傳感器正朝學科交叉融合方向演進

人類自21世紀開始全面步入信息時代，從一定意義上講，也就是進入了傳感器時代。在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中，傳感器處于連接被測對象和測試系統(tǒng)的接口位置，成為信息采集的“窗口”，直接影響和決定著系統(tǒng)的功能。許多系統(tǒng)由于被控對象的信息難以采集及無法獲取，從而使得系統(tǒng)功能難以實現(xiàn)，技術(shù)水平難以提升。特別是當前倍受國際關(guān)注與研究熱點：物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，對于傳感器技術(shù)依賴迫切程度尤為突出。
溫家寶總理在無錫視察時明確指出，要“盡快建立中國的傳感信息中心”，“在傳感網(wǎng)發(fā)展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術(shù)”。“知”是建立在“感”的基礎(chǔ)上，沒有“感”就沒有“知”，而各種類型的傳感器是探測和獲取外界信息的重要手段，也正是我們打造“智慧地球”、“感知中國”的核心基礎(chǔ)技術(shù)。
由此可見，作為國際競爭戰(zhàn)略的重要標志性產(chǎn)業(yè)，傳感器以其技術(shù)含量高、市場前景廣闊等特點倍受世界各國的關(guān)注。傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展不僅為物聯(lián)網(wǎng)提供支撐，還將在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移與技術(shù)升級，以及在當前經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型中發(fā)揮積極影響和作用。與此同時，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，也為傳感器技術(shù)提升和產(chǎn)業(yè)發(fā)展拓展了巨大市場空間。
國外傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢
傳感器技術(shù)本身變革的3個方向：微型化、智能化和可移動性
傳感器技術(shù)與制造工藝，美、德、日等工業(yè)發(fā)達國家的著名制造公司處于國際市場引導(dǎo)者的領(lǐng)先地位。從近兩年國際工業(yè)展覽會展出產(chǎn)品和國際知名廠商技術(shù)發(fā)展狀況分析可以看出，傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢是：數(shù)字補償技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、智能化技術(shù)、多功能復(fù)合技術(shù)。同時，新原理、新材料、新工藝運用的技術(shù)創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，新結(jié)構(gòu)、新功能層出不窮。技術(shù)參數(shù)指標更加嚴格，制造工藝更加精細，補償工藝更加完善，外觀質(zhì)量更加精美。各種傳感器的準確度、穩(wěn)定性和可靠性等重要是產(chǎn)品質(zhì)量指標，也是業(yè)內(nèi)直接關(guān)心的問題。同時，國際各生產(chǎn)企業(yè)在結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝、電路補償與調(diào)整和穩(wěn)定性處理等方面的研究與試驗，也取得了突破性進展。
根據(jù)美國聯(lián)邦政府獨立設(shè)立的“美國國家科學發(fā)展基金” (即：NATIONAL SCIENCE FOUNDATION)所做的基礎(chǔ)研究報告中提出：自2010年起每年國家預(yù)算為69億美元，做為聯(lián)邦政府支持物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)項目開發(fā)與研究，并可以獲得大約20%的資金補貼。美國人稱其為“Sensor Revolution”(即：傳感器革命)，他們清楚地認為“之所以稱之為傳感器革命，是因為會涌現(xiàn)出不計其數(shù)的敏感元器件，通過以往我們幾乎無法想象的方法出現(xiàn)在我們的生活當中，來監(jiān)控我們周圍的各種環(huán)境等。然而，一些已經(jīng)存在，更多的正在來臨，使傳感器技術(shù)成為各種力量的積聚點”。從國際整體發(fā)展狀況來看，主要有以下幾方面發(fā)展趨勢：
一是傳感器技術(shù)本身變革的3個方向：微型化、智能化和可移動性。
二是無線網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)應(yīng)用。在適應(yīng)野外惡劣的自然環(huán)境與條件，能保持精度高、壽命長、高可靠和長期穩(wěn)定性好，能防竊取、信息安全、保密性等級高等功能于一體的無線網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)。
三是運用新原理、新結(jié)構(gòu)、新材料，以實現(xiàn)微功耗、低成本、高可靠性等參數(shù)指標的提升。如薄膜技術(shù)、光纖、納米技術(shù)、人工假鼻、皮膚、人工手碗、髖關(guān)節(jié)等技術(shù);動態(tài)模擬與動畫、高倍與遠程數(shù)據(jù)采集與仿真技術(shù);為野外特殊環(huán)境下傳感器配備和提供的微能量獲取與收集技術(shù)。
