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传感器及仪器仪表技术发展和标准化现状2

2.2 行业标准化现状分析


目前,我国传感器及仪器仪表行业与传感器相关的技术标准共有约540余项。主要包括:


(1)敏感元件层面:热(温)敏、光敏、压敏、湿敏、气敏、磁敏、力敏、离子敏、生物敏、放射线敏、纤维光学敏感器等十多类80余项器件标准;


(2)产品层面:温度、流量、压力、物位、机械量、分析、显示、记录、调节、执行、变送、电单、气单等二十多类360余项产品通用技术条件标准;


(3)系统层面:系统评估、功能安全、通信安全、物理安全、环境测试五类40余项方法标准;


(4)集成层面:物理层规范、接口、功能块、设备行规等十多类30余项基础标准。


上述标准涉及的标委会主要包括: SAC/TC78(半导体器件)、SAC/TC103(光学和光学仪器)、SAC/TC104(电工仪器仪表)、SAC/TC124(工业过程测量控制和自动化)、SAC/TC159(工业自动化系统与集成)、SAC/TC284(光辐射安全和激光设备)、SAC/TC338(测量控制和实验室电器设备安全)、SAC/TC419(仪表功能材料)、SAC/TC526(实验室仪器及设备)、机械工业仪器仪表元器件标准化技术委员会等等十几个标委会和行业归口单位。


AG电游网址面向新时期智能制造、工业互联网、人工智能等对传感器及仪器仪表标准化工作的迫切需求,近年来,机械工业仪器仪表综合技术经济研究所和国内工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(TC124)组织行业专家初步构建了智能传感器标准体系(如图4所示)。从基础标准、方法标准和产品标准三个层面进行了标准规划,已制定物联网和智能传感器相关标准近20项(如表1所示),很好地促进了传感器及仪器仪表领域标准化的发展。


3

未来技术发展方向和建议


3.1 未来技术发展方向


目前,国外传感器产品技术发展趋势是应用微机械和微电子相结合的MEMS工艺、新材料、高精度补偿技术和高可靠性设计技术,使传感器产品逐步向集成化、智能化、微型化、可移动、多样化方向发展。


(1)集成化:一种是同类型多个传感器的集成,即同一功能的多个传感元件用集成工艺在同一平面上排列,组成线性传感器。另一种是多功能一体化,如几种不同的敏感元器件制作在同一硅片上,制成集成化多功能传感器,集成度高、体积小,容易实现补偿和校正,是当前传感器集成化发展的主要方向。


(2)智能化:智能传感器这一概念是由国外引进的,通常定义为:带有微处理器,具有信息处理和通信功能的传感器。处理功能包括:自标定、自采集、自补偿、自检验、自处理、自存贮、自决策、自优化等功能;通信功能包括双向通信、标准化数字输出或符号输出功能,即其输出不再是单一的模拟信号,而是经过微处理器后的数字信号。


(3)微型化:随着各应用领域发展的需要,要求传感器本身的体积越小越好。传感器的微型化是指敏感元件的特征尺寸为mm→μm→nm类传感器。这类传感器具有尺寸上的微型性和性能上的优越性,要素上的集成性和用途上的多样性,功能上的系统性和结构上的复合性。其制备工艺涉及等。传感器将MEMS技术、IC技术、激光技术、精密超细加工技术引入传感器的生产制造,实现了规模化生产,并为传感器微型化发展提供了重要的技术支撑。


(4)可移动:进入21世纪后,由于MEMS技术、低功耗的模拟和数字电路技术、低功耗的无线射频(RF)和无线传感网技术的发展,克服了节点资源限制,并满足了传感器网络扩展性、容错性等要求,使得开发小体积、低成本、低功耗的无线微传感器成为可能。无线通信及组网技术的发展,可使大量传感器通过网络构成智能化、协同工作的信息感知系统,从而提高了传感器的分布式、大面积信息探测能力,使传感网的实现成为可能。


(5)多样化:新材料技术的突破加快了多种新型传感器的涌现。新型敏感材料是传感器的技术基础,材料技术研发是提升性能、降低成本和技术升级的重要手段。除了传统的半导体材料、光导纤维等,有机敏感材料、陶瓷材料、超导、纳米和生物材料等成为研发热点,生物传感器、光纤传感器、气敏传感器、数字传感器等新型传感器加快涌现。


3.2 行业发展措施建议


根据《智能传感器产业三年行动指南 (2017-2019年)》的总体目标要求,针对行业现存的自主核心技术薄弱、优异产品缺乏、产品可靠性差、科技创 新及其产业化进展缓慢等问题,提出传感器及仪器仪表行业下一步重点发展措施建议如下:


(1)完善传感器及仪器仪表公共服务平台建设,推动科技创 新和产业相结合。进一步完善技术研发、标准、知识产权、检测及公共服务能力,借鉴文物装备、医疗仪器等专项组织模式,主配牵手、产需对接,助力产业持续发展。


(2) 建设传感器及仪器仪表创 新中心,助力行业高质量发展。建设创 新中心,攻克可靠性、稳定性、高精度、封测工艺、批量化校准等共性技术难题,形成一批具有知识产权和核心竞争力的关键技术成果,研发适用于消费电子、工业、农业、交通、生物医疗等行业的量大面广智能传感器以及面向航天航空、深海探测等特殊应用的智能传感器产品,培养一批复合型创 新人才骨干,设计与制造技术达到国际水平。2018年7月国家智能传感器创 新中心在上海启动,专注传感器设计集成技术、先进制造及封测工艺等技术创 新。


(3)培育传感器及仪器仪表龙头企业,提升解决方案供给能力和水平。龙头企业拥有强大的生产、市场和技术能力,在产业链中充当着核心企业或系统集成商的角色,是产业生态成长的关键力量。以龙头企业牵引,面向消费电子、汽车电子、工业控制、健康医疗、文物保护、节能环保等重点行业领域,开展智能传感器及仪器仪表应用示范。