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分析儀和傳感器等以智能化為主 日期:2020.05.15

分析儀器是我國科技、經濟和社會持續發展的基礎,無論在工業過程控製、設施農業、生物醫學、環境控製、食品安全乃至航空航天、國防工程等領域,均迫切需要各類新型傳感器作為信息攝取源的小型化、專用化、簡用化、家庭化的新一代分析儀器,實現更靈敏、更準確、更快速、更可靠地實時檢測,以迅速改變我國分析儀器的落後狀況。

傳感器作為現代科技的前沿技術,傳感器產業也是國內外公認的具有發展前途的高技術產業,它以其技術含量高、經濟效益好、滲透能力強、市場前景廣等特點為世人矚目。

幾十年來,以微電子技術為基礎,促進了傳感器技術的發展。多學科、多種高新技術的交叉融合,推動了新一代傳感器的誕生與發展。例如:我國重點開發的MEMS、MOMES、智能傳感器、生物化學傳感器等以及今後將大力開發的網絡化傳感器、納米傳感器均是多學科、多種學科技術交叉融合的新一代傳感器

微型化是建立在微電子機械係統(MEMS)技術基礎上的,目前已成功應用在矽器件上形成矽壓力傳感器(如上述EJX變送器)。微電子機械加工技術,包括體微機械加工技術、表麵微機械加工技術、LIGA技術(X光深層光刻、微電鑄和微複製技術)、激光微加工技術和微型封裝技術等。

MEMS的發展,把傳感器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度。傳感器檢測儀表,在微電子技術基礎上,內置微處理器,或把微傳感器和微處理器及相關集成電路(運算放大器、A/D或D/A、存貯器、網絡通訊接口電路)等封裝在一起完成了數字化、智能化、網絡化、係統化。(注:MEMS技術還完成了微電動機或執行器等產品,將另作文介紹)網絡化方麵,目前主要是指采用多種現場總線和以太網(互聯網),這要按各行業的特點,選擇其中的一種或多種,近年內最流行的有FF、Profibus、CAN、Lonworks、AS- Interbus、TCP/IP等。

除MEMS外,新型傳感器的發展還有賴於新型敏感材料、敏感元件和納米技術,如新一代光纖傳感器、超導傳感器、焦平麵陳列紅外探測器、生物傳感器、納米傳感器、新型量子傳感器、微型陀螺、網絡化傳感器、智能傳感器、模糊傳感器、多功能傳感器等。

傳感器數據融合技術正在形成熱點,不同於一般信號處理,也不同於單個或多個傳感器的監測和測量,而是對基於多個傳感器測量結果基礎上的更高層次的綜合決策過程。有鑒於傳感器技術的微型化、智能化程度提高,在信息獲取基礎上,多種功能進一步集成以致於融合,這是必然的趨勢,多傳感器數據融合技術也促進了傳感器技術的發展。

傳感器數據融合的定義概括:把分布在不同位置的多個同類或不同類傳感器所提供的局部數據資源加以綜合,采用計算機技術對其進行分析,消除多傳感器信息之間可能存在的冗餘和矛盾,加以互補,降低其不確實性,獲得被測對象的一致性解釋與描述,從而提高係統決策、規劃、反應的快速性和正確性,使係統獲得更充分的信息。其信息融合在不同信息層次上出現,包括數據層(像素層)融合、特征層融合、決策層(證據層)融合。由於它比單一傳感器信息有如下優點,即容錯性、互補性、實時性、經濟性,所以逐步得到推廣應用。應用領域除軍事外,已適用於自動化技術、機器人、海洋監視、地震觀測、建築、空中交通管製、醫學診斷、遙感技術等方麵。

近年來,傳感器正處於傳統型向新型傳感器轉型的發展階段。新型傳感器的特點是微型化、數字化、智能化、多功能化、係統化、網絡化,它不僅促進了傳統產業的改造,而且可導致建立新型工業,是21世紀新的經濟增長點。

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