一、傳感器的作用和特點
傳感器是獲取信息的工具，是實現(xiàn)工業(yè)生產自動化和科學測試、計量核算、環(huán)境保護、氣象監(jiān)測、安全保衛(wèi)、醫(yī)療診斷和辦公現(xiàn)代化的基礎產品。傳感器技術是關于傳感器設計、制造和應用的綜合性技術，其水平直接影響信息技術的發(fā)展和應用，因此人們通常將傳感與控制技術、通信技術和計算機技術稱為信息技術的三大支柱。
傳感器的應用領域十分廣泛，無論是工業(yè)、農業(yè)和交通運輸業(yè)，無論是大型成套技術裝備，還是日常生活和家用電器，都需要采用大量的敏感元件和傳感器。例如，一座大型鋼鐵廠需要2萬臺傳感器和檢測儀表，大型石油化工廠需要6000臺傳感器和檢測儀表，大型發(fā)電機組需要3000臺傳感器和檢測儀表。一輛汽車需要30多個傳感器，一臺復印機需要20個傳感器。各種電冰箱、洗衣機、電飯鍋、錄像機、收錄機、電視機、溫濕度計、血壓計、空調機等家用電器需要使用的傳感器有上百個品種規(guī)格。
傳感器具有以下特點：
①品種繁多，被檢測參數(shù)包括熱工量(溫度、壓力、流量、物位等)，電工量(電壓、電流、功率、頻率等)，化學量(氧、氫、一氧化碳、二氧化碳、瓦斯、二氧化硫、離子等)，物理量(光、磁、濕度、濁度、聲、射線等)，機械量(力、速度、轉角、位移、振動等)，生物量(酶、細菌、細胞、受體等)，狀態(tài)量(開關、一維、二維、多維等)，需要發(fā)展多種多樣的敏感元件和傳感器。除基型品種外，還因應用場合和具體要求不同而研制大量的派生品種和規(guī)格。
②涉及多種學科和技術，包括精密機械、微電子、材料科學、半導體、高分子、光導纖維、生物化學、測試技術等，由于現(xiàn)代科學技術發(fā)展迅速，所以敏感元件和傳感器產品的更新?lián)Q代周期也越來越短。加之傳感器具有原理新穎、機理復雜、技術綜合等特點，因而需要配備高水平的開發(fā)人才和科研生產裝備，不斷更新生產技術。
③要求具有很高的精確度、穩(wěn)定性和可靠性, 做到準確可靠、經久耐用。處在工業(yè)現(xiàn)場和自然環(huán)境中的傳感器，還要求具有良好的環(huán)境適應性，能耐高溫、耐低溫、抗干擾、抗腐蝕，安全防爆，便于安裝、調試和維修。
④應用廣泛，應用要求千差萬別，有量大面廣的，也有專業(yè)性強的；有單獨使用單獨銷售的，也有與整機密不可分的；有的要求高精密度，有的要求高可靠性；有的要求耐振動；有的要求防爆，如此等等。從管理的角度看，不能用統(tǒng)一評價標準進行考核，也不能用單一模式組織科研和生產，必須有靈活多樣的組織方法和因地制宜的管理模式，形成科研院所、高等院校、專業(yè)廠、整機廠各具特色、各有側重的科研生產體系和產業(yè)格局。
二、國內外傳感器的發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢
◆國外傳感器的市場占比
隨著新技術革命的興起和計算機的廣泛應用，20世紀80年代以來國際上出現(xiàn)了“傳感器熱”，日本把傳感器技術列為80年代十大技術之首，美國把傳感器技術列為90年代22項關鍵技術之一，英國傳感器銷售額1990比1980年增長24倍。1990年世界傳感器銷售額為155億美元；90年代年增長率估計為8.8%。
傳感器生產廠家，美國有250家，日本有500家，獨聯(lián)體國家有300家，英國有60家，法國有80家，到80年代末，傳感器品種已有2萬余種，其中38%是傳統(tǒng)型的，28%是半導體的，19%是高分子的，15%是其他類型的。用于生產工業(yè)過程自動化的傳感器約4000種，其中壓力傳感器占39%，溫度傳感器占25%，力敏傳感器占14%，位移傳感器占13%，其他類型的占9%。
◆國際傳感器技術的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
①大力發(fā)展和應用半導體、高分子、陶瓷、光纖和生物膜等新型功能材料；
②采用微電子和微機械加工技術，實現(xiàn)敏感元件和傳感器的微型化、集成化和一體化；
