之一。目前，正在引起国际关注的物联网、大数据、云计算技术，甚至是各种技术在智慧城市的实现，对传感器技术有着巨大的需求。科技不断拓展着人类能力的圈子。如果说机器延伸了人类的体力，计算机延伸了人类的智能，那么无处不在的传感器则极大地延伸了人类的感知。一、传感器技术发展的三个历史阶段第一代是结构传感器，利用结构参数的变化来感知和转换信号。例如：电阻应变传感器，它利用金属材料发生弹性变形时电阻的变化来转换电信号。第二代传感器是1970年代开发的固体传感器。这种传感器是由半导体、电介质、磁性材料等固体元件组成，并利用材料的某些特性制成的。如：利用热电效应、霍尔效应、光敏效应，分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。20世纪70年代后期，随着集成技术、分子合成技术、微电子技术和计算机技术的发展，出现了集成传感器。集成传感器包括两种类型：传感器本身的集成和传感器与后续电路的集成。例如：电荷耦合器件（CCD）、集成温度传感器AD590、集成霍尔传感器UG3501等。这类传感器主要具有成本低、可靠性高、性能好、接口灵活等特点。集成传感器的发展非常迅速，目前约占传感器市场的2/3，并向低价、多功能、系列化方向发展。第三代传感器是20世纪80年代才发展起来的智能传感器。所谓智能传感器，是指它对外界信息具有一定的检测、自诊断、数据处理和自适应能力，是微机技术与检测技术相结合的产物。20世纪80年代的智能测量主要以微处理器为核心，将传感器信号调节电路、微机、存储器和接口集成在一块芯片上，使传感器具有一定的人工智能。20世纪90年代，智能测量技术进一步完善，在传感器层面实现了智能化，使其具有自诊断功能、记忆功能、多参数测量功能和网络通讯功能。二、国内外发展历史与现状20世纪70年代初期，西方发达国家大力发展计算机和通讯技术，忽视传感器技术的发展，造成“大脑”发达、“五感”迟钝的困境，传感器行业相对惨淡。20世纪80年代初，美、日、德、法、英等国相继制定政策，加快发展传感器技术，将传感器技术作为事关科技进步、经济发展和国家安全的关键技术，受到重视。列入中长期发展规划和重点规划。.并采取严格的保密规定对技术进行封锁和控制，禁止技术出口，尤其是对中国。1979年日本在《对今后十年值得注意的技术》率先上市传感器；在1985年美国国防部公布的20项关键军事技术中，列第14位；《星球大战》计划，欧洲?计划，前苏联《军事航天》计划，英、法、德等国高新技术发展计划均将传感器列为重点发展技术，其科研成果、制造工艺和装备被列为国家核心技术。美国认为，计算机技术是核心，敏感技术和光电技术是重点和重点，新材料和微电子技术是支撑和基础。通信与计算机的结合，以及多元化与新技术的融合，代表了美国信息技术的发展方向。据《福布斯》报道，在当前乃至未来几十年影响和改变世界经济格局和人们生活方式的十大科技产品中，传感器位居十大科技产品之首。美国国家科学发展基金会认为，本世纪的重大变革是通过互联网连接物质世界，赋予其电子神经系统，使其拥有能够感知信息的生命，核心能担此重任的是“传感器”。每年财政预算约69亿美元用于传感器的基础技术和应用研究，称为“传感器革命”（即：传感器革命）。早在20世纪80年代，美国就宣布世界进入传感器时代。早在20世纪80年代初，美国就成立了国家技术集团（BGT），帮助政府组织和领导大公司、国有企业和机构的传感器技术发展。保护美国武器系统质量优势的八项关键技术是无源传感器。2000年，美国空军列出了有助于提高21世纪空军能力的15项关键技术，其中传感器技术位列第二。美国的发展模式走的是先军工、先民用、先改进后普及的发展道路。其特点显着：重视传感器功能材料的研究；重视传感器技术的发展。美国霍尼韦尔公司固态传感器开发中心每年设备投资5000万美元。目前拥有计算机辅助设计、单晶生长、加工、图案生成、步进重复摄影、自动喷漆等。最先进的成套设备和生产设备。