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传感技术

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我国传感器产业化发展面临的机遇和挑战

导读: 人类自21世纪开始,全面步入信息时代,掀起了又一次新的具有时代特征和现实意义的信息化浪潮。信息技术与传统产业的深度融合,成为以技术创新为主导,以应用为目标的一场产业革命,为传统产业结构调整和转型升级奠定了良好的基础,提供了广阔的市场空间和发展机遇。

人类自21世纪开始,全面步入信息时代,掀起了又一次新的具有时代特征和现实意义的信息化浪潮。信息技术与传统产业的深度融合,成为以技术创新为主导,以应用为目标的一场产业革命,为传统产业结构调整和转型升级奠定了良好的基础,提供了广阔的市场空间和发展机遇。通过创新形成并呈现出以数字技术、物联网、大数据、云计算、3D与虚拟现实、人工智能、新材料、“互联网+”等众多先进技术为基础,跨行业、跨领域的多产业相互协同,区域、领域、行业、日常生活相互渗透,产业与资本更加融合以及市场应用牵引下的产业大变革时期。

信息技术是采集、管理和处理信息的技术总称,是建立在硬件基础上的有序数据处理技术。主要包括传感技术、计算机技术、通信技术。信息系统是包括输入、存储、处理、输出和控制软硬件整体,是以处理信息流为目的的人机一体化系统。信息技术的发展,对于人与社会的进步和经济发展发挥了重要作用,给人们思想观念和生活方式都带来了巨大的冲击和变化,产生了深刻的影响。同时,对于改变生产方式、提高生产力水平发挥了积极的作用。以信息技术应用程度来衡量一个国家的信息化水平,已成为体现一个国家综合国力的重要标志。

传感器是创新发展的基础与核心

传感器与计算机、通信被称为信息系统的三大支柱,传感器技术优劣成为衡量一个国家科技水平和是否处在国际战略竞争制高点的重要标志,是发达国家高度重视和争相发展的核心基础技术。传感器广泛应用于冶金、石油、化工、电力、交通、水利、新能源、电子、环保、家电、航天、航空、军工武器装备等国民经济及国防、科研等各个领域,关乎并影响技术创新以及国防、经济和社会安全,对于当前产业结构调整与转型升级发挥着重要作用,对于占领战略型新兴产业的制高点具有十分重要的战略意义。

美国人认为,人类步入21世纪,全面步入信息时代,从一定意义上讲,就是进入了传感器时代。传感器与通信、计算机被称作为现代信息系统的三大支柱,传感器技术发展与应用成为衡量一个国家信息化程度的重要标志,同时也是衡量一个国家科技发展水平的重要标志。传感器产业已被国内外公认为是具有发展前途的高技术产业,以其技术含量高、经济效益好、渗透力强、市场前景广等特点为世人所瞩目。

在现代控制系统中,传感器处于连接被测对象和测试系统的接口位置,构成了系统信息输入的主要“窗口”,提供着系统进行控制、处理、决策、执行所必须的原始信息,直接影响和决定着系统的功能。传感器可以直接接触被测对象,也可以间接接触。许多控制系统功能因控制对象的信息难以采集与获取而无法实现,成为系统技术发展与提升的障碍,也成为大数据的来源和采集以及物联网技术与发展的最大障碍。

如果把计算机比喻为人的大脑,通信比喻为人的神经系统,那么传感器就是“五官”和“皮肤”,承担着感知并获取自然环境中的一切信息数据的功能。西方发达国家正因为重视传感器等技术,逐步形成了全球高新技术发展以及军工武器装备的基础技术的应用差异。

上世纪70年代初,西方忽视了传感器技术发展,呈现出“大脑发达”而“五官迟钝”的尴尬状态,致使计算机以及通信技术受到严重制约和影响。从上世纪70年代中期开始,各国相继加快传感器发展。从上世纪80年代初开始,美国、日本、德国、法国、英国等纷纷制定相关计划并列为长远发展规划的重点,倾注人力、物力和重点投资进行研究开发,以年20%~30%的速度高速发展,长期予以重点支持,使传感器技术明显提高,并于2003年将其列为21世纪最具影响和改变世界的十大新技术之一。美国联邦政府研究报告中指出,自2010年开始预算为69亿美元用于传感器基础技术与应用研究,其称之为“Sensor Revolution”(传感器革命)。美国人认为:“上世纪80年代是计算机时代,90年代是互联网时代;21世纪全面进入传感器时代。通过传感器,把物质世界连接起来,并赋予一个电子神经系统。”

目前全球传感器约有2.6万余种,随着技术创新,新品种和类型不断出现。而我国目前约有1.4万种,约占全球的1/2,其中大多为常规类型和品种,在医疗、科研、微生物、化学分析等特种高技术领域仍有大量的品种短缺和空白。

全球从事传感器研制与生产的厂家有6500多家,其中美国、欧洲、日本均超过1000家,俄罗斯有800多家,其他国家和地区有2700多家。在市场销售方面,美国居首位,占总销售额的35%、日本约20%、德国约15%,三国占据了世界市场的70%。预计未来5年增长率将超过15%,仍然是高增长行业。

传感器具有技术密集、渗透力强、多品种、小批量、使用灵活、应用领域广泛等行业特征,基础性和协同性特点突出,特别适合“大众创业、万众创新”,随着《中国制造2025》、“互联网+”行动计划以及大数据、云计算、智慧城市的发展,作为信息获取基本单元的传感器产业战略地位日益凸显。

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