传感器技术的研究现状与发展前景

传感器技术的研究现状与发展前景

【摘要】在科学技术迅速发展的今天，传感器技术已经成为国际信息技术中十分重要的三大基础之一，是各个行业及领域发展的先驱技术。作为步入21世纪以来优先发展的十大顶级安装技术之一，传感器技术所需的要求非常高，所涉及的知识也相当广泛。传感器技术的发展也与其他学科技术发展紧密相连。在本篇文章中，首先对于传感器技术的历史进行了简要回顾，不仅对于近几年来的新兴传感器技术的主要研究状况进行了介绍，又对其将来来发展做了展望。

【关键词】传感器技术；光电传感器；生物传感器

0.引言

在现代社会中，对于信息资源的开发，摄取与传输在人们的生活中占据及其主要的位置。传感器技术在自然领域对于信息的获取十分重要。也是现代科学的中流砥柱。作为研究对象与测控系统的连接中枢，对于传感器技术的研究主要对在科学研究和生产过程中所获取的信息进行转换，将其转换成易传输和处理的电信号。由于现代传感器技术巨大的应用潜力，世界许多国家已将其与信息技术与计算机技术作为同等重要技术发展项目，具有极为广阔的发展前景。

1.传感技术的发展历史与回顾

最初的传感器技术开始于20世纪中期。在其发展初期，相对于计算机技术与数控技术相比，传感器技术明显落后。在国外，随着

各个国家对工业化的不断发展与提高，传感器技术逐渐诞生，并应用于军事技术与航空航天领域中。岁机械工业等的快速发展，以日本和欧美国家为主的传感器技术发展迅猛，并逐步显示出其重要位置。

而在我国，传感器技术则开始于20世纪60年代，并经过不懈努力，在其研究、开发、自己杂牌、可靠性改造等方面形成自己独有的体系，更在数控供观众取得世界瞩目的成果。但我国经济与发展十分迅速，现有的传感器技术产品由于并未在国际市场上拥有竞争力优势，革新速度慢等缺点，不能适应经济与科技的需求。

2.光电、生物传感技术的国内外研究现状

在信息如此发达的21世纪，人类已经逐渐买入老人信息化社会。在众多的学科中，光电信息学以及生物学发展十分迅速，而它们极其广阔的发展潜力与发展空间，也是其成为了这一重要阶段科学技术发展领域的重要组成部分，并有很大的机会寻求进一步的突破与质的进步。而传感器作为在20世纪中叶的新兴学科，与其他学科的发展具有密不可分的关系。在人类如此重要的进步阶段，传感器在生物学以及光电信息学上的应用极大的决定了人类在此阶段发

展的程度。

当代光电传感器技术的研究现状。光电式传感器（photoelectric sensor）是以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器，它具有非接触、响应快、性能可靠等卓越特性。近年来，随着激光技术和图像技术的迅猛发展，光电传感器已成为各种光电检测系统中

实现光电转换的关键元件，在传感器领域扮演着重要角色，在非接触测量领域占据绝对统治地位。目前，光电式传感器已在国民经济和科学技术各个领域得到广泛的应用，并发挥着越来越重要的作用。

其中，光电器件是将光能转换为电能的一种传感器件，并负责把光信号转变成为电信号，其响应快、结构简单、使用方便、可靠性较高等特点，在自动检测、计算机和控制系统中广泛应用。

光电式传感器既可以测量光信号，也可以测量其他非光信号；可以实现对直接引起光源变化的被测量进行测量，也可以对使光路产生变化的被测量进行测量；同时测量电路对光电器件输出的电信号进行放大或转换。

国内外研究现状与应用实例。

以光电传感技术原理为基础进而研发出的新型光电传感器如今在世界上已得到广泛，占据了主流地位。在国外，许多国家已经在军事技术、航空航天及车辆工程等多个领域。例如在国外的汽车中经常配置星星光电传感器，发挥极大效用。

由于起步较晚，我国目前在光电式传感器的研发实力上不及日本及一些欧美国家，但在研究种类和样式上，却拥有自己的特点，取得了极大的进步。光电式传感器可分为五种：光电式数字转速表、光电式物位传感器、视觉传感器以及细丝类物件的在线检测。而且目前我国对于光电式传感技术的各种设备已将广泛应用于军事领域。其中最主要的是紫外告警系统。

紫外告警系统技术关键是紫外探测器。紫外探测器的主要特性是绝对光谱灵敏度。用于紫外告警系统的探测器目前主要有两类：紫外光电倍增管探测器，以多元或面阵器件为核心的紫外探测器。紫外告警系统由于性能独特，现在已成为电子战技术开发的新热点，开创了新型传感技术的又一个颇具影响力与竞争力的领域。目前诸如紫外告警系统的新型光电传感技术已成为装备量最大的来袭导

弹告警系统之一。

当代生物传感器技术的研究现状。生物传感器（biosensor）技术是指用生物活性材料作为感受器，通过其生化效应来检测被测量的传感器。生物传感器的原理主要由两大部分组成：生物功能物质的分子识别部分和转换部分。前者的作用是识别被测物质。转换部分，是由于细胞膜受体与外界发生了共价结合，通过细胞膜的通透性改变，诱发了一系列的电化学过程，而这种变换得以把生物功能物质的分子识别转换为电信号，形成了生物传感器。

国内外研究与应用现状。生物传感器的研制和开发在全球学术界都具有巨大的影响力。在国外，现代生物传感器已被详细划分为酶传感器、细胞传感器、免疫传感器、基因传感器等。

酶传感器，由于酶的纯化困难，加之固化技术影响酶的活性，现代生物传感技术中采用：（1）多酶体系利用；（2）固定化底物电极；（3）酶的电化学固定化。

细胞传感器以活细胞作为探测单元，能定性定量地测量和分析未知物质的信息，连续检测和分析细胞在外界刺激下的生理功能。

免疫传感器是利用抗体对抗原的识别并能与抗原结合的功能构成的生物传感器，根据生物敏感膜产生电位的不同，分为标记和非标记免疫传感器。

现代基因传感器技术主要应用于基因固定的载体表面修饰和基因探针固定化技术、界面杂交技术、杂交信号转换和检测技术等。在生物医学方面，一些有临床诊断意义的基质（如血糖、乳酸、谷氨酰胺等）可借助于生物传感器来检测。

在环境监测领域，生物传感器在测定环境污染指标bod（即水质受有机物污染的程度）方面起到了重要的作用。生物传感器还可探测除草剂含量，应用于植物学研究和整治农药污染。

在食品工业中，生物传感器用于食品鲜度、滋味和熟度的测定，在食品生产和加工过程中起到重要作用；还可测定食品中的细菌和毒素含量，及时避免人们误食此类食品而危害健康。

3.现代传感器技术的发展趋势和应用前景

第一，利用新材料开发新型传感器。

第二，集成化多功能传感器的开发。在实际运用中，经常运用硬件与软件的集合。不仅能够节省检测成本，又能降低项目复杂度，在一定程度上提高工作效率。还可将基于集成化多功能理论为基础的传感器广泛应用，从而发挥更大的效用。

第三，实现传感技术硬件系统与元器件的微小型化。

第四，传感器与多学科交叉融合，推动无线传感器网络的发展。

4.结束语