每三年左右更新n条线，如胶合光刻、等离子刻蚀、溅射、扩散、外延、蒸镀、离子注入化学气相沉积、扫描电子显微镜、封装和屏蔽动态测试等。只有这样才能保证技术的领先水平。强调工艺研究：传感器的原理并不难，也不隐秘，最隐秘的是工艺（制造）。许多评测传感器都不是普通的工业产品，而是精湛工艺的杰作。在美国，大约有1300家生产和开发传感器的厂商，以及100多家研究机构和学院。目前，国际上缺乏制定国际标准的指南和规范，尚未制定权威的传感器标准类型。只能分为简单的物理传感器、化学传感器和生物传感器等大类。例如，物理传感器包括：声、力、光、磁、温度、湿度、电、射线等；化学传感器包括：各种气体传感器、酸碱PH值、电离、极化、化学吸附、电化学反应等现象等；生物传感器包括：酶电极和介质生物电等。产品用途与形成过程因果关系盘根错节，既不能归入物理范畴，也不能归入化学范畴，很难严格划分。按传感器的分类和命名方法主要有以下几种：按换算原理可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。根据传感器的检测信息，可分为声敏、光敏、热敏、力敏、磁敏、气敏、湿敏、压敏、离子敏和辐射敏感传感器。按供电方式可分为有源或无源传感器。按其输出信号可分为模拟输出、数字数字输出和开关量传感器。按传感器所用材料可分为：半导体材料；水晶材料；陶瓷材料；有机复合材料；金属材料；高分子材料；超导材料；光纤材料；纳米材料和其他传感器。按能量转换可分为能量转换传感器和能量控制传感器。按其制造工艺可分为机械加工技术；复合和集成技术；薄膜、厚膜技术；陶瓷烧结技术；微机电技术；电化学技术和其他传感器。世界上商品化的传感器有26000多种，我国已拥有14000多种，其中大部分是常规类型和品种；可实现产业化的品种7000多个，医疗、科研、微生物、化学分析等特殊品种还存在不足和空白，技术创新空间较大。3.共性基础技术和三大技术创新趋势广为人知。由于敏感机制和敏感材料的不同，加之工业现场环境、使用场景的特点，以及对被检测介质、参数和结构的个性化要求的复杂性，长期以来一直使用传感器。在多品种、小批量生产的状态下，加之工艺技术分散复杂、设备器材价格昂贵等因素的制约，业界称其生产过程为“工业手工艺品”的制造。围绕工艺技术的协作与融合，各国工程技术人员在工艺装备及工装夹具的产品标准化、性能归一化、功能集成化、结构标准化、产业化等方面进行了长期的技术开发与创新，形成了一个庞大的一批具有不同特点和特点的技术成果。在美国硅谷的传感器领域，基于MEMS工艺技术，根据不同行业和功能的需求，创新各种不同封装结构的传感器产品已持续了近25年，形成了多种多样的传感器产品。奇异多样的产品。类传感器产品，应用领域不断扩大，已被各行业广泛认可和接受。正如硅谷MEMS工艺技术创始人丹尼斯先生所说：“20多年来，硅谷传感器产品一直围绕着以硅基材料为主体的MEMS芯片和不同行业的市场应用需求而发展，并开发了不同结构形式的包装。“产品竞争与创新”。因此，MEMS工艺技术是各类传感器通用的基础工艺技术，被业界称为传感器创新之源。2011年，美国业界认为MEMS工艺已经成熟，可以广泛应用，确立并形成了传感器产业围绕MEMS工艺技术和应用的两个方向的创新和突破：一是敏感机制创新和工艺突破。提高MEMS工艺技术在材料和工艺结构方面的基础理论和应用水平，如晶体和非晶、各种半导体材料；在硅硅键合技术、硅薄膜技术、金属薄膜技术等领域的技术创新，大大提高了产品生产小型化、低成本化、复合型化、集成化等产业化基础水平。二是智能化水平提升和应用创新。在多功能集成、模块化架构、嵌入式能力和网络接口方面取得了创新和突破。极大改善了生产与应用之间的矛盾，搭建了生产与市场应用之间的桥梁和技术通道，突破了行业在生产与应用中长期存在的技术壁垒和发展瓶颈。同时也提高了各行业的自主产品选型和应用设计能力，极大地拉动了应用需求，拓展了市场空间。