上海感知技术现状发展路径选择与探讨.pdfVIP

上海感知技术现状与发展路径选择探讨 祝侣 (上海市科学学研究所，上海200235) 摘要：美国移动计算机网络国际会议中提出“传感网是下一个世纪人类面·l盘的又一个发展机 遇”．感知技术在智能时代中发挥着无法取代的重要作用，作为战略性先导科技，感知技术 ．必将成为本世纪重点技术加以发展．文章综合应用技术预见的相关方法，梳理了感知技术的 发展脉络，分析了感知技术的国际发展趋势，研究了上海感知技术发展现状与存在的问题， 违选出了未来感知技术发展的关键技术，并提出了相应的对策建议。 关键词：信息采集；感知技术；技术预见；研究；建议 感知技术，也称为信息采集技术，其主要功能是识别物体，采集信息，其作用主体是传 感器。感知技术是当今世界迅猛发展的高新技术之一，它与计算机技术、通讯技术共同构成 本世纪信息产业的三大支柱技术，备受世界各发达国家的高度重视。本文坚持针对性、规范 性和包容性的原则，综合应用专家座谈、小组讨论、情景分析、Delphi调查、实地调研等 多种方法，对感知技术的前沿趋势、现状基础、发展前景展开调研和分析，旨在瞄准未来的 战略需求、对长远发展产生全局性影响，通过技术预见的研究和过程效应，促进各方共识的 达成。 1廖知技术发．晨历程与演化规律‘ 首先，我们通过文献分析和专家座谈、访谈等方法，对感知技术的历史脉络、主要特点 做了全面而深入的认知．把握了其发展的主要演化规律。 感知技术主要经历了三代。第一代感知技术的产品是结构型传感器，它利用结构参量变 化来感受和转化信号。第二代是20世纪60年代出现的硅传感器技术，它是感知技术的一个 重要的里程碑式的发展。在当时，最具代表性的就是硅压阻式感知技术、P-N结温度感知技 术和基于霍尔效应的感知技术。这一发展为感知技术带来了巨大的促进与推动。随着系统自 动化程度和复杂性的增加，对传感器的精度、稳定性、可靠性和动态响应要求越来越高，仪 器仪表界提出了研制以微处理器控制的新型传感器系统，将传感器的发展推到一个更高的层 次。此为第三代感知技术，于20世纪80年代问世，伴随的产品为智能传感器。随着徽处理 器技术的大力发展．DSP技术、FPGA技术、蓝牙技术等在测控技术领域都获得了成功的应用， 从而为智能传感器不断赋予新的内涵和功能。 传感器的功能模块按照传感器的类别有所不同(见图1)。一般的功能传感器由敏感元 件和信号调理部分组成，而数字传感器和智能传感器在传统传感器的基础上，将敏感元件和 微处理器所提供的数据处理功能相结合。 74 变换器： @◆圈◆④ 功能传感器： ④圃回。 数字传感器： @回回回。 智能传感器； @◆圈圆回@ 图I传盛器功能模块示意 2瘳知技术田际发展谢漪趋势 通过情景分析、头脑风暴、专家座谈访谈、文献资料分析等方法，我们对国外感知技术 的发展动态和趋势进行了研究，对重点技术的热点进行了预判，把握了感知技术发展的重要 趋势和关键环节。 2．1田井廖知技术发展动态与趋势’ 。 近年来，大规模的集成电路、微纳米加工、网络等技术的发展，为传感器技术的发展奠 定了基础。人们生活水平的提高增加了对传感器的需求。技术推动和需求牵弓f共恳决定了未 来传感器的发展趋势．无论传感器应用于多个方面和存在的多种类型，从图2可以看出一些 总的趋势．主要有以下几点： (1)提高传感器测量参数的准确性，以及通过小型化和非接触式测量原理减少传感器 的影响； (2)引入新的测量过程，例如用于空间分布测量数据的检测。如层析成像技术的工业 应用、阻抗谱； (3)提高能源自治传感器和具有无线通讯功能的传感器的应用，这些传感器仅在需要 时才激活，它们应用各种微型发电机原则的自给自足的能源发电装置，如压电、热电、电磁、 电容(生物)、化学(燃料电池)、光伏(太阳能电池)，以及具有集体检测测量值与传输 的微型测量网络； (4)提高机电一体化应用的系统集成，过渡到直接连接的传感器—执行器系统，用于当 地工艺参数检测和控制： (5)提高整体的传感器设计，应用新型的三维设计工具、FEU(有限元法)计算、№tlab ／Si