未来传感器的发展与趋势

1、未来传感器的发展 与趋势,未来是什么样？,Check,机遇？,挑战？,在当前信息化社会中，几乎所有的高科技行业都离不开传感器的信息采集技术支持。,科技以人为本，未来传感器的发展将依照现在及未来的需求向着更好地为人类服务的方向发展。,未来传感器的特点：,未来的传感器必须具有微型化、智能化、高灵敏化、多功能化、数据上行通用化和网络化等优良特征。,未来传感器发展有几个大方向：,1.智能化(MEMS与CPU、信息控制技术的结合) 未来智能传感器装有微处理器，除执行信息处理和信息存储，还能够进行逻辑思考和对特殊情况作出判断并进行处理。,2.、纳米传感器 (纳米技术与传感技术的结合) 纳米技术的发展，为传

2、感器提供了优良的敏感材料，纳米技术中的关键技术STM，研究对象向纳米尺度过渡的MEMS技术等。推动了传感器的制作水平，拓宽了传感器的应用领域。,3.无线网络化(MEMS网络技术的结合) 随着通讯技术的发展、无线技术的广泛应用，无线技术也应用到传感器技术中来。比如水文观测中通过传感器收集到水文的信息，然后通过无线技术发送到集中控制平台，这样我们就可以在控制平台上监测到各个点的水文信息。在航天技术中我们通过卫星把传感器的采集数据发回地面，从而了解到到太空中的各种情况。,4.微型化(微电子与微机械的结合) 由于计算机技术的发展，辅助设计（CAD）技术和集成电路技术迅速发展，微机电系统（MEMS）技术

3、应用于传感器技术，从而引发了传感器微型化。,5.仿生学的应用 仿生学的发展也促进了传感器的发展，这是一个新的发展方向。在2002年美国空军通过对毒蛇的仿生学研究开发微热型传感器。这种微热型传感器像毒蛇的热感系统一样，可以感知任何环境温度的变化。,Autoshapes,几个热门的研究方向：,未来传感器发展是多方向，应用范围也越来越广。今天我主要讲的是其中几个比较热门的研究领域，相信未来这些类型的传感器就会走进我们生活中。,1.仿生传感器： 触觉传感器，这种传感器系统由PVDF材料、无触点皮肤敏感系统以及具有压力敏感传导功能的橡胶触觉传感器等组成。据悉，美国MERRITT公司研制开发的无触点皮肤敏

4、感系统获得了较大的成功，其无触点超声波传感器、红外辐射引导传感器、薄膜式电容传感器、以及温度、气体传感器等在美国本土应用甚广。,人工嗅觉“电子鼻”：10多年来，该技术的发展很快，目前已有数种商品化的产品在国际市场流通，美、法、德、英等国家均有比较先进的电子鼻产品问世。 “电子鼻”系统通常由一个交叉选择式气体传感器阵列和相关的数据处理技术组成，并配以恰当的模式识别系统，具有识别简单和复杂气味的能力，主要用来解决一般情况下的气味探测问题。根据应用对象的不同， “电子鼻”系统传感器阵列中传感器的构成材料及配置数量亦有所不同，其中，构成材料包括金属氧化物半导体、导电聚合物、石英晶振等，配置数量则从几个

5、到数十个不等。 总之，“电子鼻”系统是气体传感器技术和信息处理技术进行有效结合的高科技产物，其气体传感器的体积很小，功耗也很低，能够方便地捕获并处理气味信号。,Type Presentation here,2.无线网络传感器(wireless networked) 无线网络对我们来说并不陌生，比如手机，无线上网，电视机。传感器对我们来说也不陌生，比如温度传感器、压力传感器，还有比较新颖的气味传感器。但是，把二者结合在起来，提出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks)这个概念，却是近几年才发生的事情。 这个网络的主要组成部分就是一个个可爱的传感器节点。说它们可爱，是因为