从美国传感器产业的发展来看，有几个特点：一是在共性基础技术上下功夫，注重新技术、新工艺的创新应用，不断提高质量。二是强调传感器网络、智能节点技术、能量捕获技术和协同创新。三是核心技术存在政府控制、支持、资助和推广的影子。四是重点推广应用领域引领引领作用明显。如军工、装备制造、物流、生态环境监测（森林防治）、移动医疗、智能家居等。4.产业化生态系统与环境建设借助共性基础技术和工艺，建立生产以生产柔性化、流程标准化、产品标准化的体系，为产品寻找配套市场，彻底改变技术和市场的孤岛化、碎片化。传感器产业化的关键。根据MEMS工艺技术和产品市场应用特点，温敏、声敏、力敏、光敏、气敏、磁敏、频率等7类产品满足工业应用特点技术和市场规模要求，可实现产业化规模生产。此外，以硅麦克风为代表的声学传感器已形成国内外十大主流特色品牌产品和商家（包括瑞声和歌尔两家国内公司），实现了产业规模化生产；温湿度传感器美国、德国、瑞士、日本、中国等国家具有规模化生产能力。在未来的发展中，温度和湿度将与其他物理量传感器相结合。例如，力敏和磁敏可以同时检测温度和湿度参数；频率包括RF射频、毫米波等通用技术相似但参数、功能和应用差异较大的产品，可由同一厂商实现产业化。尤其是在手机、智能交通、生物传感等应用领域，更是爆发式增长，更具吸引力。95%的射频器件仍被欧美厂商占据，甚至没有一家亚洲厂商进入。为打破行业垄断现象，这将成为未来技术创新和竞争的焦点。与国外相比，我国传感器产业发展缓慢主要是认识上的差距！对传感器的认识存在偏见和片面，缺乏国家战略意识。由于传感器属于不同行业、不同部门，存在多头管理，发展上难以达成共识，管理混乱，缺乏政策支持导致行业分散，产品无法系列化；1200多家企业中95%以上属于小微企业一方面，人力、物力、技术条件等资源配置不足，产业化基础薄弱；另一方面，市场准入门槛过高，缺乏相应的应用开发和技术创新能力。产品整体技术水平和参数性能指标，特别是可靠性和稳定性指标比国外同类产品低1-2个数量级，不能满足市场对企业资质和配套能力的要求。三是缺乏龙头企业引领和产业带动，缺乏国际品牌、市场影响力、竞争优势和基础研究能力，导致行业专业化公司不足3%；大部分核心芯片依赖进口，中高端产品几乎100%进口。总体技术水平落后国外先进水平10-15年。针对国内外产业现状和行业特点及存在问题的比较，结合传感器技术的特点，行业期望在经济和技术优势上聚集国内外数十家传感器专业公司和研究机构与发达地区形成具有产品特色的技术和产业化规模优势，以及具有国际市场影响力的产业集群或基地，形成年销售额超过1000亿元人民币（150亿美元）的国际传感器特色产业并且年增长率超过20%。公园。形成以敏感元器件为核心，以智能化、网络化、模块化等综合应用为创新主体，以物联网和智慧城市为应用对象的产业链结构（产业生态）。利用和服务六维综合生态环境，实现产业化集聚发展，形成我国传感器“双生态”产业链，拥有产业特色明显、区位优势突出的国际传感器产业园——即，“感应谷”。今天，德、日、美、俄等老牌工业国家依然活跃在国际市场上。在这些国家，传感器应用广泛，许多厂商已经实现了规模化生产。有的企业年产能达几千万甚至上亿。相比之下，我国的传感器应用领域还比较狭窄，更多的停留在航空航天和工业测控领域。据相关数据显示，中国最大的传感器企业年产值仅为5.5万。此外，高精度、高精尖传感器和新型传感器市场几乎被国外品牌或合资企业垄断。但是现在我们国家的传感器正面临着历史上最好的时期。市场需求巨大，国家政策支持。一方面，国内很多企业都在努力开发自己的新技术，管理模式也有了很大的改进。另一方面，来自国际AMA的德国传感器协会也参与支持。传感器的质量、价格和功能将是未来国内企业重点提升的领域。未来，国产传感器将经历一个从工业过程测试到功能转换的过程。国内企业将更有效地了解自己的优势和劣势，尽快与国外企业站在同一起跑线上，向小型化、网络化、标准化迈进。传感器现代化。我们期待着中国传感器在未来取得的巨大成就，我国传感器企业任重而道远。