③采用數(shù)字技術和計算機技術，實現(xiàn)傳感器的數(shù)字化、智能化和多功能化；
④在傳統(tǒng)的結構型傳感器的基礎上采用高新技術成果，發(fā)展新型、復合型傳感器；
⑤不斷拓展應用領域，大力發(fā)展各具特色的新產品。
◆我國傳感器的發(fā)展歷程
我國傳感器的發(fā)展始于20世紀50年代，當時主要發(fā)展結構型傳感器。50年代末研制出熱敏電阻，60年代研制出應變計，霍爾元件和離子電極，70年代研制出擴散硅力敏器件、砷化鎵霍爾元件、碳化硅熱敏電阻等新型敏感元件和傳感器，80年代又研制出新型擴散硅力敏傳感器、PN結溫度傳感器、光纖傳感器、高分子傳感器、生物傳感器、集成傳感器和多功能傳感器等。 目前全國開發(fā)和生產傳感器的單位有800多家，其中科研單位273家，高等院校82家，專業(yè)廠和整機廠459家，職工有4萬多人，生產的產品有12類，3000多種。據對近400家的不完全調查，從事力敏傳感器的有97家，熱敏傳感器58家，光敏傳感器47家，磁敏傳感器22家， 壓敏傳感器25家，氣敏傳感器26家，濕敏傳感器25家，離子敏傳感器15家，聲敏傳感器16家，光纖傳感器16家，生物敏傳感器10家，射線敏傳感器8家，其他類型的傳感器40多家。
為了促進傳感器技術的發(fā)展，1984年國家科委和中國儀器儀表學會在武漢舉辦了全國首屆傳感器技術交流及展覽會；1986年傳感器被列入國家 “七五” 科技攻關計劃 “工業(yè)過程自動控制開發(fā)研究” 項目；同年國家科委組織機械部、電子部、科學院、國家教委、航天部和上海市有關專家起草了我國傳感器技術發(fā)展政策，作為我國信息技術發(fā)展政策時重要組成部分，將傳感器列入信息技術優(yōu)先發(fā)展領域；1987年高等院校成立了傳感器研究會；1988年成立了中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會傳感器行業(yè)協(xié)會。從1989年開始，由中國儀器儀表學會傳感器學會、中國電子學會敏感技術學會、 全國高校傳感技術研究會等學術團體聯(lián)合舉辦兩年一度的全國敏感元件與傳感器學術會議(STC)。
我國傳感器事業(yè)不斷發(fā)展，為發(fā)展工農業(yè)生產、科學實驗、開發(fā)與節(jié)約能源、航空航天等作出了重要的貢獻，但在新型傳感器的開發(fā)、 科研成果轉化為商品、傳感器應用等方面還存在相當大的差距，需要不斷加強基礎，開拓應用。
三、傳感器國內外市場需求量大，“八五”、“九五”增加品種，打破市場
90年代國內外傳感器市場看好，各方面對傳感器的需求也越來越強烈。據預測，90年代我國電力系統(tǒng)共需各類傳感器140萬件，化工系統(tǒng)需要80萬件，鋼鐵系統(tǒng)需要130萬件，能源管理和爐窯控制需要4000萬件，汽車行業(yè)需要4400萬件，機床行業(yè)需要1500萬件，辦公自動化設備需要200萬件，各類儀器儀表配用的傳感器約需3億件。根據市場需求，結合我國傳感器行業(yè)發(fā)展的實際情況，提出了我國傳感器行業(yè)“八五”和“九五”奮斗目標如下。
“八五”目標：品種從3000種發(fā)展到4000種；配套滿足率達到70%；50%的產品采用國際標準和國外先進標準；技術水平達到國際80年代中期水平；力敏、磁敏、熱敏器件失效率達到7級以上；變送器用傳感器的MTBF達到5萬小時；出口銷售額占總銷售額的10%。
“九五” 目標：品種從4000發(fā)展到6000種；配套滿足率達到85%；80%的產品采用國際標準和國外先進標準；技術水平達到國際90年代初期水平，部分產品達到90年代中期水平；力敏、磁敏、熱敏、氣敏、濕敏器件失效率達到7-7.5級以上；變送器用傳感器的MTBF達到8萬-10萬小時以上；出口銷售額占總銷售額的18%~20%。
四、發(fā)展戰(zhàn)略和措施建議
改革開放和現(xiàn)代化建設步伐的加快為我國傳感器技術和產品的發(fā)展提供了良好的機遇：市場廣闊，應用領域不斷拓寬，社會對傳感器的需求越來越旺盛；機制轉換，經營靈活，有利于調動各方面的積極性；開展國際合作、利用外資、引進國外先進技術和裝備更為方便。這些都是傳感器發(fā)展的有利條件。
