從1974年誕生的中國第一個實用壓阻式傳感器開始，到目前應用火熱的MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）傳(chuan)感(gan)器(qi)，微(wei)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)不(bu)斷(duan)推(tui)動(dong)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu)。同(tong)時(shi)，全(quan)球(qiu)基(ji)礎(chu)元(yuan)器(qi)件(jian)市(shi)場(chang)的(de)增(zeng)長(chang)推(tui)動(dong)了(le)整(zheng)機(ji)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)的(de)全(quan)麵(mian)提(ti)升(sheng)，傳(chuan)感(gan)器(qi)市(shi)場(chang)正(zheng)在(zai)以(yi)持(chi)續(xu)穩(wen)定(ding)的(de)增(zeng)長(chang)之(zhi)勢(shi)向(xiang)前(qian)發(fa)展(zhan)。據(ju)預(yu)計(ji)2010年全球傳感器市場可達600億美元以上，其中中國傳感器市場的增長率超過15%。

jishujinbuhechengbenxiajiangweichuanganqishejiyingyongdailaigenglinghuokongjian，jieshengkongjianhejiangdichengben
，chuanganqizhinenghuaheweixinghuadefazhanqushiweizhengjichanpinshixianchayihuagongnengtigongkeneng；lingyifangmian，suizheditanjingjiduixinxingnengyuanhejienengjianpaideyaoqiu
，genggaoxiaolvhegengjingzhunkongzhidechuanganjishuhuodexinyingyong，chuanganqichanpindeyingyonglingyubuduantuozhan，chuxianzaigengduozhiqianweizengshejidelingyu，ruxinnengyuanzhongdefenglifadian/光伏發電係統中發揮重要作用。

同時
，各種多樣化應用對傳感器設計的不同需求
，給工程師設計和應用帶來挑戰，需要考慮不同環境下的整體設計，包括可靠性/抗幹擾等技術問題，並且不能影響日益嚴格的質量與成本目標。

本期半月談為工程師帶來傳感技術的最新進展和應用新理念，從下麵七點闡述了低碳經濟需求下傳感器向智能化/微型化的發展趨勢，以及多樣化應用設計帶來的挑戰
；幫助工程師了解在風力發電和光伏發電係統中傳感器的最新應用等。

• 電容傳感器在汽車/太陽能熱水器中的應用
• MEMS在智能家電中的特性化應用
• 氣體傳感器在石油化學工業氣體中的應用
• 傳感器接口電路的抗幹擾設計
• 高度集成電流傳感器應對電力係統設計挑戰
• 風力發電應用中的光纖傳感器
• 自動跟蹤聚焦式太陽能光伏發電技術

技術進步/成本下降拓展廣闊應用

引進新技術發展新功能是傳感器的最大特點，設計優化和封裝製程更新換代等因素推動傳感器技術的進步。各類傳感器技術向著微型化、集成化、智能化、網wang絡luo化hua趨qu勢shi發fa展zhan。其qi中zhong，汽qi車che傳chuan感gan器qi無wu疑yi是shi受shou技ji術shu進jin步bu影ying響xiang最zui大da的de領ling域yu
，技ji術shu的de進jin步bu促cu進jin了le各ge種zhong傳chuan感gan器qi在zai汽qi車che上shang的de廣guang泛fan應ying用yong，不bu在zai僅jin僅jin單dan純chun用yong於yu發fa動dong機ji上shang

