傳感器和檢測儀表的現狀及發展趨勢分析

  近年來，傳感器正處于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、系統化、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和軍事變革，是21世紀新的經濟增長點。我國在傳感器生產產業化過程中，應該在引進國外技術和自主創新兩方面都不放松。在引進國外先進技術中，可以提高自己的技術，同時也滿足了國內市場的需求，形成了傳感器生產產業規模。

  傳感器和檢測儀表的重要性


  工業設備在制造過程中及整機性能測試中會遇到各種機械量和幾何量，有些工業設備在運行中還要經常對一些機械量、電量進行檢測或監視。這些機械量有位移、速度、加速度、力、力矩、功率、壓力、流量、溫度、硬度、密度、溫度、比重和粘度等，幾何量有長度、角度、形狀、位置、表面粗糙度、表面波形等，這些均屬于物理量。實際在人們生產、生活和科學實驗中還會遇到化學量、生物量(包括醫學)，而所有這一切，從信號的角度來看，都需要通過傳感器，將其轉換成電信號(近代還可以轉換成光信號)，而后再進行信號的傳輸、處理、存儲、顯示、控制……，從信息的角度看，這些信號連同聲音和圖像信息都是信息的源頭，所以傳感器和檢測儀表、測量儀表是信息科學技術的三部分(信息獲取、信息傳輸、信息處理)中的重要部分。

  在現代工業設備中，傳感器和檢測儀表是重要的組成部分，還可由以下兩方面來看：傳統的工業設備如在其上增加了必要的傳感器，配備精密測量部件(附件)，則其功能和精度可以提高，便于用戶操作和維護，安全等級也可以提高，設備可以增值;工業設備作為自動化系統的控制對象或作為自動化系統的一部分，必須能與自動化系統的三部分(檢測、控制、執行)相兼容或提供接口，使之集成為一個有機的整體，無論是單機自動化或作為大型自動化裝置的一部分，都使該工業設備的用途擴大。綜上所述，作為工業設備本身增加傳感器和檢測儀表、測量儀表或提供接口，是傳統設備更新換代的必要條件。

  傳感器是一種把非電量轉變的電信號的器件，而檢測儀表在模擬電路情況下，一般是包括傳感器、檢測點取樣設備及放大器(進行抗干擾處理及信號傳輸)，當然還有電源及現場顯示部分(可選擇)，電信號一般分連續量、離散量兩種，實際上還可分成模擬量、開關量、脈沖量等，模擬信號傳輸采用統一信號(4~20mADC等)。數字化過程中，檢測儀表變化比較大，經過幾個階段，近來多采用ASIC專用集成電路，而且把傳感器和微處理器及網絡接口封裝在一個器件中，完成信息獲取、處理、傳輸、存貯等功能。在自動化儀表中經常把檢測儀稱為變送器，如溫度變送器、壓力變送器等。

  因為傳感器用于各行各業，加之這些年來，家用電器、汽車、信息產業三方面的飛速發展，對傳感器需求大增，所以傳感器制造業發展很快，形成獨立的產業，這就拉動了工業設備，特別是半導體、設備制造業的發展，所以中國有必要特別關注傳感器產業。

  傳感器產品品種多，采用的科學原理多，技術密集，具有多樣性、邊緣性、綜合性和技藝性，需要多學科、多種高新技術配合，雖然具有高附加效益，但本身價格不高，所以要推動傳感器產業的發展，是有難度的。

  多傳感器數據融合技術正在形成熱點，它形成于20世紀80年代，它不同于一般信號處理，也不同于單個或多個傳感器的監測和測量，而是對基于多個傳感器測量結果基礎上的更高層次的綜合決策過程。有鑒于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至于融合，這是必然的趨勢。多傳感器數據融合技術也概括為：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余和矛盾，加以互補，降低其不確定性，獲得對被測對象的一致性解釋與描述，從而提高系統決策、規劃、反應的快速性和正確性，使系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。由于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，所以逐步推廣應用。應用領域除軍事外，還適用于自動化技術、機器人、海洋監視、地震觀測、建筑、空中交通管制、醫學診斷、遙感技術等方面。