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傳感器（ransducer/sensor）是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。 物聯(lián)網(wǎng)和傳感器是相輔相成的。傳感器類似于人的眼睛、耳朵和嘴巴，但又不僅僅像人類感官那么簡(jiǎn)單，傳感器可以收集很多有用的信息。可以說，這些傳感器是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，正是它，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)才有內(nèi)容傳遞給“大腦”。 過去，傳感器更多的應(yīng)用于工業(yè)中，隨著時(shí)間的推移，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于很多行業(yè)中（智慧農(nóng)業(yè)、智慧城市、智慧醫(yī)療等），傳感器也已經(jīng)慢慢走進(jìn)我們的生活。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將引領(lǐng)我們進(jìn)入一個(gè)被傳感器包圍的智能世界。 傳感器是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ) 工信部在6月6號(hào)發(fā)放5G正式商用牌照，5G的到來似乎將物聯(lián)網(wǎng)推到了一個(gè)風(fēng)口處。小米創(chuàng)始人雷軍曾說：“站在風(fēng)口處，豬也能飛起來，長(zhǎng)出一個(gè)小翅膀，就能飛得更高”。物聯(lián)網(wǎng)的小翅膀是什么呢，大家有不同的答案，而傳感器無疑是最重要的一項(xiàng)。 在物聯(lián)網(wǎng)層結(jié)構(gòu)圖中，可以看出物聯(lián)網(wǎng)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、支撐層和應(yīng)用層四部分組成。俗話說，下層基礎(chǔ)決定上層建筑。作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分之一，作為整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，傳感器重要性是不言而喻的。 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)信息來源于終端設(shè)備，而終端設(shè)備數(shù)據(jù)來源于傳感器，傳感器賦予了萬物“感官”功能，如人類依靠視覺、聽覺、嗅覺、觸覺感知周圍環(huán)境，同樣物體通過各種傳感器也能感知周圍環(huán)境。而且比人類的感知更準(zhǔn)確、感知范圍更廣。例如人類無法通過觸覺準(zhǔn)確感知某物體具體溫度值，不能辨別細(xì)微的溫度變化，但傳感器可以?？梢哉f傳感器就是“萬物互聯(lián)”時(shí)代物體與物體之間交流的“語言”。 傳感器在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的作用 物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)由各種信息傳感設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合形成的龐大網(wǎng)絡(luò)，是互聯(lián)網(wǎng)升級(jí)和信息時(shí)代的核心。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要智能感知、識(shí)別和通訊等技術(shù)支撐，感知的關(guān)鍵是傳感器和相關(guān)技術(shù)?？梢院敛豢鋸埖卣f，如果沒有傳感器的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)就不會(huì)繁榮。隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的發(fā)展，傳感器行業(yè)也將迎來爆發(fā)。傳感器在物聯(lián)網(wǎng)收集數(shù)據(jù)中不可或缺，并發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。 隨著世界開始進(jìn)入快速增長(zhǎng)的信息時(shí)代，收集和處理信息時(shí)要首先要解決的問題是獲得可靠和準(zhǔn)確的信息。傳感器是獲取信息的主要手段。例如，在工業(yè)4.0時(shí)代，傳感器被用來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程的參數(shù)，以保持設(shè)備正常運(yùn)行；而在智能家居領(lǐng)域，傳感器是用戶和家庭用品（燈、電視、冰箱，等）互動(dòng)的基礎(chǔ)；在無人駕駛中，需要通過傳感器收集和處理交通和環(huán)境數(shù)據(jù)，以便在路上安全駕駛。可以說，未來物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)牽動(dòng)著傳感器市場(chǎng)。 傳感器發(fā)展歷程 物聯(lián)網(wǎng)自提出距今已有二十多年，但傳感器部署規(guī)模尚未普及，導(dǎo)致物理層不足，數(shù)據(jù)不足，源頭上制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。傳感器部署作為物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，幾年前就有國家提出了萬億傳感器革命，旨在促進(jìn)每年在社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)中每年使用1萬億個(gè)傳感器，并預(yù)計(jì)在2030年將有100萬億傳感器嵌入到各種場(chǎng)所。 傳感器行業(yè)發(fā)展始于 20 世紀(jì) 50 年代，經(jīng)歷了多年的發(fā)展，大體可分三個(gè)階段： 第一階段是 20 世紀(jì) 50 年代伊始，結(jié)構(gòu)型傳感器出現(xiàn)，它利用結(jié)構(gòu)參量變化來感受 和轉(zhuǎn)化信號(hào)。 第二階段是 20 世紀(jì) 70 年代開始，固體型傳感器逐漸發(fā)展起來，這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料 等固體元件構(gòu)成，是利用材料某些特性制成。如：利用熱電 效應(yīng)、霍爾效應(yīng)，分別制成熱電偶傳感器、霍爾傳感器等。 