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创作
伟1106032008材控2班
摘要:,,,,展望了现代传感器技术的发展和应用前景.
关键词:传感器技术;传感器;研究现状;趋势
引言
当今社会的发展,,人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开辟及获取、,(或响应)与检出功能,,“大脑”,把通信系统比方为传递信息的“神经系统”,那末传感器就是感知和获取信息的“感觉器官”.
传感器技术是现代科技的前沿技术,发展迅猛,同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱,,拥有广泛的开辟空间,发展前景十分广阔.
传感器的基本知识
传感器的定义和组成
广义地说,,感受被丈量,、转换元件、丈量电路和辅助电源四部分组成,其中敏感元件和转换元件可以合二为一,而有的传感器不需要辅助电源.
传感器技术的基本特性
在测试过程中,:一种是稳定的,称为静态信号;一种是随着时间变更的,,传感器的输入特性也分歧,因此,、活络度、迟滞、重复性、,如温度传感器的热惯性等,动态特性还与传感器输入量的变更形式有关.
传感器技术的发展汗青与回顾
,与计算机技术和数字节制技术相比,传感技术的发展都掉队于它们,很多先进的成果仍停留在实验研究阶段,并没有投入到实际生产与广泛应用中,,传感器技术主要是在各国不竭发展与提高的工业化海潮下诞生的,并在早期多用于国家级项目标科研研发以及各国军事技术、,随着各国***、电子、计算机、自动化等相关信息化财产的迅猛发展,以日本和欧美等西方国家为代表的传感器研发及其相关技术财产的发展已在国际市场中逐步占有了重要的份额.
我国从20世纪60年月开端传感技术的研究与开辟,颠末从“六五”到“九五”的国家攻关,在传感器研究开辟、设计、制造、靠得住性改进等方面获得长足的前进,初步形成了传感器研究、开辟、生产和应用的体系,并在数控机床攻关中取得了一批可喜的、,它还不克不及适应我国经济与科技的迅速发展,我国很多传感器、,我国传感技术产品的市场竞争力优势尚未形成,产品的改进与革新速度慢,生产与应用系统的创新与改进少.
传感器技术的研究现状
,光电信息学与生物学的迅猛发展已成为这一时期迷信技术发展的重要标记,,在人类迈向新世纪,步入信息化社会的关键阶段想要寻求绝后迅速的发展,很大程度上取决于传感器在这两个前沿范畴中的深入研究与广泛应用.
在国外,光电传感器技术已广泛地运用到各国军事技术、航空航天、,军事上,国外激光制导技术迅猛发展,使导弹发射的精度和射中方针的准确性大幅度提高;美国在航空航天范畴,研制出了新型高精度高耐性红外测温传感器,使其在恶劣的环境中仍能高精度丈量出运行中的飞行器各部分温度;国外的城市交通管理也大多运用电子红外光电传感器停止路段事故检测和故障排遣的指挥;同时,国外现有汽车中常装载有新型光电传感器,如激光防撞雷达、红外夜视装置、丈量发动机燃料特性、压力变更并用于导航的光纤陀螺等.
在国内,传感器行业发展迅速,传感器市场近年一直持续增长,势头杰出,主要应用于工业制造、汽车产品、电子通讯和专用设备,,西门子、霍尼韦尔、凯乐、横河等传感器大企业纷纷进入我国市场,这为我国工业设备制造商和汽车制造业等传感器最终消费者带来了很大便当,:品种少,质量较差;制造工艺技术相对掉队;生产企业不掌握先进的核心制造技术;高性能传感器的科研成果转化率较低.
现代传感器技术的发展趋势和应用前景
对比传感器技术的发展汗青与研究现状可以看出,随着迷信技术的迅猛发展以及相关条件的日趋成熟,,特别是基于光电通信和生物学原理的新型传感器技术的发展,已成为推动国家甚至世界信息化财产前进的重要标记与动力.
由于传感器具有频率响应、阶跃响应等动态特性以及诸如漂移、重复性、切确度、活络度、分辨率、线性度等静态特性,所以外界因素的改变与动荡必定会造成传感器自身特性的不稳定,,在分歧场合对传感器规定相应的基本要求,以最大程度优化其性能参数与指标,如高活络度、抗干扰的稳定性、线性、容易调节、高精度、无迟滞性、工作寿命长、可重复性、抗老化、高响应速率、抗环境影响、互换性、低成本、宽丈量范围、小尺寸、重量轻和高强度等.
