隨著社會的進步,科學技術(shù)的發(fā)展,特別是近20年來,電子技術(shù)日新月異,計算機的普及和應(yīng)用把人類帶到了信息時代,各種電器設(shè)備充滿了人們生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域,相當大一部分的電器設(shè)備都應(yīng)用到了傳感器件,傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)中主要技術(shù)之一,在國民經(jīng)濟建設(shè)中占據(jù)有極其重要的地位。
人是通過視覺、嗅覺、聽覺及觸覺等感官來感知外界的信息,感知的信息輸入大腦進行分析判斷(即人的思維)和處理,再指揮人作出相應(yīng)的動作,這是人類認識世界和改造世界具有的最基本的本能。但是通過人的五官感知外界的信息非常有限,例如,人總不能利用觸覺來感知超過幾十甚至上千度的溫度吧,而且也不可能辨別溫度的微小變化,這就需要電子設(shè)備的幫助。同樣,利用電子儀器特別象計算機控制的自動化裝置來代替人的勞動,那么計算機類似于人的大腦,而僅有大腦而沒有感知外界信息的“五官”顯然是不足夠的,中央處理系統(tǒng)也還需要它們的“五官”——即傳感器。
人的五管是功能非常復雜、靈敏的“傳感器”,例如人的觸覺是相當靈敏的,它可以感知外界物體的溫度、硬度、輕重及外力的大小,還可以具有電子設(shè)備所不具備的“手感”,例如棉織物的手感,液體的粘稠感等。然而人的五官感覺大多只能對外界的信息作“定性”感知,而不能作定量感知。而且有許多物理量人的五官是感覺不到的,例如對磁性就不能感知。視覺可以感知可見光部分,對于頻域更加寬的非可見光譜則無法感覺得到,象紅外線和紫外線光譜,人類卻是“視而不見”。借助溫度傳感器很容易感知到幾百度到幾千度的溫度,而且要做到1℃的分辨率輕而易舉。同樣借助紅外和紫外線傳感器,便可感知到這些不可見光,所以人類才制造出了具有廣泛用途的紅外夜視儀和X光診斷設(shè)備,這些技術(shù)在軍事、國防及醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域有著極其重要的作用。
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,工廠的自動流水生產(chǎn)線,全自動加工設(shè)備,許多智能化的檢測儀器設(shè)備,都大量地采用了各種各樣的傳感器,它們在合理化地進行生產(chǎn),減輕人們的勞動強度,避免有害的作業(yè)發(fā)揮了巨大的作用。在家用電器領(lǐng)域,象全自動洗衣機、電飯褒和微波爐都離不開傳感器。醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域,電子脈博儀、體溫計、醫(yī)用呼吸機、超聲波診斷儀、斷層掃描(CT)及核磁共振診斷設(shè)備,都大量地使用了各種各樣的傳感技術(shù)。這些對改善人們的生活水平,提高生活質(zhì)量和健康水平起到了重要的作用。在軍事國防領(lǐng)域,各種偵測設(shè)備,紅外夜視探測,雷達跟蹤、武器的精確制導,沒有傳感器是難以實現(xiàn)的。在航空航天領(lǐng)域,空中管制、導航、飛機的飛行管理和自動駕駛,儀表著陸盲降系統(tǒng),都需要傳感器。人造衛(wèi)星的遙感遙測都與傳感器緊密相關(guān)。沒有傳感器,要實現(xiàn)這樣的功能那是不可能的。
此外,在礦產(chǎn)資源、海洋開發(fā)、生命科學、生物工程等領(lǐng)域傳感器都有著廣泛的用途,傳感器技術(shù)已受到各國的高度重視,并已發(fā)展成為一種專門的技術(shù)學科。
傳感器是攝取信息的關(guān)鍵器件,它與通信技術(shù)和計算機技術(shù)構(gòu)成了信息技術(shù)的三大支柱,是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種裝備不可缺少的信息采集手段,也是采用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重要方法,對提高經(jīng)濟效益、科學研究與生產(chǎn)技術(shù)的水平有著舉足輕重的作用。傳感器技術(shù)水平高低不但直接影響信息技術(shù)水平,而且還影響信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。目前,傳感器技術(shù)已滲透到科學和國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究及改善人民生活等方面,起著越來越大的作用。許多尖端科學和新興技術(shù)更是需要新型傳感器技術(shù)來裝備,計算機的推廣應(yīng)用,離不開傳感器,新型傳感器與計算機相結(jié)合,不但使計算機的應(yīng)用進入了嶄新時代,也為傳感器技術(shù)展現(xiàn)了一個更加廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景。
