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未来,传感器将围绕两大方向进行突破
来源:赛斯维传感器网 发表于 2018/8/29

近日,2018传感器产业高峰论坛暨中国电子元件行业协会敏感元器件与传感器分会年会在沈阳举行。论坛举行专场报告会12场,全国敏感元件及传感器领域的230余家企业代表参加活动。


全球八大敏感技术中的传感器约有2.2万余种,创新性品种和类型仍在不断出现。据不完全统计,我国目前已经拥有科研成果、技术和产品的敏感元件与传感器约有1.2万多种,常规类型和品种约有7000种。

目前,传感器产业发展已进入新的常态,传感器已成为衡量一个国家军事、科技水平的重要标志。美国《福布斯》杂志认为,当前,甚至今后几十年内,在影响、改变世界经济格局和人们生活方式的10大科技领域中,传感器名列首位。

在国内近5000家仪器仪表企业中,有1600多家不同程度地生产制造敏感元件及传感器。国内各省市理工科大专院校、科研机构都不同程度地研发传感器、小批量生产敏感元件及传感器。由于非专业型企业比例较高,因此,在企业中传感器只为附属产品,产值相对较低,而且受重视程度不够。无论哪种类型企业,传感器产值过亿元的仅占企业总数的13%,全国不足200家,产品种类齐全的专业厂家不足3%。现阶段,我国市场主要应用的传感器绝大部分仍要依赖于进口,主流市场产品依赖国外配套的情况尤为突出。


中国传感器与物联网产业联盟副理事长郭源生发表讲话,他认为,从整个行业看,存在如下问题:

第一,新原理(敏感机理)、新材料(敏感材料)、新工艺(设备装置)、新结构(生产工艺)、新应用(计量测试方法)等研究成果会不断出现,仍然还需要不断创新和更新。

第二,多品种、小批量、小规模向标准化、规范和产业化方向转化步伐太慢,难度较大,产业聚集度、饱和度不高。

第三,低成本、多结构、高性能、标准化、规模化大生产是行业持续追求方向和目标,但总是不尽如人意,与国外差异较大。

第四,由于技术含量高、市场应用广阔,备受资本市场和“有识之士”长期、持续关注,但他们总是不介入,使之成为资本市场投资的“鸡肋”。

从企业角度看,存在的具体问题有四方面:

首先是缺人,现有企业缺乏创新型人才团队。人才结构单一,行业内业务员出身、科技人员自主创办企业居多,不愿做大,同时也不会做大。缺乏行业技术领军人才,以及高级工艺技术人员群体;缺乏国际化市场、技术、信息等复合型人才。

其次是缺乏自主研发的、具有核心技术与核心竞争力的产品。行业内大多是互相模仿,或是模仿国外同类产品,简单引进后没有消化、吸收再创新,缺乏新原理、新材料的产品技术与工艺创新,只能通过价格体现竞争优势。

再次是缺资金,投资少、装备差、企业整体缺少规划,现有产品产业化基础能力较差。至今来看,仍缺少较大而持续的投资,导致工艺设备落后、制造装备水平差、产业化能力不够。最后是市场对接能力弱、沟通机制缺乏。生产企业与应用单位的技术阻隔没有打通,缺乏结合基础通道和桥梁,缺少科技成果向市场转化的能力和机制。

郭源生认为,未来,传感器将围绕工艺技术和应用两大方向进行突破:一是敏感机理创新与突破,通过提高材料、工艺、微型化、产业化等基础水平实现;二是智能化,功能集成化、模块化、网络化,通过搭建应用桥梁、突破瓶颈、拓展市场空间等手段实现。智能化的三大基础核心技术是:MEMS工艺技术、无线网络化技术以及微能量获取技术。

著名电子元器件专家谭克研先生做了题为《基于力学模型的应变式扭矩传感器的设计研究》的学术报告。谭克研在报告指出,随着科学技术的发展,尤其是在机器人、汽车工业、机械加工等领域,越来越多地要求测量动态非电量或在运动过程中测量非电量,而传感器处于被测对象与测试系统的接口位置,故对其性能的要求越来越高。应变式传感器由在弹性元件上粘贴电阻应变敏感元件构成,广泛应用于力、力矩、压力及加速度等参数测量。

为了解决多维力传感器各输出通道之间相互耦合的问题,改善传感器综合性能,提高测量精度,谭克研针对典型弹性元件理论分析的基础上,谭克研提出了5种应变式扭矩传感器的实现形式,并对其应变、变形及扭振固有频率进行了理论研究,分别建立了对应的力学模型。依据所建立的力学模型,以扭转变形最小为目标函数,进行了弹性元件几何尺寸的优化设计,并分析了不同形式的扭矩传感器性能差异。

最后,谭克研设计了一种应变式扭矩传感器,并对其进行了有限元仿真,仿真结果很好地验证了所建立的力学模型,所建立的力学模型可以较好地解决应变式扭矩传感器的设计计算问题。谭克研的精彩报告赢得了与会专家、企业代表的一致认可和高度赞誉。

沈阳新松机器人自动化股份有限公司中央研究院院长邹风山作了题为《机器人传感器技术的发展》的演讲。

邹风山对传感器技术的未来进行了展望,他表示,传感器技术将向5个方向发展:

智能化:传感器将与人工智能技术相结合,形成智能传感器;

可移动化:充分利用无线传感网络技术,技术关键在于克服节点资源限制;

微型化:在微型化的同时,降低功耗、提高精度、集成化等;

集成化:形成多功能一体化传感器,集成度高、体积小、容易实现补偿与校正;

多样化:新材料技术的突破加快了多种新型传感器的涌现,该研究方向主要与新材料的发展息息相关。

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