新型傳感器研發的重點領域

2019-11-03 09:56:09

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　　基于MEMS技術的新型

　　微傳感器微傳感器(尺寸從幾微米到幾毫米的傳感器總稱)特別是以MEMS(微電子機械系統)技術為基礎的傳感器已逐步實用化，這是今后發展的重點之一。

　　微機械設想早在1959年就被提出，其后逐漸顯示出采用MEMS技術制造各種微型新型傳感器、執行器和微系統的巨大潛力。這項研發在工業、農業、國防、航空航天、航海、醫學、生物工程、交通、家庭服務等各個領域都有巨大的應用前景。MEMS技術近十年來的發展令人矚目，多種新型微傳感器已經實用化，微系統研究已處于突破前夜，創新的空間很大，已成為競爭研究開發的重點領域。

　　MEMS器件主要分為慣性測量、壓力測量、微流量、光MEMS、射頻MEMS以及其它MEMS器件等多種類型及品種，而目前市售的MEMS器件主要有5種：壓力傳感器、加速度傳感器、微型陀螺、噴墨頭、硬盤驅動頭。銷售最多的是IT領域的噴墨頭、硬盤驅動頭和汽車領域中的壓力傳感器、加速度傳感器、微型陀螺。而用于生物、化學測試系統的Lab-onchip和其他類型生物芯片則剛剛顯露出巨大的潛力。

　　預測認為，MEMS器件在21世紀初，其年銷售額將以20%-30%的速度增長，2003年銷售額將達到115億美元。

　　生物、醫學研究急需的新型傳感器

21世紀是生命科學世紀，特別是人類基因組計劃的研究大大促進了對生物學、醫學、衛生、食物等學科研究以及現代科學儀器制造所急需的各種新型傳感器的研究開發。不僅要求多種生物量傳感器如：酶、免疫、微生物、細胞、DNA、RNA、蛋白質、嗅覺、味覺和體液組份等傳感器，也需要諸如：血氣、血壓、血流量、脈搏等生理量傳感器的出現和實用化；還要進一步實現這些功能的集成化、微型化、研制出“Lab-onChip”微分析芯片，使許多不連續的分析過程連續化、自動化，完成實時、在位分析，實現高效率、快速度、少耗樣、低成本、無污染、大批量生產的目標。

　　新型環保化學傳感器

　　保護環境和生態平衡是目前我國的重點任務之一，實現這一目標必須對江河湖海進行水質檢測，這就需要測量污水的流量、自動比例采樣、PH、電導、濁度、COD、BOD、TP、TN、礦物油、氰化物、氨氮、總氮、總磷以及金屬離子濃度特別是重金屬離子濃度等，而這些參量檢測的多數傳感器我們尚不能實用化，甚至尚未研制。　　大氣監測是環保重要方面，主要監測內容有：風向、風速、溫度、濕度、工業粉塵、煙塵、煙氣、SO2、NO、O3、CO等，這些傳感器中大多數亟待開發。

　　目前全國已建檢測站4000多個，環境科研院所幾百個，“十五”期間要裝備400多個國家網絡監測站，350多個環境信息中心，100多個城市空氣質量地面自動監測系統，時刻監測著大氣污染；有100多個國控水質監測系統，需要監測水質；國家要對18000個重點污染企業安裝在線連續自動監測系統。這些說明研究開發環保新型化學傳感器的任務是多么迫切和艱巨。

　　工業過程控制和汽車傳感器

　　我國工業過程控制技術水平還很低，汽車工業也正在迅速發展，為適應這一形勢，重點開發新型壓力、溫度、流量、位移等傳感器，盡快為汽車工業解決電噴系統、空調排污系統和自動駕駛系統所需的傳感器都是十分迫切的任務。

　　我國的汽車工業發展加快，估計2010年將達600萬輛的生產能力，若每輛車用10只傳感器，將需6000萬套傳感器及其配套變送器和儀表。

　　一個現代高級轎車的電子化控制系統水平的關鍵就在于采用傳感器的水平和數量。通常達30余種，多則達百種。對溫度、壓力、位置、距離、轉速、加速度、姿態、流量、濕度、電磁、光電、氣體、振動等等各種信息進行實時準確測量和控制不可缺少。隨著我國汽車工業發展、開發和應用汽車傳感器，實現汽車傳感器國產化勢在必行。

摘自《通信產業報》2002.3.6

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