四是研發(fā)更高技術(shù)和創(chuàng)新類產(chǎn)品，并重視產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。如地震、颶風等自然災(zāi)害預(yù)報與監(jiān)測類傳感器產(chǎn)品。
五是拓展市場應(yīng)用領(lǐng)域。如自然環(huán)境與生活基礎(chǔ)設(shè)施類產(chǎn)品開發(fā)與工藝技術(shù)研究、復(fù)雜狀況的各種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計;例如：跟蹤沙漠、森林、海洋、大氣等條件變化，以及橋梁、道路和建筑等各種無線網(wǎng)絡(luò)傳感器。具體應(yīng)用類產(chǎn)品：
森林溫濕度、稀有動植物監(jiān)測;盜伐、火災(zāi)報警等專用傳感器;建筑結(jié)構(gòu)安全運行監(jiān)測傳感器;如：橋梁、高速路、房屋、樓宇等;工業(yè)自動化中用于監(jiān)測產(chǎn)品質(zhì)量、性能、生產(chǎn)效率的復(fù)合型傳感器;汽車專用傳感器;用于汽車電子化和行駛安全的各種傳感器;庫存量監(jiān)控RFID：用于現(xiàn)代物流系統(tǒng)管理的無線射頻技術(shù)產(chǎn)品;學校、機關(guān)和公眾場所全動態(tài)安全監(jiān)控所用的GPS、RF、超聲波、紅外等傳感器;健康衛(wèi)生類：如：心率、血壓、化驗結(jié)果等無線傳輸;穿透成像、介入治療減少創(chuàng)傷;恢復(fù)及增強視力、人造視網(wǎng)膜;人造腦皮層、用外部成像技術(shù)傳遞到植入式的感應(yīng)器件;心臟病患者實時監(jiān)測和及時報警;探究早老性癡呆病、遠紫外光譜技術(shù)診斷等醫(yī)學專用傳感器;城市公共安防類：住家及公共場所可燃性有害氣體報警、交通樞紐人為危險隱患、突發(fā)性自然災(zāi)害報警等傳感器產(chǎn)品。
從國外的傳感器產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟性角度分析來看，呈現(xiàn)出以下主要發(fā)展特征：第一，重視基礎(chǔ)技術(shù)、基礎(chǔ)工藝和共性關(guān)鍵技術(shù)的研究，保證基礎(chǔ)技術(shù)與基礎(chǔ)工藝處于世界領(lǐng)先地位。第二，重視制造工藝技術(shù)與裝備研究與應(yīng)用。配置優(yōu)良的工藝裝備和檢測儀器，特別是智能化工藝設(shè)備，確保工藝裝備的先進性。第三，重視新產(chǎn)品和自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的開發(fā)，增強核心競爭力。描準全球傳感器技術(shù)和市場的發(fā)展潮流和戰(zhàn)略前沿，確定研究課題和產(chǎn)品開發(fā)方向。第四，重視傳感器的可靠性設(shè)計、控制與管理，嚴格設(shè)計符合性控制和工藝可靠性控制，有效的提高產(chǎn)品生產(chǎn)成品率。第五，重視市場競爭，加強市場調(diào)查與分析，快速響應(yīng)市場。注重市場競爭中的個性化服務(wù)特色，響應(yīng)及時，品質(zhì)優(yōu)良，性價比高。第六，)重視產(chǎn)品技術(shù)標準，熟悉系統(tǒng)信息采集過程中，上下游接口聯(lián)接的各項標準的完整性、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性。
正因為如此，國外傳感器產(chǎn)品品種繁多，規(guī)格齊全，集成化與模塊化結(jié)構(gòu)性能強，產(chǎn)品內(nèi)在與外觀質(zhì)量并重。不論外形結(jié)構(gòu)類型千變?nèi)f化，產(chǎn)品品質(zhì)、產(chǎn)業(yè)化規(guī)模技術(shù)水平始終較高，市場配套與服務(wù)能力較強，不斷把新技術(shù)運用和市場競爭推向新的高度，使同類產(chǎn)品不僅具有在靈敏度、精度、穩(wěn)定性和可靠性等指標上的競爭，在新材料應(yīng)用、生產(chǎn)制造工藝與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平上，也同樣形成了明顯的競爭優(yōu)勢。
國內(nèi)技術(shù)發(fā)展趨勢與特點
國內(nèi)目前技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新的重點在材料、結(jié)構(gòu)和性能改進3個方面。
長期以來，國內(nèi)企業(yè)過于分散，產(chǎn)業(yè)集中度不高，生產(chǎn)工藝裝備相對落后，缺乏新技術(shù)運用創(chuàng)新基礎(chǔ)和動力，均以仿造及二次開發(fā)為主，特別在敏感元件核心技術(shù)及生產(chǎn)工藝與國外差距較大，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化水平不能適應(yīng)市場快速變換和急劇增長的需求，國際競爭力不強，制約和影響了我國敏感行業(yè)的正常發(fā)展。[!--empirenews.page--]