6、它们的体积都非常小巧。这些节点可以感受温度的高低、湿度的变化、压力的增减、噪声的升降。更让人感兴趣的是，每一个节点都是一个可以进行快速运算的微型计算机，它们将传感器收集到的信息转化成为数字信号，进行编码，然后通过节点与节点之间自行建立的无线网络发送给具有更大处理能力的服务器,无线传感器网络有着十分广泛的应用前景，它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来还将在许多新兴领域体现其优越性，如家用、保健、交通等领域。我们可以大胆的预见，将来无线传感器网络将无处不在，将完全融入我们的生活。比如微型传感器网最终可能将家用电器、个人电脑和其他日常用品同互联网相连，实现远距离

7、跟踪，家庭采用无线传感器网络负责安全调控、节电等。,无线传感器（智能家居）：,3.智能传感器（intelligent sensor） 是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。一般智能机器人的感觉系统由多个传感器集合而成，采集的信息需要计算机进行处理，而使用智能传感器就可将信息分散处理，从而降低成本。与一般传感器相比，智能传感器具有以下三个优点：通过软件技术可实现高精度的信息采集，而且成本低；具有一定的编程自动化能力；功能多样化。,概括而言， 智能传感器的主要功能是： (1) 具有自校零、 自标定、 自校正功能；

8、(2) 具有自动补偿功能； (3) 能够自动采集数据， 并对数据进行预处理； (4) 能够自动进行检验、 自选量程、 自寻故障； (5) 具有数据存储、记忆与信息处理功能； (6) 具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能； (7) 具有判断、决策处理功能。 智能传感器的特点是： 1. 精度高 2. 高可靠性与高稳定性 3. 高信噪比与高的分辨力 4. 强的自适应性 5. 低的价格性能比,智能传感器的工作结构,大脑意识也能操控汽车,科学家成功研制一种大脑意识操控汽车的装置，驾驶者戴着这种特殊的耳机装置，所装配的传感器可通过无线技术与汽车的电子元件建立连接。“大脑驾驶员”系统通过摄影机、雷达

9、和激光传感器与汽车连接在一起，能够形成其周围的全景3D图像。驾驶者戴上一个具有16个传感器的特殊帽状结构，能够接收到大脑的电磁信号驾驶者在驾驶时必须“想到”向左或者向右，这些大脑信号由一个计算机系统进行解析，进而能被理解成为代表向左和向右的不同特殊图识。汽车便进行即时响应。,？,The Colour Wheel,他们在设置大脑意识作为无手操控汽车的最佳方法之前使用iPad和视线轨道装置进行了测试,Static,Animated,智能衣服将增进身体健康,未来衣服的功能将不仅仅是遮身蔽体,御寒保温。 科研人员已将若干微型传感器镶嵌在睡衣或床单之中，研制成了可以检测使用者的心率、呼吸、体温和血压等身

10、体状况数据的睡衣或床单。已研制成的一种装置是与睡衣无线相连的掌上控制阅读器。这种睡衣内置了微型心电传感器等微型器件和导线，可以自动测定使用者的心率、呼吸和血压等数据，并且可以分析出使用者的睡眠质量。使用者穿上这种睡衣睡觉并不会感到不舒服。穿上睡衣后，使用者可随时在掌上控制阅读器上读取自己的身体状况和睡眠质量的数据。而且这种睡衣还将所测定的使用者的身体状况数据无线传输到一个指定的监测健康中心。该监测健康中心接收到数据后会自动进行处理并及时将使用者目前身体状况的综合评价和需要采取的措施无线传输回与睡衣无线相连的掌上控制阅读器,Cygnus公司生产了一种葡萄糖手表,其外观像普通手表一样,戴上它就能实

11、现无疼、无血、连续的血糖测试。葡萄糖手表上有一块涂着试剂的垫子,当垫子与皮肤接触时,葡萄糖分子就被吸附到垫子上,并与试剂发生电化学反应,产生电流。传感器测量该电流,经处理器计算出与该电流对应的血糖浓度,并以数字量显示。,结束语 当前技术水平下的传感器系统正向着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展。今后，随着CAD技术、MEMS技术、信息理论及数据分析算法的继续向前发展，未来的传感器系统必将变得更加微型化、综合化、多功能化、智能化和系统化。 在各种新兴科学技术呈辐射状广泛渗透的当今社会，作为现代科学“耳目”的传感器系统，作为人们快速获取、分析和利用有效信息的基础，必将进一步得到社会各界的普遍关注。微波传感器依靠