1.3 传感器与检测技术的发展趋势
1.传感器发展趋势
传感器技术近年来发展迅速，主要特点及发展趋势表现在以下几个方面。
（1）发现利用新效应、新材料、新技术，开发新型传感器
利用物理、化学和生物效应是各种传感器工作的基本原理，所以发现新现象与新效应是发展传感器技术的重要工作，也是研制新型传感器的理论基础，其意义极为深远。例如，日本利用超导技术研制成功高温超导磁性传感器，是传感器技术的重大突破，其灵敏度高，仅次于超导量子干涉器件。但它的制造工艺远比超导量子干涉器件简单，可用于磁成像技术，具有广泛的推广价值。
传感器材料是传感器技术发展的物质基础，随着材料科学的快速发展，人们可根据实际需要，控制传感器材料的某些成分或含量，从而设计制造出用于各种传感器的新的功能材料。例如，用高分子聚合物薄膜制成温度传感器，用光导纤维制成压力、流量、温度、位移等多种传感器，用陶瓷制成压力传感器，用半导体氧化物制成各种气体传感器等。这些新材料的应用，极大地提高了各类传感器的性能，促进了传感器技术的发展。
随着微电子技术、计算机技术、精密机械技术、特种加工技术、集成技术、生物技术等等高新技术的迅猛发展，传感器技术有了一个更为广阔的发展空间。高新技术成果的采用，成为传感器技术发展的技术基础和强大推动力。
（2）传感器逐渐向低功耗、微型化、集成化和多功能化方向发展
目前各种测控仪器设备的功能越来越强大，同时各个部件的体积却越来越小，这就要求传感器自身的体积也要小型化、微型化，现在一些微型传感器，其敏感元件采用光刻、腐蚀、沉积等加工工艺制作而成，尺寸可以达到微米级。此外，由于传感器工作时大多离不开电源，在野外或远离电网的地方，往往是用电池或太阳能等供电，因此开发微功耗的传感器及无源传感器就具有重要的实际意义，这样不仅可以节省能源，还可以提高系统的工作寿命。
传感器的集成化是指将信息提取、放大、变换、传输以及信息处理、存储等功能都制作在同一基片上，实现一体化。与一般传感器相比，它具有体积小、反应快、抗干扰、稳定性好及成本低等优点。目前随着半导体集成技术与厚、薄膜技术的不断发展，传感器的集成化已成为传感器技术发展的一种趋势。
传感器的多功能化是与“集成化”相对应的一个概念，是指传感器能感知与转换两种以上不同的物理量。例如，使用特殊的陶瓷材料把温度和湿度敏感元件集成在一起，制成温湿度传感器；将检测几种不同气体的敏感元件用厚膜制造工艺制作在同一基片上，制成检测氧、氨、乙醇、乙烯等气体的多功能传感器等。利用多种物理、化学及生物效应使传感器多功能化，已日益成为当今传感器发展的方向。
（3）开发智能化、数字化与网络化的新型传感器
利用计算机及微处理技术使传感器智能化是20世纪80年代以来传感器技术的一大飞跃。智能传感器是一种带有微处理器的传感器，与一般传感器相比，它不仅具有信息提取、转换等功能，而且还具有数据处理、双向通信、信息记忆存储、自动补偿及数字输出等功能。随着人工神经网络、人工智能和信息处理技术（如多传感器信息融合技术、模糊理论等）的进一步发展，智能传感器将具有更高级的分析、决策及自学功能，可完成更复杂的检测任务。
此外，目前传感器的功能已突破传统的界限，其输出不再是单一的模拟信号，而是经过微处理器处理过的数字信号，有的甚至带有控制功能，这就是所谓的数字传感器。数字传感器的特点：一是将模拟信号转换成数字信号输出，提高了传感器的抗干扰能力，特别适用于电磁干扰强、信号传输距离远的工作现场；二是可通过软件对传感器进行线性修正及性能补偿，减少了系统误差；三是一致性与互换性好。
可以预见，随着计算机和微处理技术的不断发展，智能化、数字化传感器一定会迎来更为广阔的发展前景。
传感器的网络化是传感器领域近些年发展起来的一项新兴技术，它利用TCP/IP，使现场测量数据就近通过网络与网络上有通信能力的节点直接进行通信，实现了数据的实时发布和共享。由于传感器自动化、智能化水平的提高，多台传感器联网已推广应用，虚拟仪器、三维多媒体等新技术已开始实用化。传感器网络化的目标就是采用标准的网络协议，同时采用模块化结构将传感器和网络技术有机地结合起来，实现信息交流和技术维护。
