国内外传感器技术发展对比

发布时间:2016-06-13
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当前,我国传感器产业正处于由传统型向新型传感器发展的关键阶段,它体现了新型传感器向微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化发展的总趋势。

国外传感技术发展趋势

强调传感技术系统的系统性和传感器、处理与识别的协调发展,突破传感器同信息处理与识别技术与系统的研究、开发、生产、应用和改进分离的体制,按照信息论与系统论,应用工程的方法,同计算机技术和通讯技术协同发展。突出创新。国外传感技术的发展强调以下几方面的创新:

·利用新的理论、新的效应研究开发工程和科技发展迫切需求的多种新型传感器和传感技术系统。

·侧重传感器与传感技术硬件系统与元器件的微小型化。利用集成电路微小型化的经验,从传感技术硬件系统的微小型化中提高其可靠性、质量、处理速度和生产率,降低成本,节约资源与能源,减少对环境的污染。这种充分利用已有微细加工技术与装置的做法已经取得巨大的效益、极大地增强了市场竞争力,例如:80年代进口一套AE传感器及其住处预处理硬件的成本已被降至原来的百分之几到千分之几,使我国经“七五”和“八五”攻关的产品化系统处于无力竞争的地位。后者采用独创的宽带高精度AE传感器和厚膜集成电路预处理硬件,但其成本仍比国外先进的产品高数倍到数十倍。在微小型化中,为世界各国注目的是纳米技术。

·集成化。进行硬件与软件两方面的集成,它包括:传感器阵列的集成和多功能、多传感参数的复合传感器(如:汽车用的油量、酒精检测和发动机工作性能的复合传感器);传感系统硬件的集成,如:信息处理与传感器的集成,传感器--处理单元--识别单元的集成等;硬件与软件的集成;数据集成与融合等。

·研究与开发特殊环境(指高温、高压、水下、腐蚀和辐射等环境)下的传感器与传感技术系统。这类传感器及传感技术系统常常是我国缺少的一类高新传感技术和产品。

·对一般工业用途、农业和服务业用的量大面广的传感技术系统,侧重解决提高可靠性、可利用性和大幅度降低成本的问题,以适应工农业与服务业的发展,保证这种低技术产品的市场竞争力和市场份额。

·彻底改变重研究开发轻应用与改进的局面,实行需求驱动的全过程、全寿命研究开发、生产、使用和改进的系统工程。

·智能化。侧重传感信号的处理和识别技术、方法和装置同自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应和自组织等人工智能技术结合,发展支持智能制造、智能机器和智能制造系统发展的智能传感技术系统。

国外工况监视技术的发展趋势

工况监视主要指对机器装备故障、系统运行过程与过程质量缺陷、刀具/砂轮和工件的工况的监测与控制。国外预测工况监视用传感检测技术系统的主要发展趋势:

·提高系统的可靠性和灵敏度;

·侧重发展智能传感技术;

·强调改进和提高力/力矩、功率/电流、振动、声振(合声发射与超声及语音)、温度、光视及触针传感系统,使它们有尽可能高的可靠性、灵敏度和可应用性,以适应21世纪初工业应用的要求;

·强调发展信号处理战略、程序和识别技术,提高硬/软件的集成度和系统的识别速度、精度和动态特性(鲁棒性等);

·发展多传感器数据集成与融合的研究开发,以提高对缺陷和故障的识别精度、可靠性、降低成本,提高系统可应用性。

国外自动化装配对传感技术的研究开发趋势

·对现有自动化装配与机器人装配用的传感技术的改进与革新。主要针对:力、触觉、视觉、光学、机械触针、位置传感和顺应装置用应力等传感器与尺寸传感技术系统,提高其可靠性、通用性。

·开发新型传感器,如:印刷电路板装配用的非接触式温度传感器、超声传感器等。

·研究开发先进领域用的传感技术系统,如:微机电器件复杂装配等为代表的微型装配(Mic-roassembly)用传感系统,微型控制用的加速度传感器、压电执行器和小型化CCD及其集成等。

·特别要重视声振传感技术的研究开发。

·开发数据集成、融合与人工智能传感技术,如:机器手腕/手指用的多感知传感集成,多个超声与力传感器的组合,高精度零件识别与分类、质量检测与控制用传感技术系统。

·研究开发大型易变形件加工、装配用传感技术系统。

·改变研究开发战略,把主要在研究中心(院、所)用的过程高技术传感技术与系统转向工业一线过程控制用。

中国传感器发展前景

当前,我国传感器产业正处于由传统型向新型传感器发展的关键阶段,它体现了新型传感器向微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化发展的总趋势。我国在传感器生产产业化过程中,应该兼顾引进国外技术和自主创新两方面。在引进国外先进技术中,可以提高自己的技术,同时也满足了国内市场的需求,形成了传感器生产产业规模。今后国内传感器产业和市场发展前景归纳起来,主要特点是:

1.加速形成从传感器研究开发到大生产一条龙产业化发展模式,走自主创新和国际合作相结合的跨越式发展道路,使我国尽早进入世界传感器的主要生产国之列。

2.传感器产品结构向全面、协调、持续性发展。根据市场需求,既要切实加强新型传感器的开发,又要做好传统传感器的质量升级和产量增长;产品品种向投资类倾斜,尤其是填补“空白”的品种,从而使传感器各门类和品种比例适当,形成一种“新旧交替、远近结合、品种齐全、满足需求”的新的产品结构。

3.企业生产(年生产能力)向规模经济或适宜规模经济发展。大生产技术的实践表明:规模经济出效益。考虑到今后先进生产技术的使用和市场的扩大,量大面广的通用传感器的生产规模将以年产亿只计,一些中档传感器的生产规模将以年产1000万只计;而一些高档传感器和专用传感器的生产规模将以年产几十至几百万只计。实现规模经济生产后,可最大限度地降低生产成本,从而实现廉价传感器的商品化。

4.生产格局向专业化发展,专业化生产的内涵为:生产传感器门类少而精;专门生产某一应用领域需要的某一类传感器系列产品以获得较高的市场占有率;各传感器企业的专业化合作生产,能有效地避免企业内部的“大而全”,提高经济效益。

5.传感器大生产技术向自动化方向发展。传感器的门类、品种繁多,所用的敏感材料各异,决定了传感器制造技术的多样性和复杂性。纵观当前传感器工艺线(含各类传感器引进线)的概况,生产技术水平不一,多数工艺已实现单机自动化,但距离生产过程自动化尚存在诸多困难,其中封装工艺和测试标定(两者的费用约占产品成本的30%~50%)是传感器自动化大生产的关键技术,有待今后广泛采用CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)及先进的自动化装备和工业机器人进行突破。

6.企业的重点技术改造应加强从依赖引进技术向引进技术的消化吸收与自主创新的方向转移。自主创新应视为企业的立足之本。

7.企业经营要加快从以国内市场为主向国内与国外两个市场相结合的国际化方向发展。

8.企业结构将向“大、中、小并举”、“集团化、专业化生产共存”的格局发展。集团化大公司(含在境外的跨国集团公司)将越来越显示出它的垄断作用,而专业化生产的中、小企业因其能适应市场小量产品的需求,仍有其生存、发展的空间。

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