世界各国传感器的研究现状及发展趋势

无线传感器网络国内外研究现状1 无线传感器网络简介 (1)2 无线传感器网络的国外研究现状 (2)3 无线传感器网络的国内研究现状 (3)1 无线传感器网络简介随着传感器技术、嵌入式计算技术、通信技术和半导体与微机电系统制造技术的飞速发展,具有感知、计算存储和通信能力的微型传感器应用于军事、工业、农业和宇航各领域。

无线网络传感器是集传感器执行器、控制器和通信装置于一体, 集传感与驱动控制能力、计算能力、通信能力于一身的资源（计算、存储和能源）受限的嵌入式设备。

由这些微型传感器构成的无线传感器网络能够实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种监测对象信息, 并对这些信息进行处理, 传送给需要这些信息的用户。

无线传感器网络(WSN)是由大量的具有通信和计算能力的微小传感器节点，以无线的方式连接构成的自治测控网络。

一种普遍被接受的无线传感器网络的定义为:大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络，其中节点是同构的，成本较低、体积较小，大部分节点不移动，被随意散布在工作区域，要求网络系统有尽可能长的工作时间。

一个典型的无线传感器网络的系统架构包括分布式无线传感器节点(群) 、接收发送器汇聚节点、互联网或通信卫星和任务管理节点等。

无线传感器网络具有价格低廉、体积小、组网方便、灵活等特点。

从21世纪开始，无线传感器网络成为多学科交叉前沿研究热点，引起了世界各国的极大关注。

WSN由具有传感器模块、数据处理模块、交换路由模块和无线通信模块等大量传感器节点，通过交换传输组成多跳的自组织、自学习无线通信网络系统，把感知对象的信息发送给控制者。

WSN已成为一种全新的信息获取、处理、传输和控制系统，并在军事、工业、商业、医疗、灾害预报等领域有着广阔应用前景。

WSN经历了从智能传感器、无线智能传感器到无线传感器网络的3个发展阶段。

智能传感器将计算能力嵌入到传感器中，使传感器节点不仅具有据采集能力，而且具有信息处理能力。

传感器的发展史及新型传感器的发展方向今天，信息技术对社会发展信、科学进步起到了决定性的作用。

现在信息技术的基础包括信息采集、信息传输与信息处理，而信息的采集离不开传感器技术。

所以说传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋，最后美国开始不要第二段近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。

新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造，而且可导致建立新型工业，是21世纪新的经济增长点。

微型化是建立在微电子机械系统(MEMS)技术基础上的，目前已成功应用在硅器件上形成硅压力传感器(如上述EJX变送器)。

微电子机械加工技术，包括体微机械加工技术、表面微机械加工技术、LIG A技术(X光深层光刻、微电铸和微复制技术)、激光微加工技术和微型封装技术等。

MEMS的发展，把传感器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度。

传感器的检测仪表，在微电子技术基础上，内置微处理器，或把微传感器和微处理器及相关集成电路(运算放大器、A/D或D/A、存贮器、网络通讯接口电路)等封装在一起完成了数字化、智能化、网络化、系统化。

(注：MEMS 技术还完成了微电动机或执行器等产品，将另作文介绍)网络化方面，目前主要是指采用多种现场总线和以太网(互联网)，这要按各行业的特点，选择其中的一种或多种，近年内最流行的有FF、Profibus、CAN、Lonworks、AS-Interbus、T CP/IP等。

除MEMS外，新型传感器的发展还有赖于新型敏感材料、敏感元件和纳米技术，如新一代光纤传感器、超导传感器、焦平面陈列红外探测器、生物传感器、纳米传感器、新型量子传感器、微型陀螺、网络化传感器、智能传感器、模糊传感器、多功能传感器等。

多传感器数据融合技术正在形成热点，它形成于20世纪80年代，它不同于一般信号处理，也不同于单个或多个传感器的监测和测量，而是对基于多个传感器测量结果基础上的更高层次的综合决策过程。