，巳si擴kuo展zhan到dao底di盤pan、車身和燈光電氣係統上，擔負著測量溫度、壓力、流量
、位置、氣體濃度、速度
、光亮度、幹濕度、距離等功能。

以電容式傳感器為例。過去，由於電容傳感器被認為具有難以控製、不易讀取

、易yi於yu老lao化hua和he溫wen度du要yao求qiu嚴yan格ge等deng特te點dian，很hen少shao用yong於yu汽qi車che電dian子zi之zhi中zhong，隨sui著zhe微wei處chu理li器qi技ji術shu的de不bu斷duan進jin步bu，電dian容rong式shi傳chuan感gan器qi技ji術shu正zheng在zai向xiang智zhi能neng化hua方fang向xiang發fa展zhan，加jia上shang它ta們men具ju有you生sheng產chan成cheng本ben較jiao低di、外形適應簡單、功耗低等特性，推動了它們在汽車壓力、液位、濕度測量方麵的應用，由此電容傳感器在汽車中的應用數量大幅增長。同時，電容傳感器結構簡單、動態響應快、易實現非接觸測量等突出的優點

，使得它在其他領域也大顯身手，在太陽能熱水器中電容傳感器也有取代傳統電極式傳感器的趨勢。

延伸閱讀：

• 電容傳感器在汽車中的應用
• 電容式傳感器—太陽能熱水器測控技術發展的必然趨勢

成本的不斷下降也是傳感器贏得廣闊應用市場的另外一個重要因素，以MEMS傳感器為例
，它的主要優勢在於體積小
、大規模量產後成本下降快，目前主要應用在汽車和消費電子兩大領域。

隨著MEMS傳感器加工成本降低，目前用於消費電子產品的MEMS IC的批量單價在1至1.50美元的水平，其應用範圍已從各種便攜式設備向種類繁多的家用電器延伸，MEMS豐feng富fu的de算suan法fa和he功gong能neng可ke使shi整zheng機ji產chan品pin具ju備bei差cha異yi化hua功gong能neng而er在zai市shi場chang上shang脫tuo穎ying而er出chu。如ru洗xi衣yi機ji的de馬ma達da轉zhuan動dong常chang常chang造zao成cheng機ji身shen抖dou動dong
，導dao致zhi噪zao聲sheng提ti高gao壽shou命ming降jiang低di，而erMEMS可有效感知出機身震動情況，將信號反饋給控製器以調節馬達轉速


，從而使設備保持高效運轉，延長使用壽命。

據IC Insight最新報告預計
，在2007年至2012年間
，全球基於MEMS的半導體傳感器和製動器的銷售額將達到19%的年均複合增長率
，2012年後將實現97億美元的年銷售額。

延伸閱讀：微機電運動傳感器淺談

此外，各工業部門為節約原材料
、降低能耗、提高經濟效益
，將大量采用工業過程控製傳感器；環保工程中所需各類傳感器的需求會愈加旺盛，尤其是我國投入4萬億元用於基礎建設項目以及應對國際金融危機采取的防範措施等重點工程，無疑會大幅度促進傳感器產業的需求增長
，其中農業

、環保、醫療衛生以及儀器|儀表檢測用傳感器將是廣闊的新市場。

延伸閱讀：

• 濕度傳感器的發展趨勢
• 氣體傳感器在石油化學工業氣體中的應用[page]

多樣化應用帶來設計挑戰

由you於yu元yuan器qi件jian變bian得de越yue來lai越yue複fu雜za，工gong程cheng師shi們men需xu要yao更geng加jia專zhuan業ye的de知zhi識shi才cai能neng使shi元yuan器qi件jian應ying用yong最zui優you化hua。在zai傳chuan感gan器qi的de設she計ji中zhong，更geng大da的de壓ya力li來lai自zi於yu各ge種zhong應ying用yong的de不bu同tong需xu求qiu，設she計ji人ren員yuan必bi須xu考kao慮lv應ying對dui不bu同tong環huan境jing下xia整zheng體ti設she計ji，並bing且qie不bu能neng影ying響xiang日ri益yi嚴yan格ge的de質zhi量liang與yu成cheng本ben目mu標biao。

過guo去qu單dan一yi功gong能neng的de傳chuan感gan器qi件jian也ye越yue來lai越yue多duo被bei具ju有you信xin號hao處chu理li和he控kong製zhi算suan法fa的de傳chuan感gan器qi所suo取qu代dai

