利用新技術(shù)發(fā)展新功能
電流傳感器發(fā)展趨勢：利用新技術(shù)發(fā)展新功能編者語：目前，全球的傳感器市場在不斷變化的**之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關(guān)專家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。
咨詢公司INTECHNO CONSULTING的傳感器市場報(bào)告顯示，2008年全球傳感器市場容量為506億美元，預(yù)計(jì)2010年全球傳感器市場可達(dá)600億美元以上。調(diào)查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長*快的地區(qū)，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布*大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場上增長*快的依舊是汽車市場，占**位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。
一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模*大，分別占到整個傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微機(jī)電系統(tǒng))傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在2007-2010年復(fù)合年增長率預(yù)計(jì)會超過25%。
目前，全球的傳感器市場在不斷變化的**之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關(guān)專家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場份額的擴(kuò)大。
記者采訪發(fā)現(xiàn)，如今傳感器新技術(shù)的發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
利用新技術(shù)發(fā)展新功能，引入新技術(shù)發(fā)展新功能
隨著人們對自然認(rèn)識的深化，會不斷發(fā)現(xiàn)一些新的物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)等。利用這些新的效應(yīng)可開發(fā)出相應(yīng)的新型傳感器，從而為提高傳感器性能和拓展傳感器的應(yīng)用范圍提供新的可能。圖爾克市場技術(shù)部產(chǎn)品經(jīng)理兼技術(shù)支持主管楊德友向記者表示，“目前傳感器界的*大特點(diǎn)就是不斷引入新技術(shù)發(fā)展新功能。”如檢測金屬產(chǎn)品位置的電感式接近開關(guān)，它利用金屬物體接近能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時在被測金屬上形成的渦流效應(yīng)來檢測金屬產(chǎn)品的位置。由于不同金屬渦流效應(yīng)的效果不同，因此不同金屬的檢測距離是不一樣的，尤其是面對各類合金時，普通的電感式接近開關(guān)就顯得力不從心，這就要求生產(chǎn)廠商在提高產(chǎn)品功能上下功夫。由于電感式接近開關(guān)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是在鐵氧體磁芯上繞制線圈作為電感線圈，而鐵氧體磁芯自身的限制使得電感式傳感器不可能在已有的設(shè)計(jì)理念下發(fā)展，那么只能在技術(shù)上開發(fā)出可以替代鐵氧體線圈的產(chǎn)品來提高產(chǎn)品的性能。圖爾克公司的電感式接近開關(guān)就摒棄了鐵氧體磁芯，從而去掉了磁芯的限制。這樣在檢測不同金屬時可以通過電路調(diào)節(jié)提高產(chǎn)品的檢測距離，并且全金屬檢測距離無衰減，抗干擾能力也有所提升。