《传感器原理与应用》结课论文国外传感器现状及发展趋势学院：计算机与信息工程学院专业：通信工程班级：13级通信工程学号：：指导教师：袁博学年学期：2016-2017学年第一学期摘要：传感器技术是现代技术的应用具有巨大的发展潜力，通过传感器技术的应用现状，在未来发展中存在的问题和面临的挑战，传感器技术现状与发展趋势。

关键字：传感器，现状，发展趋势。

正文：一、传感器的定义和组成根据国家标准（GB7665—87），传感器（transduer/sensor）的定义是：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

这一定义包含了以下几方面的含意：①传感器是测量装置，能完成检测任务：②它的输出旦是某一被测量，可能是物理量．也可能是化学量、生物量等；②它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等，这种量可以是气、光、电物理量，但主要是电物理量；④输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。

关于传感器，我国曾出现过多种名称，如发送器、传送器、变送器等，它们的涵相同或相似。

所以近来己逐渐趋向统一，大都使用传感器这一名称了。

但是，在我国还经常有把‘传感器”和“敏感元件”等同使用的情况。

当从仪器仪表学科的角度强调是一种感受信号的装置时，称其为。

传感器”：而从电子学的角度强调它是一种能感受信号的电子元件时，称其为“敏感元件”。

两种不同的提法在大多数情况下并不矛盾。

例如热敏电阻，既可以称其为“温度传感器”，也可以称之为“热敏元件”。

但在有些情况下则只能概括地用“传感器”一词来称谓。

例如，利用压敏元件作为敏感元件，并具有质量块、弹按和阻尼等结构的加速度传感器，很难用“敏感元件％类的词称谓，而只“传感器”则更为贴切。

传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。

（1）敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一种量的元件。

是一种气体压力传感器的示意图。

膜盒2的下半部与壳体l固接，上半部通过连扦与磁芯4相连，磁芯4置于两个电感线圈3中，后者接人转换电路5。

当前传感器技术的应用与发展【摘要】传感器技术是当前科技的现代信息技术前沿技术之一，传感器技术水平高低作为一个国家科技发展水平高低的重要标志。

传感器产业技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点，本文对常见传感器技术进行了说明，展望了传感器技术未来发展趋势。

【关键词】传感器技术光纤红外一、引言传感器是对被测对象的某一信息具有响应与检出功能，按照一定规律转换成输出信号的装置。

传感器是研究对象与测控系统的接口位置，一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。

传感器技术是当前前沿技术，同计算机技术和通信技术共同被称为信息技术的三大支柱，现代传感器技术具有巨大的应用空间，其具有巨大发展前景。

二、传感器概述传感器是指将被测量转化为定量认识的信号的传感器，其感受被测量，并按规律转化为输出信号的装置。

传感器由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源四部分组成。

传感器能感受到被测量的变化并将其不失真地转换成容易测量的量。

被测量有一般有两种形式，一种是稳定的，称为静态信号。

另一种是随着时间变化的，称为动态信号。

传感器的基本特性用静态特性和动态特性来描述，衡量传感器的静态特性指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和漂移等。

影响传感器的动态特性主要是传感器的固有因素，如温度传感器的热惯性等，动态特性还与传感器输入量的变化形式有关[1]。

三、传感器技术历史传感器技术是二十世纪中期出现的，随着各国机械工业、电子、计算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发展，欧美西方国家传感器研发及其相关技术产业的发展处于领先地位。

我国从二十世纪六十年代开始传感技术的研究与开发，当前在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面具备了一定能力，现初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系，并在数控机床攻关中取得了具有世界领先的成果。

但国产传感器还不能完全适应我国经济与科技的迅速发展要求。

四、传感器技术的应用（一）光纤测量技术。

撰写“传感器技术发展概述”报告一篇,1500字以上,报告(文传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一，也是当代科学技术发展的一个重要标志，它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱之一。

正是由于世界各国普遍重视和投入开发，传感器发展十分迅速。

目前全球传感器约有2.6万余种，随着技术创新，新品种和类型不断出现。

全世界从事传感器研制与生产的企业约6500多家，其中美国、欧洲、日本均超过1000家，俄罗斯800多家。

据中经智盛发布的《中国传感器市场深度分析与发展战略规划报告》显示：目前，部分传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。

