三、传感器检测技术发展趋势

1. 传感器的发展方向

当今传感器技术的主要发展方向有三个：一是重点研究传感器的新材料和新工艺；二是实现传感器的智能化；三是向集成化方向发展。

（1）利用新发现的材料和新发现的生物、物理、化学效应开发出新型传感器

目前国际上凡出现一种新材料、新元件或新工艺，往往会很快地应用于传感器技术，得到一种新的传感器。例如，半导体材料与工艺的发展，促成了一批能测很多参数的半导体传感器问世；大规模集成电路的设计成功，导致了有测量、运算、补偿功能的智能传感器的出现；生物技术的发展造就了利用生物功能的生物传感器。这说明各个学科技术的发展。促进了传感器技术的不断发展。而各种新型传感器的问世，又不断为各个领域的科学技术服务，促进现代科学技术进步，它们是相互依存、相互促进的。图1-13所示为利用某些材料的化学反应制成的能识别气体的电子鼻传感器。图1-14所示为利用生物效应制成的生物酶血样分析传感器。

（2）传感器逐渐向集成化、组合式、数字化方向发展

传统的传感器与信号调理电路分开，微弱的传感器信号在通过电缆传输的过程中容易受到各种电磁干扰信号的影响，随着大规模集成电路技术与产业的迅猛发展，采用贴片封装方式、体积大大缩小的通用和专用集成电路愈来愈普遍，如图1-15、图1-16所示，目前已有不少传感器实现了敏感元件与信号调理电路的集成化，对外直接输出标准的4～20mA电流信号，这对检测仪器整机研发与系统集成提供了很大的方便。

目前一些厂商把两种或两种以上的敏感元件集成于一体，成为可实现多种功能的新型组合式传感器，例如，将热敏元件和湿敏元件以及信号调理电路集成在一起，一个传感器可同时完成温度和湿度的测量。如图1-17所示。

（3）发展智能型传感器

智能型传感器是一种带有微处理器的兼有检测和信息处理功能的传感器。智能型传感器被称为第四代传感器，具备感觉、辨别、判断、自诊断等功能，是传感器发展的主要方向，如图1-18、图1-19所示。

传感器技术与计算机技术在现代科学技术的发展中有着密切的关系。目前，计算机在很多方面已具有大脑的思维功能，甚至在有些方面的功能已超过了大脑，但现代科学技术在某些方面因计算机技术与传感器技术未能取得协调发展而面临着许多问题。目前，世界上许多国家都在努力研究各种新型传感器，开发和利用各种新型传感器已成为当前发展科学技术的重要课题。

我国近20年来传感器技术有了较快的发展，有不少传感器产品走上国际市场，但大多数只能用于测量常用的参数、常用的量程、中等的精度，远远满足不了市场的要求。与国际水平相比，我国的传感器不论在品种、数量、质量等方面，都有较大的差距，努力开发各种高质量新型传感器，是摆在我国科技工作者面前的紧迫任务。

2.检测技术的发展趋势

随着世界各国现代化步伐的加快，检测技术的发展越来越快，而科学技术，尤其是大规模集成电路技术、微型计算机技术、机电一体化技术、微机械和新材料技术的不断进步，大大促进了现代检测技术的发展。目前，现代检测技术发展的总趋势大体有以下几个方面。

① 不断提高检测系统的测量精度、量程范围，延长使用寿命，提高可靠性。随着科学技术的不断发展，人们对检测系统的测量精度要求也在提高。近年来，人们研制出许多高精度和宽量程的检测仪器，以满足各种需要；人们还对传感器的可靠性和故障率的数学模型进行了大量的研究，使得检测系统的可靠性及寿命大幅度提高。现在，许多检测系统可以在极其恶劣的环境下连续工作数十万小时。目前，人们正在不断努力，进一步提高检测系统的各项性能指标。

随着生产自动化程度不断提高，各种检测、控制设备的安全可靠变得越来越重要。在复杂和恶劣测量环境下能满足用户所需精度要求，且能长期稳定工作的检测仪器和检测系统，是检测技术的发展方向之一。例如，对于数控机床的检测仪器，要求在振动环境中可靠地工作，如图1-20所示；在人造卫星（图1-21）上安装的检测仪器，不仅要求体积小、重量轻，而且既要能耐高温，又要能在极低温和强辐射的环境下长期稳定工作，因此，所有检测仪器都应有极高的可靠性和尽可能长的使用寿命。

② 重视非接触式检测技术研究。在有些被测对象上，不允许或不可能在上面直接安装传感器，例如测量高速旋转轴的振动、转矩，因此各种可行的非接触式检测技术的研究愈来愈受到重视。目前已商品化的光电式传感器、电涡流式传感器、超声波检测仪表、红外检测仪表等都属于非接触式检测仪器，如图1-22、图1-23所示。

③ 检测系统智能化。近十年来，由于大规模集成电路的成本和价格不断降低，功能和集成度不断提高，许多现代检测仪器（系统）实现了智能化。这些现代检测仪器通常具有自诊断、自调零、自校准、自选量程、自动测试和自动分选、自校正功能、数据处理和统计功能、远距离数据通信和输入输出功能，可配置各种数字通信接口，传递检测数据和各种操作命令等，可方便地接入不同规模的自动检测、控制与管理信息网络系统。图1-24所示为楼宇自动化系统。

④ 检测系统网络化。随着网络技术的高速发展，网络化检测技术与具有网络通信功能的现代网络检测系统应运而生。例如，基于现场总线技术的网络化检测系统，由于其组态灵活、综合功能强、运行可靠性高，已逐步取代相对封闭的集散检测系统。又如，面向Internet的网络化检测系统，利用Internet丰富的硬件和软件资源，可实现远程数据采集与控制，并可实现高档智能仪器的远程实时调用和远程监测系统的故障诊断等功能，如图1-25 所示。