傳感器技術的現狀及未來發展方向

隨著社會對環境保護意識的增強，傳感器作為環境保護過程中*的關鍵元器件，其相關產業地位在我國逐年升高。如今，隨著環境治理的持續深入以及環保熱潮地不斷升溫，國內外傳感器企業紛紛進軍環保領域，環境監測傳感器市場爆發指日可待。

一、傳感器材料與器件技術及其特點
從技術角度講，傳感器是指具有信息采集功能的基礎性功能器件，主要包括：光電、紅外、力敏、生物等傳感器。而傳感器材料則是指對聲、光、電、磁、熱等信號的微小變化反映出高靈敏應答的功能材料，以及制造傳感器所需的結構材料，主要包括：半導體、金屬、復合材料等。
傳感器技術及其產業具有技術密集、多技術協同、行業滲透力強、跨界融合度高、產業集中度低等特征；傳感器產品具有品種多、批量小、結構復雜、技術指標分散、參數跨度大、精度要求高、應用領域廣泛等特點；傳感器材料與器件則具有一致性和穩定性，以及技術基礎性和協同性要求高等特性。
在傳感器技術領域，我國受限于整體發展水平、技術實力、人才積累等因素，已與歐美等國家形成了“代差”，我國傳感器技術追趕尤為迫切。
二、傳感器技術的未來發展方向
隨著新一代信息技術的發展，環境監測領域對傳感器設備提出了新的要求和挑戰。具體來說，新一代環境監測設備需要往以下幾個方向去發展：
1、零功耗
在龐大的物聯網傳感器節點中，數個月更換一次電池是不現實的。“零功耗”傳感器平時可將搭配的電路、通信等系統關閉，且自身不需要消耗電能也可維持對外界刺激的敏感。當接收到外界的變化“事件”時（如車輛經過、有害氣體泄漏、出現特定光譜等），才將后端的電路等接通，實現真正的“零功耗”環境監測。
2、無線按需連接
物聯網無線傳感節點的另一大能耗來自無線通信。因此，利用新的材料和器件，實現無線按需連接，平時整個通訊系統關斷，在需要的時候成功喚醒，是未來無線傳感器發展的重要方向。
3、多維信息集成
即開發可同時對單個應用場景的多個參量進行測量，并將采集到的多維度的數據經過邊緣計算等方式進行處理，輸出與應用場景強相關的結果的，具有多傳感器融合和系統集成特點的新型傳感器，以實現單個傳感器對多維信息的感知能力，實現感知端邊緣的算、存、傳一體，提高對應用場景和環境的適應性，提升可靠性。
4、網絡協議與集成化
未來傳感器需要建立在統一的材料工藝平臺上，形成傳感器的協同設計，經過統一的材料平臺一次加工完成。還可與現有CMOS工藝兼容，形成網絡協議化的多個傳感器、多個信號讀取電路的單芯片集成，提高傳感器的集成度。
5、特殊應用的傳感器
包括針對特殊環境的生理信號采集傳感器，針對特殊應用需具有透明、柔韌、延展、可彎曲、可穿戴等特點的傳感器。
6、多感知功能傳感器
傳感器已由對力、熱、聲、電、磁等單一維度物理量感知，擴展到對氣體、液體、紅外等信息的新型感知功能，未來將出現可以對人皮膚的熱、疼痛、濕度、觸覺等感知的傳感器。
7、智能化
將多種傳感功能與數據處理、存儲、雙向通信等功能集一體，全部或部分實現傳感器的自動控制、自動檢測、自動分析、自動診斷等功能。智能化的另一個方向是軟傳感技術，即智能傳感器與人工智能相結合。