流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。

传感器市场的主要增长来自于可穿戴设备传感器、MEMS传感器、生物传感器等新兴传感器。

全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。

传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。

新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如可穿戴设备传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。

近年来，全球传感器市场一直保持快速增长，2009年和2010年增长速度达20%以上;2011年受全球经济下滑的影响，传感器市场增速比2010年下滑5%，市场规模为828亿美元。

随着全球市场的逐步复苏，2012年全球传感器市场规模已达到952亿美元，2013年约为1055亿美元。

随着经济环境的持续好转，市场对传感器的需求将不断增多，2017年市场规模达到1899.65亿美元，增速为9.1%。

总体而言，传感器技术属于应用领域的技术，只有在应用中，才能真正体现出它的高附加效益并形成现实市场。

从全球来看，传感器市场上增长最快的是汽车市场，而在我国，传感器除在交通领域的智能应用外，还在智能工业领域的生产过程控制、安全生产，智能农业领域的精细化管理、农产品质量安全追溯，智能环保的污染源监控、水资源保护，智能医疗领域的特殊人群看护、远程医疗等方面应用广泛。

国内外传感器发展历程与现状及我国传感器应如何发展传感器与通信、计算机被称为现代信息技术的三大支柱和物联网基础，其应用涉及国民经济及国防科研的各个领域，是国民经济基础性、战略性产业之一。

当前倍受国际关注的物联网、大数据、云计算技术，乃至智慧城市中的各种技术实现，对于传感器技术的需求也是巨大。

国内外发展历程与现状20世纪70年代初，西方发达国家大力发展计算机与通讯技术，忽视了传感器技术发展，造成了“大脑”发达，而“五官”迟钝的窘境，传感器产业相对惨淡。

80年代初，美、日、德、法、英等国家相继确立加速传感器技术发展的方针，视为涉及科技进步、经济发展和国家安全的关键技术，纷纷列入长远发展规划和重点计划之中。

并采取严格的保密规定对技术封锁和控制，禁止技术出口，尤其是针对中国。

日本1979年在《对今后十年值得注意的技术》中将传感器列为首位；美国国防部1985年公布的二十项军事关键技术中，被列为第十四项；《星球大战》计划、欧洲《尤里卡》计划、前苏联《军事航天》计划，英、法、德等国家高技术领域发展规划中均将传感器列为重点发展技术，并将其科研成果和制造工艺与装备列入国家核心技术。

美国认为，计算机技术是核心，敏感技术、光电子技术是关键和重点，新材料、微电子技术是支撑和基础。

通信与计算机结合，以及多元化、新技术的融合代表着美国信息技术发展方向。

福布斯认为，当前，甚至今后几十年内，影响和改变着世界经济格局和人们生活方式的10大科技产品，传感器列为10大科技产品之首。

美国国家科学发展基金会认为，本世纪的重大变革就是：通过网络，把物质世界联接起来，并赋予它一个电子神经系统，使它具有能够感知信息的生命，而能够担当这一重任的核心就是传感器”。

