### 传感器技术和产品发展的重点
#### 一、引言
传感器技术作为现代科技的重要组成部分,在推动工业自动化和信息化发展中扮演着关键角色。然而,国内传感器技术相较于国际先进水平还存在一定差距,尤其是在制造工艺技术和产品的创新能力方面。为了缩小这种差距,促进工业自动化和信息化技术的进步,有必要对传感器技术的发展方向进行探讨。
#### 二、MEMS工艺和微传感器
**MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)工艺**是一种基于硅平面工艺发展起来的技术,主要用于制造微传感器、微执行器及微机械系统。通过MEMS工艺,不仅能够制造出复杂的三维微结构,还能实现微电子和微机械的集成,从而推动传感器技术的发展进入新的阶段。相比于传统传感器,MEMS传感器具有更高的性能、更低的成本和更小的体积。
国外在MEMS器件的生产方面已经形成了规模化生产的能力,如美国SMI公司开发的低价位硅微压力传感器,其线性度可达0.10%~0.65%,敏感元件体积仅为传统传感器的几百分之一。此外,还有微型惯性导航系统等高级应用。
在国内,虽然在MEMS工艺和新型传感器的研究方面取得了一定进展,但仍需加强基础工艺的应用技术研究,开发专用工艺装备,并提高自主生产能力。沈阳仪表科学研究院在这方面做出了贡献,如开发了静电封接设备、硅油充灌设备等,为MEMS部分工艺的稳定运行提供了支持。
#### 三、集成工艺和集成传感器
集成工艺是指将微传感器、微驱动器、微执行器以及信号处理器和控制电路等集成在一个系统中,通过这种方式,不仅可以减小传感器的体积,还可以降低成本、提高可靠性。未来的集成技术将进一步发展,使得硅微传感器、微电子系统以及微执行器能够在同一芯片上制造,形成单片集成的闭环工作系统,这将在工业过程控制、航空航天、生物医学等领域发挥重要作用。
例如,国外已研制出的压力成像器微系统,整个膜片尺寸仅为10mm×10mm,却能集成1024个微型压力传感器,传感器之间距离仅250μm,每个压力膜片尺寸仅为50μm×50μm。此外,还出现了将多种不同固有特性传感器集成在同一芯片上的案例,如多功能集成FET生物传感器,实现了对多种成分的高精度分析。
#### 四、智能化技术和智能传感器
智能化技术是指通过集成微处理器、存储器等智能组件来增强传感器的功能,使其具备数据处理、分析、决策等功能。智能传感器不仅可以采集数据,还能对数据进行初步处理,甚至实现远程通信,这对于构建物联网和实现大数据分析至关重要。
#### 五、网络化技术和网络传感器
随着物联网技术的发展,网络传感器成为了连接物理世界和数字世界的关键桥梁。通过网络传感器,可以实时监测环境变化,收集大量数据,并通过互联网传输到中央服务器进行处理。这种技术广泛应用于智慧城市、智能交通、环境监测等领域。
传感器技术的发展趋势集中在MEMS工艺、集成技术、智能化技术和网络化技术等方面。为了促进我国传感器技术的进步,应当加大对这些领域的研发投入,特别是在制造工艺技术和产品创新能力方面,以期在不久的将来达到或超越国际先进水平。