國內(nèi)目前技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新的重點在材料、結(jié)構(gòu)和性能改進三個方面：
一是敏感材料從液態(tài)向半固態(tài)、固態(tài)方向發(fā)展;二是結(jié)構(gòu)向小型化、集成化、模塊化、智能化方向發(fā)展;三是性能向檢測量程寬、檢測精度高、抗干擾能力強、性能穩(wěn)定、壽命長久方向發(fā)展。
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推進，對傳感器技術(shù)提出了新的要求，產(chǎn)品正在向MEMS工藝技術(shù);無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù);新材料、納米、薄膜(含SOI)、陶瓷技術(shù);光纖技術(shù);激光技術(shù);復(fù)合傳感器技術(shù);多學科交叉的融合技術(shù)方向發(fā)展。
推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略與建議
強化政府統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)和政策扶持作用，改變各個部門齊抓共管的多頭管理方式。
加強行業(yè)整體協(xié)調(diào)和統(tǒng)一管理是當務(wù)之急。強化政府統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)和政策扶持作用，改變各個部門齊抓共管的多頭管理方式，組織制定行業(yè)發(fā)展整體戰(zhàn)略規(guī)劃，明確行業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)思想和相應(yīng)措施。具體推進建議如下：
第一點，由國家設(shè)立專項資金或?qū)ｍ椈?，作為產(chǎn)業(yè)化扶持和引導(dǎo)資金;并組織專家制定項目指南，明確重點扶持的產(chǎn)品工藝和技術(shù);
第二點，制定科技成果轉(zhuǎn)化引導(dǎo)性政策，給予相應(yīng)的稅收減免補貼，宣傳和普及知識產(chǎn)權(quán)相關(guān)政策和法規(guī)，保護產(chǎn)權(quán)人的根本利益，減少侵權(quán)行為和違法現(xiàn)象。
第三點，組織有關(guān)人員制定、規(guī)范行業(yè)技術(shù)標準，減少多品種小批量等雜亂現(xiàn)象，為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)。
第四點，加大扶持行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)型的龍頭企業(yè)，形成產(chǎn)業(yè)化示范帶動作用。并建立多個產(chǎn)業(yè)化示范基地和地區(qū)，用地區(qū)產(chǎn)品品種特色，形成產(chǎn)業(yè)龍頭和行業(yè)品牌，鼓勵組建以地區(qū)、產(chǎn)品為主要紐帶的產(chǎn)業(yè)集團，運用市場化手段進行企業(yè)整合，改善行業(yè)分散狀況。
第五點，制定人才培養(yǎng)規(guī)劃措施：①大學院所培養(yǎng)高端人才;②大學建立傳感器專業(yè)，開設(shè)相關(guān)工藝基礎(chǔ)課程;③制定相應(yīng)的配套政策，營造人才環(huán)境與氛圍，引導(dǎo)國外高端人才和國內(nèi)人才積極創(chuàng)業(yè)發(fā)展。
第六點，組建多資源融合、優(yōu)勢互補的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織，為行業(yè)內(nèi)企業(yè)提供技術(shù)與人才信息服務(wù)、國際市場推廣、技術(shù)引進與指導(dǎo)、行業(yè)標準審查與修訂，協(xié)助企業(yè)建立和規(guī)范“傳感器技術(shù)研究中心”等相關(guān)服務(wù)。
第七點，集中國內(nèi)外各傳感器企業(yè)、大專院校、科研院所的專業(yè)人才，建立以大型企業(yè)為主體，自主創(chuàng)新為主導(dǎo)的“傳感器國家工程實驗室”，推動和促進以引進、消化、吸收為主的“技術(shù)研究中心”和以生產(chǎn)為主體的“產(chǎn)業(yè)化基地”。
綜上所述，傳感器與通信、計算機已被國際公認為是信息技術(shù)的三大支柱，成為衡量一個國家信息化程度、科技創(chuàng)新與發(fā)展的重要標志之一。在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，如何強化政策、資金、技術(shù)、人才等資源優(yōu)勢，是推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效措施和能否占領(lǐng)未來高技術(shù)產(chǎn)業(yè)制高點的關(guān)鍵所在。需要提早謀劃國家傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展重心，解決當前規(guī)模生產(chǎn)中的工藝技術(shù)問題，為推進我國傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展創(chuàng)造一片藍天，進一步提高國內(nèi)企業(yè)和行業(yè)知名度和國際影響力，營造國內(nèi)傳感器時代的春天!