，使shi得de設she計ji中zhong需xu要yao考kao慮lv更geng多duo幹gan擾rao和he可ke靠kao性xing方fang麵mian的de要yao求qiu。如ru傳chuan感gan器qi接jie口kou電dian路lu中zhong抗kang幹gan擾rao設she計ji
，凡fan是shi傳chuan感gan器qi接jie口kou電dian路lu都dou存cun在zai小xiao信xin號hao處chu理li問wen題ti，因yin為wei傳chuan感gan器qi的de輸shu出chu一yi般ban都dou是shi小xiao信xin號hao
，將jiang其qi精jing確que的de放fang大da到dao所suo需xu要yao的de信xin號hao(如0～5V)，並能達到所需要的技術指標，就必須注意到電路圖上未表示出來的某些問題
，即抗幹擾問題

，再進一步討論電路元件的選擇

、電路和係統應用之前，有必要進行討論。
幹擾可粗略的分為3個方麵：

• 局部產生(即不需要的熱電偶)
• 子係統內部的耦合(即地線的路徑問題)
• 外部產生(即電源頻率的幹擾)

jiekoudianludefangganraowentishidedaogaozhiliangxinhaodezhongyaocuoshizhiyi，chuanganqideshuchuxinhaoyuedi，jiekoudianludefangdayuanjiandexuanze，yijifangganraocuoshiyaoqiuyueyange，danyaoqiuchuanganqidexinhaoda
，youhuiyingxiangchuanganqishuchudefeixianxingdengtexing，zheshimaodunde。ruhejiejuezhexiemaodun
，gongchengshizaishijiyunyongzhongyingkaolvzaixianxingduyunxudetiaojianxia，jinkenengditigaochuanganqideshuchulingmindu。

更詳細內容請點擊：傳感器接口電路的抗幹擾設計

另ling一yi個ge挑tiao戰zhan是shi節jie約yue能neng源yuan的de需xu求qiu，該gai要yao求qiu意yi味wei著zhe越yue來lai越yue多duo的de過guo去qu曾zeng經jing采cai用yong機ji械xie控kong製zhi的de應ying用yong場chang合he將jiang改gai變bian成cheng全quan電dian子zi控kong製zhi，由you此ci提ti供gong更geng高gao的de可ke靠kao性xing、改進的調節功能以及更高的能源效率。尤其是能源效率或“綠色”設計的需要。

一(yi)個(ge)典(dian)型(xing)的(de)案(an)例(li)就(jiu)是(shi)家(jia)用(yong)電(dian)器(qi)，比(bi)如(ru)洗(xi)衣(yi)機(ji)，用(yong)戶(hu)要(yao)求(qiu)高(gao)效(xiao)率(lv)並(bing)便(bian)於(yu)操(cao)作(zuo)
，這(zhe)促(cu)使(shi)製(zhi)造(zao)商(shang)采(cai)用(yong)新(xin)型(xing)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)
，由(you)此(ci)帶(dai)來(lai)的(de)是(shi)新(xin)型(xing)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)開(kai)發(fa)和(he)應(ying)用(yong)需(xu)求(qiu)。在(zai)空(kong)調(tiao)設(she)備(bei)中(zhong)，更(geng)多(duo)變(bian)頻(pin)控(kong)製(zhi)可(ke)以(yi)更(geng)準(zhun)確(que)地(di)控(kong)製(zhi)溫(wen)度(du)以(yi)及(ji)大(da)幅(fu)度(du)地(di)降(jiang)低(di)噪(zao)音(yin)，更(geng)精(jing)細(xi)調(tiao)節(jie)和(he)舒(shu)適(shi)度(du)的(de)需(xu)求(qiu)需(xu)要(yao)更(geng)多(duo)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)來(lai)完(wan)成(cheng)。

