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分析儀器是我國科技、經(jīng)濟和社會持續(xù)發(fā)展的基礎,無論在工業(yè)過程控制、設施農業(yè)、生物醫(yī)學、環(huán)境控制、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,以迅速改變我國分析儀器的落后狀況。
傳感器作為現(xiàn)代科技的前沿技術,傳感器產業(yè)也是國內外公認的具有發(fā)展前途的高技術產業(yè),它以其技術含量高、經(jīng)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(fā)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(fā)展。例如:我國重點開發(fā)的MEMS、MOMES、智能傳感器、生物化學傳感器等以及今后將大力開發(fā)的網(wǎng)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系統(tǒng)(MEMS)技術基礎上的,目前已成功應用在硅器件上形成硅壓力傳感器(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、表面微機械加工技術、LIGA技術(X光深層光刻、微電鑄和微復制技術)、激光微加工技術和微型封裝技術等。
MEMS的發(fā)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。傳感器的檢測儀表,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(wǎng)絡通訊接口電路)等封裝在一起完成了數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化、系統(tǒng)化。(注:MEMS技術還完成了微電動機或執(zhí)行器等產品,將另作文介紹)網(wǎng)絡化方面,目前主要是指采用多種現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng)),這要按各行業(yè)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(fā)展還有賴于新型敏感材料、敏感元件和納米技術,如新一代光纖傳感器、超導傳感器、焦平面陳列紅外探測器、生物傳感器、納米傳感器、新型量子傳感器、微型陀螺、網(wǎng)絡化傳感器、智能傳感器、模糊傳感器、多功能傳感器等。
多傳感器數(shù)據(jù)融合技術正在形成熱點,不同于一般信號處理,也不同于單個或多個傳感器的監(jiān)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致于融合,這是必然的趨勢,多傳感器數(shù)據(jù)融合技術也促進了傳感器技術的發(fā)展。
多傳感器數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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,降低其不確實性,獲得被測對象的一致性解釋與描述,從而提高系統(tǒng)決策、規(guī)劃、反應的快速性和正確性,使系統(tǒng)獲得更充分的信息。其信息融合在不同信息層次上出現(xiàn),包括數(shù)據(jù)層(像素層)融合、特征層融合、決策層(證據(jù)層)融合。由于它比單一傳感器信息有如下優(yōu)點,即容錯性、互補性、實時性、經(jīng)濟性,所以逐步得到推廣應用。應用領域除軍事外,已適用于自動化技術、機器人、海洋監(jiān)視、地震觀測、建筑、空中交通管制、醫(yī)學診斷、遙感技術等方面。
近年來,傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉型的發(fā)展階段。新型傳感器的特點是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化,它不僅促進了傳統(tǒng)產業(yè)的改造,而且可導致建立新型工業(yè),是21世紀新的經(jīng)濟增長點。
(來源:中國傳感器交易網(wǎng))
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