传感器发展历程,现状以及分类（传感器发展历程,现状以及分类标准）

传感器与通信技术、芯片、操作系统被誉为现代信息技术和物联网的四大核心技术，其应用涉及社会生活的各个领域。随着华为在5G技术上的突破和北斗星链的形成，中国掌握了通信技术领域的核心技术。但传感器技术与引起国内广泛关注的芯片和操作系统仍有差距。

1. 定义传感器

技术是人体的延伸。如果说机械扩展了人类的体力，计算机扩展了人类的智力，那么传感器技术则极大地扩展了人类的感知。

传感器，英文称为Sensor或Transducer。 “传感器”在新魏词典中的定义是：“从一个系统接收电力，通常以另一种形式向第二个系统发送电力的设备”。根据这个定义，传感器的作用就是将一种形式的能量转换成另一种形式的能量，因此很多学者也用“Transducer”来指称“Sensor”。

简单来说，传感器是一种检测装置，通常由敏感元件和转换元件组成，可以测量信息并让用户感知信息。通过变换方法，将传感器中的数据或数值信息转换成电信号或其他所需形式的输出，以满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。

2、传感器的分类

目前，国际上缺乏制定国际标准的指南和规范，尚未制定权威的传感器标准类型。它们只能分为简单物理传感器、化学传感器和生物传感器等大类。

例如，

物理传感器包括：声、力、光、磁、温度、湿度、电、辐射等；化学传感器包括：各种气体灵敏度、酸碱pH值、电离、极化、化学吸附、电化学反应等现象等；生物传感器包括：酶电极、介体生物电等，产品使用和形成过程中的因果关系环环相扣，无法划分为物理或化学类别，难以严格分类。

采用传感器分类和命名方法，主要有以下几种：

(1)根据转换原理可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。

(2)根据传感器检测信息可分为声敏、光敏、热敏、力敏、磁敏、气敏、湿敏、压敏、离子- 敏感和辐射敏感传感器。

(3)根据供电方式可分为有源传感器和无源传感器。

(4)根据其输出信号可分为模拟输出、数字输出和开关传感器。

（5）根据传感器所用材料可分为：半导体材料；晶体材料；陶瓷材料；有机复合材料；金属材料；高分子材料；超导材料；光纤材料；纳米材料和其他传感器。

(6)按能量转换方式可分为能量转换传感器和能量控制传感器。

(7)按其制造技术可分为机械加工技术；复合与集成技术；薄膜和厚膜技术；陶瓷烧结技术；微机电系统技术；电化学技术和其他传感器。

全球商业化传感器约有26,000种。我国已有14000多个品种，其中大部分为常规品种和品种。可商品化的品种有7000余种，在医疗、科研、微生物、化学分析等特殊品种方面，还存在短缺和差距，技术创新空间较大。

3、传感器技术的三个历史发展阶段

第一代是结构传感器，利用结构参数的变化来感知和转换信号。例如：电阻应变传感器，它利用金属材料发生弹性变形时电阻的变化来转换电信号。

第二代传感器是20世纪70年代开发的固态传感器。这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体成分组成，利用材料的某些特性制成。例如：利用热电效应、霍尔效应、光敏效应分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。

20世纪70年代末，随着集成技术、分子合成技术、微电子技术和计算机技术的发展，出现了集成传感器。集成传感器包括传感器本身集成和传感器与后续电路集成两种类型。例如：电荷耦合器件（CCD）、集成温度传感器AD 590、集成霍尔传感器UG 3501等。该类传感器主要具有成本低、可靠性高、性能好、接口灵活等特点。集成传感器发展非常迅速，目前约占传感器市场的2/3。它们正在向低价格、多功能、系列化方向发展。

第三代传感器是20世纪80年代刚刚开发出来的智能传感器。所谓智能传感器是指其对外部信息具有一定的检测、自诊断、数据处理和自适应能力。它是微机技术与检测技术相结合的产物。 20世纪80年代，智能测量主要以微处理器为核心，将传感器信号调理电路、微机、存储器和接口集成到一块芯片上，使传感器具有一定程度的人工智能。 20世纪90年代，智能测量技术进一步完善，在传感器层面实现了智能化，使其具有自诊断功能、记忆功能、多参数测量功能、网络化通讯功能等。

四、国内外发展历史及现状

20世纪70年代初，西方发达国家大力发展计算机和通信技术，忽视了传感器技术的发展。传感器行业相对黯淡。

20世纪80年代初，美国、日本、德国、法国、英国等国家相继制定了加速传感器技术发展的政策。他们把它作为关系科技进步、经济发展和国家安全的关键技术，列入国家长期发展规划和重点规划。并采取严格的保密规定来封锁和控制技术，并禁止技术出口，特别是向中国出口。

1979年，日本在“未来十年值得注意的技术”中将传感器排名第一；

1985年美国国防部公布的二十项关键军事技术中，被列为第十四项； “星球大战”计划、欧洲“尤里卡”计划、前苏联“军事航天”计划、英国、法国、德国传感器被列为国家高技术发展计划重点发展技术，其科学性研究成果和制造工艺及装备被列为国家核心技术。

美国认为计算机技术是核心，敏感技术和光电技术是关键和重点，新材料和微电子技术是支撑和基础。通信与计算机的结合，以及多元化、新技术的融合，代表了美国信息技术的发展方向。

美国国家科学技术基金会认为，本世纪的重大变化是通过互联网连接物质世界，赋予其电子神经系统，使其能够感知信息。能够担负起这一重任的核心就是“传感器”。每年财政预算约69亿美元，用于传感器基础技术和应用研究，这被称为“传感器革命”（即：传感器革命）。

美国科技发展模式遵循先军工后民用、先改进后普及的发展道路。其特点显着：

（1）重视传感器功能材料的研究；

（2）关注传感器技术的发展；

(3)注重工艺研究：传感器的原理并不难，也不是保密的。最保密的是工艺（制造）。