第三階段是 20 世紀(jì)末開始，智能型傳感器出現(xiàn)并快速發(fā)展。它是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，具有信息采集、處理、交換、存儲(chǔ)功能， 同時(shí)也具有人工智能的特性。 在物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)智能感知時(shí)代，智能傳感器是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在很多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中都采用人工智能傳感器，它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用，在未來的傳感器市場(chǎng)上，智能傳感器的比重會(huì)越來越大 物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對(duì)傳感器的發(fā)展要求 傳感器誕生至今，已有百年歷史，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，手機(jī)的普及促進(jìn)了傳感器的極大發(fā)展，但也決定了很多類型的傳感器是專為手機(jī)而設(shè)計(jì)的。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的“物”在對(duì)傳感和連接的需求上與手機(jī)有很大的差別，所以也對(duì)傳感技術(shù)提出了更高的要求?？偨Y(jié)來說，傳感器在朝著高精度、微型化、低功耗、仿生化、智能化等方向進(jìn)化。
如果傳感器收集的數(shù)據(jù)信息錯(cuò)誤，則相當(dāng)于從源頭上出錯(cuò)，所有后續(xù)數(shù)據(jù)的傳輸、分析和應(yīng)用都失去了意義，因此傳感器的精確度和質(zhì)量是極其重要的。想象一下，想象一下，如果一輛智能聯(lián)網(wǎng)汽車傳感器的精度和質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，這就意味著在意外情況發(fā)生的那幾毫秒內(nèi)系統(tǒng)無法做出正確決策，從而嚴(yán)重影響駕駛員的安全。
微型傳感器是基于半導(dǎo)體集成電路技術(shù)發(fā)展的MEMS（microelectro-mechanicalsystems微電子機(jī)械系統(tǒng)）技術(shù)，利用微機(jī)械加工技術(shù)將微米級(jí)的敏感組件、信號(hào)處理器、數(shù)據(jù)處理裝置封裝在一塊芯片上，具有體積小、成本低、便于集成等明顯優(yōu)勢(shì)，并可以提高系統(tǒng)測(cè)試精度。隨著微電子加工技術(shù)特別是納米加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，傳感器技術(shù)還將從微型傳感器進(jìn)化到納米傳感器。隨著以智能手機(jī)為中心的移動(dòng)設(shè)備向多功能、高性能化發(fā)展，要求電路板內(nèi)的部件數(shù)量更多、體積更小。因此，傳感器正在逐漸采用集成化技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)高性能化和微型化。微型傳感器的研制和應(yīng)用將越來越受到各個(gè)領(lǐng)域的青睞。
手機(jī)上的微信、視頻和游戲都消耗電量很快，我們也已經(jīng)習(xí)慣了每天充電。但你能想象煙霧報(bào)警器、智能攝像頭等互聯(lián)設(shè)備也需要天天調(diào)換電池會(huì)是怎樣一種蹩腳的情景嗎？與收集不同，許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備位于人們不經(jīng)常接觸的區(qū)域，因此對(duì)功耗的需求非常高，因此傳感器的功耗也要很低，否則，會(huì)加大運(yùn)營成本。
智能化傳感器是由一個(gè)或多個(gè)敏感元件、微處理器、外圍控制及通訊電路、智能軟件系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，具有環(huán)境感知、數(shù)據(jù)處理、智能控制與數(shù)據(jù)通信功能的智能數(shù)據(jù)終端設(shè)備。與傳統(tǒng)傳感器相比，它具有自學(xué)習(xí)、自診斷和自補(bǔ)償能力、復(fù)合感知能力以及靈活的通信能力。例如，它可以確定傳感器工作狀態(tài)，對(duì)測(cè)量資料進(jìn)行修正，以便減少環(huán)境因素如溫度、濕度引起的誤差；它可以用軟件解決硬件難以解決的問題；它可以完成資料計(jì)算與處理工作等。而且智能傳感器的精度、量程覆蓋范圍、信噪比、智能水平、遠(yuǎn)程可維護(hù)性、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性、可靠性和互換性都遠(yuǎn)高于一般的傳感器。 傳感器發(fā)展面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn) 中國的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將成為萬億元級(jí)的新興產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)具有非常廣闊的發(fā)展前景。而感器是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的主要探測(cè)終端，作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)，傳感器技術(shù)自然成為市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)。傳感器的應(yīng)用市場(chǎng)非常廣泛，這對(duì)傳感器行業(yè)來說是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。 大連理工大學(xué)教授唐延安表示：“物聯(lián)網(wǎng)對(duì)傳感器的挑戰(zhàn)在于需要多種能夠滿足各種測(cè)量要求的傳感器產(chǎn)品；傳感器的集成化，滿足檢測(cè)、處理、傳輸系統(tǒng)的綜合要求；傳感器的網(wǎng)絡(luò)化以及低功耗特性，打造綠色電子，支持低碳環(huán)保的應(yīng)用需求?！边@無疑也是對(duì)傳感器的一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。 |
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