而美國邦納工程國際有限公司上海代表處的產(chǎn)品經(jīng)理何廣軍也表示，如何在產(chǎn)品中引用新技術(shù)已成為傳感器制造商獲得突破的關(guān)鍵。如雷達(dá)傳感器，雖然這項(xiàng)技術(shù)是在美國發(fā)展起來的，但是在中國卻有著巨大的市場，邦納及時的把這項(xiàng)技術(shù)引入到中國的市場中來，研發(fā)出了R-Gage QT50R雷達(dá)傳感器。R-Gage QT50R雷達(dá)傳感器是針對光學(xué)和超聲波傳感器無法發(fā)揮作用的條件而研發(fā)的，并且能夠用于檢測多普勒雷達(dá)無法檢測的固定物體?？赏ㄟ^DIP開關(guān)輕而易舉地設(shè)置檢測范圍，并能忽略設(shè)定距離之外的物體。何廣軍經(jīng)理補(bǔ)充說，“24GHz雷達(dá)波的特性決定其可以應(yīng)用在戶外，用于檢測大型鐵磁性物體有無或者港口機(jī)械防撞應(yīng)用。”
利用新技術(shù)發(fā)展新功能，利用新材料發(fā)展新產(chǎn)品
三倍頻耐壓試驗(yàn)儀利用新技術(shù)發(fā)展新功能技術(shù)的重要基礎(chǔ)，隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，人們可制造出各種新型傳感器。例如用高分子聚合物薄膜制成溫度傳感器，光導(dǎo)纖維能制成壓力、流量、溫度、位移等多種傳感器，用陶瓷制成壓力傳感器。
高分子聚合物能隨周圍環(huán)境的相對濕度大小成比例地吸附和釋放水分子。將高分子電介質(zhì)做成電容器，測定電容容量的變化，即可得出相對濕度。利用這個原理制成的等離子聚合法聚苯乙烯薄膜溫度傳感器，具有測濕范圍寬、溫度范圍寬、響應(yīng)速度快、尺寸小、可用于小空間測濕、溫度系數(shù)小等特點(diǎn)。
陶瓷電容式壓力傳感器是一種無中介液的干式壓力傳感器。采用先進(jìn)的陶瓷技術(shù)，厚膜電子技術(shù)，其技術(shù)性能穩(wěn)定，年漂移量的滿量程誤差不超過0.1%，溫漂小，抗過載更可達(dá)量程的數(shù)百倍。
光導(dǎo)纖維的應(yīng)用是傳感材料的重大突破，光纖三倍頻耐壓試驗(yàn)儀利用新技術(shù)發(fā)展新功能與傳統(tǒng)傳感器相比有許多特點(diǎn)：靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、耐腐蝕、電絕緣性好、光路可彎曲、便于實(shí)現(xiàn)遙測等。而光纖傳感器與集成光路技術(shù)的結(jié)合，加速了光纖傳感器技術(shù)的發(fā)展。將集成光路器件代替原有光學(xué)元件和無源光器件，光纖傳感器又具有了高帶寬、低信號處理電壓、可靠性高、成本低等特點(diǎn)。
利用新技術(shù)發(fā)展新功能，緊跟用戶需求更易操作
傳感器在技術(shù)水平和功能上的迅速發(fā)展，一方面來自于計(jì)算機(jī)、檢測等技術(shù)的發(fā)展，另一方面則源于應(yīng)用領(lǐng)域需求的驅(qū)動。三倍頻耐壓試驗(yàn)儀利用新技術(shù)發(fā)展新功能，用戶的新要求在推動著傳感器技術(shù)的發(fā)展。“以機(jī)器視覺傳感器為例，以前用戶可能只需要2D的效果，現(xiàn)在越來越多的用戶開始要求能夠?qū)崿F(xiàn)3D的檢測效果，施克的3D視覺傳感器就是跟隨著用戶的需要而研發(fā)出來的。”崔麗麗經(jīng)理介紹說，施克的Ranger C產(chǎn)品系列采用相機(jī)連接技術(shù)與PC進(jìn)行連接，這樣就簡化了集成過程并且提高了采集速率。在3D模式下，Ranger C每秒采集約30000幅圖片，每一張圖片包含1536個高質(zhì)量三維坐標(biāo)，相當(dāng)于每秒4500萬個3D點(diǎn)。整套3D算法在相機(jī)內(nèi)完成，這樣就節(jié)省了購買昂貴的后處理器的花銷。Ranger C還可以在多路掃描模式下進(jìn)行操作，用戶可以從一個相機(jī)中同時得到包括3D形狀以及包括灰度等級、光澤度、激光分散度在內(nèi)的多種密度數(shù)據(jù)。在線掃描模式下，所有的特征圖像在物體通過相機(jī)時被捕捉下來，然后通過相機(jī)連接接口送到PC上用于簡單的系統(tǒng)集成。
