传感器发展历史

2022-08-12 16:42 宁波圣邦

传感器发展历史


人类从诞生至今,一直锲而不舍地感知、思考和改造世界、改善自身,传感器是人类感知世界万事万物的测量工具,亦是人类改造世界画龙点睛的关键性配套工程,形象的说,传感器是人类唤醒和看清世间万事万物的“耳朵”和“眼睛”,物联网就像感知世界的“通灵师”,实现人和物体“对话”,物体和物体之间“交流”。

作为现代科技的前沿技术,传感器被认为是现代信息技术的三大支柱之一,是目前世界公认的最具有发展前途的高技术产业。美国早在80年代初,成立国家技术小组(BGT)帮助政府领导各大企业的传感器技术开发工作;日本将传感器技术列为国家重点发展6大核心技术之一;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;2014年《福布斯》认为今后几十年内,影响和改变着世界经济格局和人们生活方式的10大科技领域,传感器名列10大领域之首。

传感器是一切数据获取的基础设施,而当先进传感器的应用达到一定规模时,往往标志着一个新时代的到来。

一、机械化时代(人类出现-1870年前后)——开启人类传感器雏形

1、指南车——史料记载最早的传感器


指南车又称司南车,相传公元前2700年中国的轩辕黄帝发明了指南针,黄帝用指南车,在大雾中辨别方向,打败了蚩尤。

2、仰韶陶质量具、商代骨尺、楚墓天平、日晷仪、地动仪——最早的度量衡传感器

(1)距今5000年前的甘肃大地湾仰韶文化晚期房F901中出土的一组陶质量具,是迄今为止,我国发现最早的量器。


(2)河南安阳出土的商代(公元前1600~前1046年)骨尺是目前中国所见最早的长度测量工具。


(3)已发掘出的最早的秤是在长沙附近左家公山上战国时期楚墓中的天平。


(4)日晷仪最早出现在西周,是古人观测日影记时的仪器,根据日影的位置来指定当时的时辰或刻数,是我国古代较为普遍使用的计时仪器。


(5)地动仪——最早的震动传感器

公元132年发明,东汉张衡发明的地动仪,是世界上第一架观测地震的仪器,李约瑟称之为“地震仪的鼻祖”。


3、气体温度计——世界上最早的温度传感器


1593年, 意大利科学家伽利略发明的第一支气体温度计

二、电气自动化时代(1870年前后-2009年)——传感器成为不可或缺的关键性配套器件

1、铂电阻温度计——最早输出电信号的传感器

1876年,德国的西门子制造出第一支铂电阻温度计


铂电阻温度计

2、结构型传感器——工业批量化生产的第1代传感器

这时期的传感器主要是结构型传感器,也就是主要利用结构参量变化来感受和转化信号,如电阻应变传感器等。


电阻应变传感器

3、固体传感器——工业批量化生产的第2代传感器

这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,是利用材料某些特性制成的。


集成温度传感器AD590

三、智能时代(2009年至今)——传感器已成为发展瓶颈、同时也是物联网的核心基础和突破口

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”,并将传感器基础技术与应用称为“Sensor Revolution(传感器革命)”。

到目前,全球已有约有35000种传感器,它们与人类活动息息相关,覆盖各个门类和学科,呈现出强烈的时代特点:网络化、智能化、规模化。

1、无线传感器网络爆发——无线化如同固定电话变手机、无处不在,网络化让传感器融入物联网


用于油田物联网的系列传感器有几十种

2、智能传感器的代表性产品——MEMS传感器

(1)80年代发展起来的智能传感器主要以微处理器为核心,把传感器信号调节电路、微计算机、存贮器及接口集成到一块芯片上,是微型计算机技术与检测技术相结合的产物。


车规前装级MEMS压力芯片-汽车型压力传感器模组BCP1200A

(2)IMU(惯性测量单元)最早在90年代开始规模应用在汽车工业和国防工业,目前,低精度的MEMS惯性传感器的应用领域以消费电子为代表,中精度的应用以汽车领域为代表,高精度的应用以航空航天和国防领域为代表。


IMU(惯性测量单元)

结语

时至今日,随着传感器的持续壮大,度量衡器具、各类专属的仪器仪表已经形成独立门类规模化发展。而在专业领域探索新型应用、面向人类未知的大量高精尖新型传感器、高性价比传感器,正处于需求引领、加大力度优先发展的局面。

直至2000年后,中国传感器技术及其产业发展逐步缩小与发达国家之间的差距,同时,我国相应出台一系列政策,鼓励、大力扶持传感器产业的发展。2013年由工信部等四部委联合印发的《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》中,未来将在传感器领域建立超百亿元的创新产业集群,以及产值超过10亿元的行业龙头和产值超过5000万元的小而精的企业。2019年,围绕《工业强基工程实施指南(2016-2020年)》“一条龙”应用计划,为聚焦解决工业基础产品和工艺应用难题,工信部继续组织开展工业基础领域重点产品、工艺的传感器“一条龙”示范应用推广工作。

必创科技顺应大势蓬勃发展,在构建万物互联的征途中,整装待发,谱写新篇!


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