2.检测技术的发展趋势
随着全球现代化步伐的加快，对检测技术的需求与日俱增，而随着科学技术，尤其是大规模集成电路技术、微型计算机技术、机电一体化技术、微机械和新材料技术的不断进步，大大促进了现代检测技术的发展。目前，现代检测技术总的发展趋势大体有以下几个方面。
（1）不断提高检测系统的测量精度、量程范围，延长使用寿命，提高可靠性
随着科学技术的不断发展，人们对检测系统的测量精度要求也在相应地提高。近年来，人们研制出许多高精度、宽量程的检测仪器以满足各种需要。
人们还对传感器的可靠性和故障率的数学模型进行了大量的研究，使得检测系统的可靠性及寿命得到大幅提高。现在，许多检测系统可以在极其恶劣的环境下连续工作数十万小时。目前，人们正在不断努力进一步提高检测系统的各项性能指标。
各行各业随着自动化程度不断提高，其高效率的生产更依赖于各种检测、控制设备的安全可靠。研制在复杂和恶劣测量环境下能满足用户所需精度要求且能长期稳定工作的检测仪器和检测系统将是检测技术的发展方向之一。例如，对于数控机床的检测仪器，要求其在振动的环境中也能可靠地工作，如在人造卫星上安装的检测仪器，不仅要求体积小、重量轻，而且既要能耐高温，又要能在极低温和强辐射的环境下长期稳定工作，因此，所有检测仪器都应有极高的可靠性和尽可能长的使用寿命。
（2）重视非接触式检测技术研究
在检测过程中，把传感器置于被测对象上，敏感地检测被测参量的变化，这种接触式检测方法通常比较直接、可靠，测量精度较高，但在某些情况下，因传感器加入会对被测对象的工作状态产生干扰，从而影响测量的精度。在有些被测对象上，根本不允许或不可能安装传感器，例如测量高速旋转轴的振动、转矩等。因此，各种可行的非接触式检测技术的研究愈来愈受到重视，目前已商品化的光电式传感器、电涡流式传感器、超声波检测仪表、红外检测仪表等正是在这些背景下不断发展起来的。
今后不仅需要继续改进和克服非接触式（传感器）检测仪器易受外界干扰及绝对精度较低等问题，而且对一些难以采用接触式检测或无法采用接触方式进行检测，尤其是那些具有重大军事、经济或其他应用价值的非接触检测技术的研究投入也会不断增加，非接触检测技术的研究、发展和应用步伐都将明显加快。
（3）检测系统智能化、网络化
近年来，由于包括微处理器、单片机在内的大规模集成电路的成本和价格不断降低，功能和集成度不断提高，使得许多以单片机、微处理器或微型计算机为核心的现代检测仪器（系统）实现了智能化，这些现代检测仪器通常具有系统故障自测、自诊断、自调零、自校准、自选量程、自动测试和自动分选功能、自校正功能、强大数据处理和统计功能、远距离数据通信和输入输出功能，可配置各种数字通信接口，传递检测数据和各种操作命令等，可方便地接入不同规模的自动检测、控制与管理信息网络系统。与传统检测系统相比，智能化的现代检测系统具有更高的精度和性能/价格比。如智能楼宇，为使建筑物能提供安全、健康、舒适的生活与工作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化，在楼宇中应用了许多检测技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯运行状况等。
总线和虚拟仪器的应用，使得组建集中和分布式测控系统比较方便，可满足局部或分系统的测控要求，但仍然满足不了远程和范围较大的检测与监控的需要。近年来，随着网络技术的高速发展，网络化检测技术与具有网络通信功能的现代网络检测系统应运而生。例如，基于现场总线技术的网络化检测系统，由于其组态灵活、综合功能强、运行可靠性高，已逐步取代相对封闭的集中和分散相结合的集散检测系统。又如，面向互联网的网络化检测系统，利用互联网丰富的硬件和软件资源，实现远程数据采集与控制、高档智能仪器的远程实时调用及远程监测系统的故障诊断等功能。