从人类的诞生开始,他们就在不断地感知、思考、改造、完善自己,传感器是人类感知世界的一种手段,也是改造世界的关键,可以说,传感器就是“耳朵”、“眼睛”,它就是“通灵师”,可以感知世界,可以“对话”和“交流”。
传感器是当今最尖端的技术,已成为当今最具发展前景的高技术工业。80年代初期,美国就建立了一个全国性的技术团队,协助各国政府在传感器技术上的发展;日本在六项关键技术中,把传感器技术列为国家重点发展的六项技术;英、法、德等国在高科技发展的规划中,都把传感器作为重点发展的技术,并将其研究成果、生产技术、设备纳入到国家的核心技术行列;《福布斯》2014年度杂志预测,未来十年,将会对全球经济和人民的生活产生巨大的影响。
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——最早的振动传感器
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台气体温度计
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
这一阶段的传感器多为结构式的传感器,即通过测量元件的结构参数的改变来实现对信号的感知和转换。
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)”。
迄今为止,世界上已经有35000多种传感器,这些传感器与人们的生活密切相关,涵盖了不同的领域和领域,具有明显的网络化、智能化、规模化等特征。
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年代开发的智能型传感器,其核心是微处理器,它将传感器信号调节电路、微计算机、存储器和接口等技术整合在一起。
车规级微机械压力晶片-BCP1200A汽车用压力传感模块
(2)在90年代, IMU (IMU)已在汽车、国防等行业得到了规模化的应用,目前,消费电子是指消费电子,汽车是中等精度的,而高精度的是航天、国防等领域。