與此同時，我們也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)：市場競爭更加激烈，對于基礎薄弱的我國傳感器行業(yè)形成巨大的壓力，科研與生產，制造與應用、引進與開發(fā)、整機與器件之間不同程度地存在看脫節(jié)現(xiàn)象；開發(fā)和制造中存在許多不必要的重復和浪費，這些構成了傳感器發(fā)展的不利因素。
在分析形勢的基礎上，我們認為發(fā)展我國傳感器行業(yè)的戰(zhàn)略方針應該是：
①打基礎、上水平，不斷充實技術儲備；
②面向國內外兩個市場，不斷開拓應用領域；
③依靠科技進步，把新型傳感器和量大面廣的產品作為發(fā)展重點，盡量改善科研條件，積極發(fā)展生產制造技術；
④堅持“科研與生產相結合，整機與器件相結合，引進與開發(fā)相結合” 的方針；
⑤以服務求發(fā)展為主， 輔之以政府資助，企業(yè)集資，以軍帶民，引進外資和港臺資金；
⑥深化改革，轉換機制，加強宏觀管理，促進橫向聯(lián)合，形成適合傳感器發(fā)展特點而又符合國情的科研、生產、應用體系。
以上6條當中，前3條屬于主攻方向，后3條屬于發(fā)展途徑。
為了實現(xiàn)我國傳感器行業(yè)發(fā)展的目標，根據我國傳感器行業(yè)的戰(zhàn)略方針，提出了如下若干措施建議。
①以市場為導向，以服務為宗旨，把工業(yè)生產自動化、 科學測試儀器、機電一體化需用的傳感器作為發(fā)展重點，形成產業(yè)，廣泛應用。 與此同時，要努力為微電子技術、計算機應用、航空航天、環(huán)境監(jiān)測、能源管理、交通運輸、醫(yī)療診斷、海洋開發(fā)、農業(yè)與糧食儲備、 安全保衛(wèi)、市政與樓宇自動化等領域的發(fā)展做出貢獻。 要堅持質量第一，注重社會效益，以服務求生存，以應用求發(fā)展，在競爭中開拓前進。
②依靠科技進步，打基礎，上水平，高度重視基礎研究和應用基礎研究，認真開展敏感機理、失效模型、新型功能材料、微細加工和新型工藝裝備與生產技術的研究開發(fā)工作，大力培養(yǎng)人才，努力開發(fā)數(shù)字化、智能化、多功能化、一體化傳感器和結構型與物性型相結合的復合型傳感器，優(yōu)先發(fā)展半導體、高分子、光導纖維、陶瓷、生物膜、離子敏等類型的新型傳感器以及射線、CCD、石英諧振、超聲波、MOS場效應等新器件。 材料、工藝裝備和測試手段是發(fā)展傳感器的物質基礎，應當受到應有的重視。
③優(yōu)化結構，轉化機制，加強信息服務和宏觀管理，制定促進傳感器發(fā)展的政策措施，引導科研院所、高等院校和產業(yè)部門通過橫向聯(lián)合，發(fā)揮群體優(yōu)勢，實現(xiàn)科研與生產相結合，制造與應用相結合，器件與整機相結合，引進與開發(fā)相結合，共同開拓國內外兩個市場。要發(fā)揮傳感興學術機構，行業(yè)協(xié)會和各類開發(fā)與研究中 心在技術發(fā)展、 經驗交流、產品開發(fā)和傳感器應用等方面的作用，使科研成果盡快轉化為生產力。要通過優(yōu)化組合，逐步形成科研院所、高等院校、傳感器專業(yè)生產廠和應用傳感器的整機廠各具特色 、各有側重、優(yōu)勢互補、 密切合作的科研生產體系和產業(yè)格局。
作者：馬少梅，男，回族，1932年生于濟南，1961年畢業(yè)于蘇聯(lián)基輔工學院，歷任上海自動化儀表研究所研究室副主任，重慶自動化儀表研究所所長、總工程師，機械部儀表局總工程師、教授級高級工程師。中國儀器儀表學會常務理事、榮譽理事，國家自然科學基金評審專家，國家發(fā)明獎評審專家，中國自動化學會常務理事、榮譽理事，中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會常務理事、顧問。曾獲機械部科技進步二等獎、機械電子部軟科學三等獎、國家計委辦公廳三等獎。本文收錄入中國儀表和自動化產業(yè)發(fā)展60年史料《飛鴻踏雪泥》。