傳感器產(chǎn)業(yè)市場分析
傳感器技術(shù)是現(xiàn)代科技的前沿技術(shù),是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一,其水平高低是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標志之一。傳感器產(chǎn)業(yè)也是國內(nèi)外公認的具有發(fā)展前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè),它以其技術(shù)含量高、經(jīng)濟效益好、滲透能力強、市場前景廣等特點為世人矚目。
改革開放20多年來,我國的傳感器技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)取得了長足進步,主要表現(xiàn)在:一是建立了“傳感技術(shù)國家重點實驗室”、“微米/納米國家重點實驗室”、“國家傳感技術(shù)工程中心”等研究開發(fā)基地;二是MEMS、MOEMS等研究項目列入了國家高新技術(shù)發(fā)展重點;三是在“九五”國家重點科技攻關(guān)項目中,傳感器技術(shù)研究取得了51個品種86個規(guī)格的新產(chǎn)品;四是初步建立了敏感元件與傳感器產(chǎn)業(yè),2000年總產(chǎn)量超過13億只,品種規(guī)格已有近6000種,并已在國民經(jīng)濟各部門和國防建設(shè)中得到一定應(yīng)用;五是全國已有1688家企事業(yè)單位從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用,其中從事MEMS研制生產(chǎn)的已有50多家。目前全行業(yè)正在執(zhí)行“十五”計劃,MEMS等5項新型傳感器已列入研究開發(fā)的重點。
2004年上半年,產(chǎn)品產(chǎn)銷量繼續(xù)增長,預計到“十五”期末,敏感元器件與傳感器年總產(chǎn)量可望達到20億只,銷售總額將達約120億元,從而初步形成儀器儀表行業(yè)中的經(jīng)濟增長點。
特點:兩依附,兩密集,兩分散
傳感器技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的特點是:基礎(chǔ)、應(yīng)用兩頭依附;技術(shù)、投資兩個密集;產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)兩大分散。
基礎(chǔ)、應(yīng)用兩頭依附
基礎(chǔ)依附是指傳感器技術(shù)的發(fā)展依附于敏感機理、敏感材料、工藝設(shè)備和計測技術(shù)這四塊基石。敏感機理千差萬別,敏感材料多種多樣,工藝設(shè)備各不相同,計測技術(shù)大相徑庭,沒有上述四塊基石的支持,傳感器技術(shù)難以為繼。
應(yīng)用依附是指傳感器技術(shù)基本上屬于應(yīng)用技術(shù),其開發(fā)多依賴于制成檢測裝置和自動控制系統(tǒng)加以應(yīng)用,才能真正體現(xiàn)出它的高附加效益并形成現(xiàn)實市場。也即發(fā)展傳感器技術(shù)要以市場為導向,實行需求牽引。
技術(shù)、投資兩個密集
技術(shù)密集是指傳感器在研制和制造過程中技術(shù)的多樣性、邊緣性、綜合性和技藝性。它是多種高技術(shù)的集合產(chǎn)物。由于技術(shù)密集也自然要求人才密集。投資密集是指研究開發(fā)和生產(chǎn)某一種傳感器產(chǎn)品要求一定的投資強度,尤其是在工程化研究以及建立規(guī)模經(jīng)濟生產(chǎn)線時,更要求較大的投資。
產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)兩大分散
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的兩大分散是指傳感器產(chǎn)品門類品種繁多(共10大類、42小類近6000個品種),其應(yīng)用滲透到各個產(chǎn)業(yè)部門,它的發(fā)展既有各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動力,又強烈地依賴于各產(chǎn)業(yè)的支撐作用。只有按照市場需求,不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),才能實現(xiàn)傳感器產(chǎn)業(yè)的全面、協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展。