同时,根据对国表里传感器技术的研究现状分析以及对传感器各性能参数的抱负化要求,现代传感器技术的发展趋势可以从四个方面分析与概括:一是开辟新资料的开辟与应用;二是实现传感器集成化、多功能化及智能化;三是实现传感技术硬件系统与元器件的微小型化;四是通过传感器与其它学科的交叉整合,实现无线网络化.
新资料的开辟、应用
资料是传感器技术的重要基础和前提,是传感器技术升级的重要支撑,,传感器资料的不竭得到更新,品种不竭得到丰富,今朝除传统的半导体资料、陶瓷资料、光导资料、超导资料以外,新型的纳米资料的诞生有利于传感器向微型方向发展,随着迷信技术的不竭前进将有更多的新型资料诞生.
半导体资料在敏感技术中占有较大的技术优势,半导体传感器不但活络度高、响应速度快、体积小、质量轻,且便于实现集成化,在此后的一个时期,仍占有主要地位.
以一定化学成分组成、颠末成型及烧结的功能陶瓷资料,其最大的特点是耐热性,在敏感技术发展中具有很大的潜力.
此外,采取功能金属、功能有机聚合物、非晶态资料、固体资料、薄膜资料等,都可进一步提高传感器的产品质量及降低生产成本.
、多功能化及智能化
,或将众多同一类型的单个传感器件集成为一维线型、二维阵列(面)型传感器,使传感器的检测参数由点到面到体多维图像化,甚至能加上时序,变单参数检测为多参数检测;后者是将传感器与调理、抵偿等电路集成一体化,使传感器由单一的信号变换功能,扩大为兼有放大、运算、干扰抵偿等多功能—+、K+和H+等多种离子的传感器•这种传感器的芯片尺寸为X,仅用一滴液体,如一滴血液,即可同时疾速检测出其中Na+、K+和H+的浓度,,它可以制作电路,又可制作磁敏、力敏、温敏、、等离子刻蚀、离子注入等工艺,,发达国家正在把传感器与电路集成在一起停止研究.
,尤其在探测器应用范畴,如分布式实时探测、网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎,,不单可以执行信息处理和信息存储,,其主要组成部分包含主传感器、,智能化传感器具有以下优点:
智能化传感器不单可以对信息停止处理、分析和调节,可以对所测的数值及其误差停止抵偿,而且还可以停止逻辑思考和结论断定,可以借助于一览表对非线性信号停止线性化处理,借助于软件滤波器滤波数字信号.
智能化传感器具有自诊断和自校准功能,可以用来检测工作环境.
智能化传感器可以完成多传感器多参数混合丈量,从而进一步拓宽了其探测与应用范畴,而微处理器的参与使得智能化传感器可以更加方便地对多种信号停止实时处理.
智能化传感器既可以很方便地实时处理所探测到的大量数据,也可以根据需要将它们存储起来.
智能化传感器备有一个数字式通信接口,通过此接口可以直接与其所属计算机停止通信接洽和交换信息.
智能化传感器无疑将会进一步扩大到化学、电磁、,新兴的智能化传感器将会在关系到全人类国平易近生的各个范畴发挥越来越大作用.
传感器微小型化
为了可以与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的才能日益增强的技术发展趋势坚持一致,对于传感器性能指标的要求越来越严格;与此同时,传感器系统的操纵友好性亦被提上了议事日程,因此还要求传感器必须配有尺度的输出形式;而传统的大体积弱功能传感器往往很难知足上述要求,所以它们已逐步被各种分歧类型的高性能微型传感器所取代;后者主要由硅资料构成,具有体积小、重量轻、反应快、活络度高以及成本低等优点.
就当前技术发展现状来看,微型传感器已经对大量分歧应用范畴,如航空、远间隔探测、医疗及工业自动化等范畴的信号探测系统发生了深远影响;今朝开辟并进入实用阶段的微型传感器已可以用来丈量各种物理量、化学量和生物量,如位移、速度、加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、
PH值、离子浓度及生物分子浓度等.
无线网络对我们来讲其实不目生,比方手机,无线上网,,比方温度传感器但是,把二者连系在起来,提出无线传感器网络这个概念,、湿度的变更、压力的增减、,每个节点都是一个可以停止疾速运算的微型计算机,它们将传感器收集到的信息转化成为数字信号,停止编码,然后通过节点与节点之间自行建立的无线网络发送给具有更大
处理才能的服务器.
传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点范畴,、农业、军事、环境、医疗等传统范畴有具有宏大的运用价值,在未来还将在许多新兴范畴体现其优越性,如家用、保健、,将来无线传感器网络将无处不在,、个人电脑和其他日常常使用品同互联网相连,实现远间隔跟踪,家庭采取无线传感器网络负责平安调控、节电等.