延伸閱讀：高度集成電流傳感器應對電力係統設計挑戰

低碳經濟催生傳感器應用新理念

21世shi紀ji
，低di碳tan經jing濟ji的de浪lang潮chao不bu可ke抵di擋dang，節jie能neng減jian排pai與yu新xin能neng源yuan成cheng為wei各ge國guo政zheng府fu重zhong點dian發fa展zhan的de領ling域yu，細xi分fen到dao我wo們men所suo熟shu悉xi的de與yu傳chuan感gan器qi相xiang關guan的de行xing業ye，則ze包bao括kuo了le核he電dian、風電、光伏發電
、智能電網、清潔煤發電等產業。如最近一段時間，傳感技術開始用於檢測和優化風力發電風輪係統，通常在風輪組裝的時候安裝在風輪上。

作(zuo)為(wei)發(fa)展(zhan)最(zui)快(kuai)的(de)能(neng)源(yuan)技(ji)術(shu)，風(feng)輪(lun)的(de)尺(chi)寸(cun)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)。又(you)安(an)裝(zhuang)在(zai)比(bi)較(jiao)遙(yao)遠(yuan)的(de)地(di)點(dian)。監(jian)視(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)需(xu)要(yao)實(shi)時(shi)了(le)解(jie)這(zhe)些(xie)風(feng)輪(lun)的(de)狀(zhuang)態(tai)，因(yin)此(ci)傳(chuan)感(gan)技(ji)術(shu)的(de)應(ying)用(yong)將(jiang)幫(bang)助(zhu)工(gong)程(cheng)師(shi)及(ji)時(shi)了(le)解(jie)信(xin)息(xi)和(he)進(jin)行(xing)遠(yuan)程(cheng)控(kong)製(zhi)。

延伸閱讀：風力發電應用中的光纖傳感器

在光伏發電係統中方位和仰角太陽傳感器，風力傳感器，日光開關三種傳感器構成了日光跟蹤器。

taiyangchuanganqishijuguangdianchizhenliefaxianpianlitaiyangguangxiandejiaoduxinhaozhuanbianweidianxinhaodezhuangzhi，tashigenzongxitongdezhongyaobujian
，zaihendachengdushangjuedinggenzongdejingdu。taiyangchuanganqiceliangtaiyangdefangwei，ruyoupianxiang，tongguoqudongdianjideyunzhuanshidianchizhenlieduizhuntaiyang。fenglichuanganqicaiyongganyingshiqijian，dangfenglidadaoyidingqiangdu（如8級風）時(shi)，控(kong)製(zhi)器(qi)控(kong)製(zhi)仰(yang)角(jiao)驅(qu)動(dong)電(dian)機(ji)轉(zhuan)動(dong)，使(shi)陣(zhen)列(lie)向(xiang)水(shui)平(ping)方(fang)向(xiang)運(yun)行(xing)，直(zhi)到(dao)陣(zhen)列(lie)受(shou)力(li)最(zui)小(xiao)為(wei)止(zhi)。在(zai)這(zhe)種(zhong)狀(zhuang)況(kuang)下(xia)
，仰(yang)角(jiao)驅(qu)動(dong)電(dian)機(ji)，不(bu)受(shou)方(fang)位(wei)太(tai)陽(yang)傳(chuan)感(gan)器(qi)控(kong)製(zhi)。日(ri)光(guang)開(kai)關(guan)也(ye)是(shi)采(cai)用(yong)光(guang)敏(min)器(qi)件(jian)
，使(shi)白(bai)天(tian)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)陣(zhen)列(lie)受(shou)方(fang)位(wei)太(tai)陽(yang)傳(chuan)感(gan)器(qi)控(kong)製(zhi)而(er)運(yun)轉(zhuan)
；夜間，陣列不受方位太陽傳感器控製，而僅受日光開關控製向東方向運行
，即陣列返回到早晨初始位置。

延伸閱讀：自動跟蹤聚焦式太陽能光伏發電技術

低碳經濟的概念正在滲入到各個行業
，以環保、節能、高效為特征的需求
，將會為新型元器件和傳感器行業迎來一個發展新機遇!