在用戶需求催生出越來越多傳感器新品的同時，廠商也開始越發(fā)重視讓產(chǎn)品更適用于用戶的操作和需要。邦納的產(chǎn)品經(jīng)理何廣軍表示，傳感器制造商注重用戶需求的*大體現(xiàn)就是對友好操作的注重。何廣軍經(jīng)理說，“在業(yè)內(nèi)，我們有一種說法就是讓傳感器遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)專家，意思就是讓用戶實(shí)現(xiàn)簡單操作。”上海倍加福工業(yè)自動化貿(mào)易有限公司產(chǎn)品市場總監(jiān)John Saw也表示，如何通過對多種智能傳感器的組合讓用戶更簡單的使用傳感器已經(jīng)成為公司發(fā)展的一個方向。如作為專用于傳感器和執(zhí)行器之間聯(lián)網(wǎng)通訊的國際標(biāo)準(zhǔn)的AS-I(EN50295)，它摒棄了傳統(tǒng)接線中，電源必須連接到每只傳感器并且信號線必須連到I/O模塊中的限制。一個AS-I網(wǎng)絡(luò)中*多可包含124只簡單的傳感器或31個可編程的AS-I傳感器，用戶可組合使用。
MEMS技術(shù)帶動傳感器的發(fā)展
半導(dǎo)體技術(shù)中的加工方法有氧化、光刻、擴(kuò)散、沉積、平面電子工藝、各向?qū)愿g及蒸鍍，濺射薄膜等，這些都已引進(jìn)到傳感器制造。因而產(chǎn)生了各種新型傳感器，如利用半導(dǎo)體技術(shù)制造出硅微傳感器，利用薄膜工藝制造出快速響應(yīng)的氣敏、濕敏傳感器，利用濺射薄膜工藝制造壓力傳感器等。精量電子市場總監(jiān)陳振指出，MEMS技術(shù)肯定是傳感器技術(shù)未來的主要趨勢之一?；贛EMS硅微加工技術(shù)，傳感器具有體積小、低功耗等特點(diǎn)，易于集成在各種模擬和數(shù)字電路中，廣泛應(yīng)用于汽車碰撞實(shí)驗(yàn)、測試儀器、設(shè)備振動監(jiān)測等領(lǐng)域。
陳振總監(jiān)表示，傳感器發(fā)展的另一大特點(diǎn)是向著集成化、智能化方向發(fā)展。集成傳感器的優(yōu)勢是傳統(tǒng)傳感器無法達(dá)到的，它不僅僅是一個簡單的傳感器，其將輔助電路中的元件與傳感元件同時集成在一塊芯片上，使之具有校準(zhǔn)、補(bǔ)償、自診斷和網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它可降低成本、增加產(chǎn)量。而智能化傳感器是一種帶微處理器的傳感器，是微型計(jì)算機(jī)和傳感器相結(jié)合的成果，它兼有檢測、判斷和信息處理功能，與傳統(tǒng)傳感器相比有很多特點(diǎn)，具有判斷和信息處理功能，可實(shí)現(xiàn)多傳感器多參數(shù)測量，有自診斷和自校準(zhǔn)功能，測量數(shù)據(jù)可存取，且具有數(shù)據(jù)通信接口，能與微型計(jì)算機(jī)直接通信。把傳感器、信號調(diào)節(jié)電路、單片機(jī)集成在一個芯片上形成超大規(guī)模集成化的**智能傳感器已經(jīng)成為一個新的發(fā)展趨勢。
數(shù)字的還是模擬的?
模擬還是數(shù)字?在工業(yè)化測量和控制領(lǐng)域，依舊存在著爭執(zhí)。盡管問題很簡單，并且有越來越多的數(shù)字化傳感器產(chǎn)品，但仍然很難下結(jié)論。中國科學(xué)院電工研究所新能源組的副研究員李建林與中鐵電氣化勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司副總工程師、**工程師兼國際項(xiàng)目管理專家王術(shù)合在接受采訪時也都提出了同樣的問題。
在一些控制領(lǐng)域的應(yīng)用中，往往有很多不同的輸入以及多變量的處理，這些復(fù)雜的要求只有數(shù)字電路應(yīng)付得過來。然而，在另一些應(yīng)用中，模擬依舊占主導(dǎo)地位。模擬器件設(shè)計(jì)相對簡單，對應(yīng)于簡單的電路，特別是面對成本控制等諸多因素，模擬都是優(yōu)選。
隨著傳感器技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，傳感器設(shè)備集成了越來越多的數(shù)字化電路和接口。有專家指出，“MEMS與集成電路的結(jié)合，可以使工業(yè)解決方案的設(shè)計(jì)摒棄那些需要復(fù)雜信號處理的傳統(tǒng)技術(shù)。”而傳感器提供了數(shù)字輸出信號，這需要內(nèi)部具備集成的電路，如ADC以及串行器。因?yàn)橹圃旆绞较嗤?，所需材料相同，基于MEMS的傳感器就更加適合數(shù)字化。
恰似傳感器“模擬與數(shù)字”的問題，依據(jù)應(yīng)用的場合不同而不同，對于未來傳感器的未來，該是“仁者見仁，智者見智”的問題。