每年度财政预算约有69亿美元，用于传感器基础技术与应用研究，称其为“Sensor Revolution”（即：传感器革命）。

目前国际上缺乏制定国际标准的准则与规范，尚未制定出权威性的传感器标准类型。

气体传感器技术的发展和应用随着现代化技术的迅猛发展，气体传感器技术逐渐得到重视，成为了化工、环保、生态等领域中不可或缺的一部分。

本文通过探究气体传感器技术的发展历程和应用场景，旨在为读者展现这一技术领域的重要性和发展趋势。

一、气体传感器技术的发展历程气体传感器技术最早可以追溯到1940年代末期，当时美国一家飞机制造商为了监控飞机燃油中的氧气浓度而开发了第一款气体传感器。

随着科技的迅猛发展，气体传感器也得到了推广应用。

20世纪60年代，世界各国纷纷研究出了多种类型的气体传感器，其中以电化学气体传感器、半导体气体传感器和红外线气体传感器为主。

电化学气体传感器是一种利用氧化还原反应固定量向电导体输出电信号的传感器。

它的优点是具有极高的检测灵敏度和精度，但受到气体湿度和温度的影响较大。

半导体气体传感器则是使用半导体材料的电致变形效应作为传感机制的一种传感器。

它的优点是响应时间短、成本低、操作方便，但灵敏度和选择性相对较差。

红外线气体传感器则是利用气体分子吸收与辐射特性测量气体浓度的传感器，已经成为了数十年来无人机、航空、地震监测等领域的通用传感器。

二、气体传感器技术在应用中的价值气体传感器技术广泛应用于化工、环保、生态、采矿、冶金、建筑、公共安全以及生产过程自动控制等多个领域。

它的主要价值体现在以下几个方面。

1、化工生产过程控制因为化学品的浓度和特性经常变化，因此需要从容器中独立检测和控制温度、压力、酸碱平衡等参数，以保证生产流程的顺畅进行。

气体传感器技术能够迅速检测出气体浓度以及温度等指标，并结合现代化工自动化系统生成相应的输出信号。

2、环境检测与污染监测气体传感器技术可以精准检测大气空气中的氧气、二氧化碳、氧化氮等重要元素含量，为实现城市空气质量监测提供基础数据。

此外，气体传感器还能检测空气中的甲醛、苯、二氧化硫等污染物含量，从而为环境监测提供参考。

3、安全规范和解决方案气体传感器的应用程序可以被设计为警报触发器，以在燃气泄漏、无氧空气或有毒气体的情况下发出声音和光警报。

MEMS传感器的发展MEMS传感器的现状及应⽤0 引⾔MEMS（微电⼦机械系统）传感器是利⽤集成电路技术⼯艺和微机械加⼯⽅法将基于各种物理效应的机电敏感元器件和处理电路集成在⼀个芯⽚上的传感器。

20世纪60年代霍尼韦尔研究中⼼和贝尔实验室研制出⾸个硅隔膜压⼒传感器和应变计开创了MEMS技术的先河。

此后，MEMS技术的快速发展使得MEMS 传感器受到各发达国家的⼴泛关注，与此同时，美国、俄国、⽇本等世界⼤国将MEMS传感器技术作为战略性的研究领域之⼀，纷纷制定相关的计划并投⼊巨资进⾏专项研究。

MEMS传感器具有体积⼩、质量轻、功耗低、灵敏度⾼、可靠性⾼、易于集成以及耐恶劣⼯作环境等优势，从⽽促进了传感器向微型化、智能化、多功能化和⽹络化的⽅向发展。

步⼊21世纪以后，MEMS传感器正逐步占据传感器市场，并逐步取代传统机械传感器的主导地位，在消费电⼦产品、汽车⼯业、航空航天、机械、化⼯及医药等各领域备受青睐。

1 MEMS传感器的分类及原理MEMS传感器种类繁多，按照测量性质可以分为物理MEMS传感器、化学MEMS传感器、⽣物MEMS传感器。

按照被测的量⼜可分为加速度、⾓速度、压⼒、位移、流量、电量、磁场、红外、温度、⽓体成分、湿度、pH值、离⼦浓度、⽣物浓度及触觉等类型的传感器。

⽬前，MEMS压⼒传感器、MEMS加速度计、MEMS陀螺仪等已在太空卫星、运载⽕箭,航空航天设备、飞机、各种车辆、⽣物医学及消费电⼦产品等领域中得到了⼴泛的应⽤。

MEMS传感器主要由微型机光电敏感器和微型信号处理器组成。

前者功能与传统传感器相同，主要区别在于⽤MEMS⼯艺实现传统传感器的机光电元器件的同时对敏感元件输出的数据进⾏各种处理，以补偿和校正敏感元件特性不理想和影响量引⼊的失真，进⽽恢复真实的被测量。

图 1.1 MEMS传感器原理图MEMS传感器主要⽤于控制系统。

利⽤MEMS技术⼯艺将MEMS传感器、MEMS执⾏器和MEMS控制处理器都集中在⼀个芯⽚上，则所构成的系统称为MEMS芯⽚控制系统。

MEMS传感器研究现状和发展趋势摘要：微型化、集成化及智能化是当今科学技术的主要发展方向。

随着微机电系统（MicroElectroMechanicalSystem，MEMS）和微加工技术的发展，微型传感器也随之迅速发展。

介绍了MEMS传感器概念及种类，并对其研究现状、应用领域进行了分析总结和介绍。

最后，对MEMS传感器的一些发展趋势进行了论述和展望。

关键词：MEMS；传感器；微系统0引言MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。

与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。

同时，微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。

第一个微型传感器诞生于1962年，至此开启了MEMS 技术的先河[1]。

此后，MEMS传感器作为MEMS技术的重要分支发展速度最快，长期受到美、日、英、俄等世界大国的高度重视，各国纷纷将MEMS传感器技术作为战略性技术领域之一，投入巨资进行专项研究。

随着微电子技术、集成电路和加工工艺的发展，传感器的微型化、智能化、网络化和多功能化得到快速发展，MEMS传感器逐步取代传统的机械传感器，占据传感器主导地位，并在消费电子、汽车工业、航空航天、机械、化工、医药、生物等领域得到了广泛应用。

1MEMS传感器及分类从微小化和集成化的角度，MEMS（或称微系统）指可批量制作的、集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通讯和电源等于一体的微型器件或系统[2]。

微机电系统（MEMS）是在微电子技术的基础上发展起来的，融合了硅微加工和精密机械加工等多种微加工技术，并应用现代信息技术构成的微型系统。

是20世纪末、21世纪初兴起的科学前沿，是当前十分活跃的研究领域，涉及多学科的交叉，如物理学、力学、化学、生物学等基础学科和材料、机械、电子、信息等工程技术学科[3]。

传感器技术发展现状与趋势引言随着科学技术的不断进步，传感器技术作为信息采集和控制系统的重要组成部分，在各个领域中起着至关重要的作用。

本文将从传感器技术的定义、发展历程、现状和趋势等方面进行深入探讨，以期对传感器技术的发展和应用有更全面的了解。

传感器技术的定义传感器技术是指利用物理、化学和生物现象对各种要测量的物理量、化学量或生物量进行感知、采集和转换的技术。

传感器作为信息系统的“感知器”，可以将非电信号转换为电信号，并将其用于测量、控制和通信等领域。

传感器技术的发展历程传感器技术的发展可以追溯到19世纪初。

当时，人们开始对环境中的温度、压力、湿度等物理量进行测量。

随着电子技术的进步，20世纪30年代，第一台电感式温度传感器被发明。

到了20世纪60年代，半导体传感器的出现使传感器技术进入了一个崭新的阶段。

此后，随着微电子技术的飞速发展，各种新型传感器如光学传感器、生物传感器、纳米传感器等相继出现，传感器技术得到了极大的推广和应用。

传感器技术的现状目前，传感器技术已经广泛应用于工业生产、环境监测、医疗健康、智能家居等领域。

传感器的应用场景越来越多样化，传感器的种类也越来越丰富。

世界各国纷纷加大对传感器技术的研发投入，力求在这个领域取得更多的突破。

在各个领域中，传感器技术已经成为提高生产效率、保障人民生活质量和推动社会发展的重要工具。

工业生产领域在工业生产领域，传感器技术的应用非常广泛。

传感器可以监测物体的温度、压力、振动等参数，帮助企业及时发现问题并进行调整。

例如，温度传感器可以用来监测机械设备的工作温度，防止出现过热现象。

另外，激光测距传感器在自动化生产线中被广泛应用，可以实现对物体的精确测量，提高生产效率。

环境监测领域传感器在环境监测领域的应用也十分重要。

环境传感器可以监测大气中的温度、湿度、气压等参数，帮助科学家了解和预测天气变化。

此外，气体传感器广泛应用于空气质量监测，可以检测有害气体浓度，为环境保护提供重要数据。