现代传感器技术概述.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 传感器典型应用 四、现代传感器的形状和发展 传感器技术现状 虽然传感器有很长的发展历史，可以说，自从有了检测仪器就有了传感器，然而在相当长的时间里，传感器技术在现代科学技术中处于一种从属地位。直到集成电路、计算机技术得到飞速发展后，人们才惊讶地发现，作为信息获取的关键部件——传感器技术的发展远落后于其他信息技术，成为了现代信息技术发展的瓶颈。有人形象地称这种局面为“大脑发达、五官不灵”。传感器技术自此得到普遍重视。目前，传感器技术已经成为当代科学技术发展的一个重要标志，它与通信技术、计算机技术共同构成信息产业的三大支柱。 国外发展 传感器技术受到普遍重视始于20世纪80年代，在世界范围内掀起了一股“传感器热”。美国早在20世纪80年代初就成立了国家技术小组（BTG），帮助政府组织和领导各大公司与国家企事业部门的传感器技术开发工作。与美国国家长期安全和经济繁荣至关重要的22项技术中有6项与传感器信息处理技术直接相关，而维挎美国武器系统质量优势至关重要的关键技术中有8项为传感器技术。美国空军2000年举出15项有助于提高21世纪空军能力的关键技术，传感器技术名列第二。日本对开发和利用传感器技术相当重视，把传感器技术与计算机、通信、激光、半导体、超导并列为国家重点发展的六大核心技术。日本科学技术厅制定的20世纪90年代重点科研项目中有70个重点课题，其中有18项与传感器技术密切相关。 市场 正是由于世界各国的普遍重视和投人开发，传感器发展十分迅速，在近十几年来其产量及市场需求年增长率均在10％以上。有人统计，2000年，世界传感器市场总额约达700亿美元，其中美国、欧洲、日本分别达到150亿、100亿、80亿美元。 现代传感器发展方向-传统技术的改进途径 稳定性处理。为提高传感器产品性能的稳定性，应对材料、元器件进行时效处理、冰冷处理、时间老化处理、温度老化处理、机械老化及交流稳磁处理，电器元件必须进行电老化筛选处理。 补偿和修正技术。根据传感器的特性找出误差的来源和变化规律，可采用补偿和修正技术进行补偿和修正。对于系统误差，由于补偿和修正的技术手段比较完善，因此通过补偿和修不技术．大多数情况下可以满足性能指标。 平均技术。采用平均技术可产生平均效应，仪器误差减小并增加传感器的灵敏度。 现代传感器发展方向-传统技术的改进途径 屏蔽、隔离与抗干扰。因外部环境而产生的随机误差和干扰，可通过屏蔽、隔离技术减小。采用屏蔽、隔离、滤波等方法能有效地消除或减小电磁波干扰。采用有效的隔离技术进行分离和抑制，对温度、湿度、气压、声压、辐射、气流等干扰，其效果都是很明显的。 差动技术。差动技术对抑制共模信号干扰、具有很好的效果，是目前传感器普遍采用的技术。 传感器技术的创新 传感器技术的主要发展动向 一是传感器本身的基础研究 二是跟微处理器组合在一起的传感器系统的研究。 前者是研究新的传感器材料和工艺，发现新现象；后者是研究如何将检测功能与信号处理技术相结合，向传感器的智能化、集成化发展。 传感器技术的创新-发现新现象 传感器的工作机理是基于各种效应、反应和物理现象的。重新认识如压电效应、热释电现象、磁阻效应等已发现的物理现象以及各种化学反应和生物效应，并充分利用这些现象与效应设计制造各种用途的传感器，是传感器技术领域的重要工作。同时还要开展基础研究，以求发现新的物理现象、化学反应和生物效应。各种新现象、反应和效应的发现可极大地扩大传感器的检测极限和应用领域。例如，利用核磁共振吸收的磁传感器能检测10-7T的地球磁场强度，利用约瑟夫逊效应的磁传感器(SQuID)能检测10-11T的极弱磁场强度：又如利用约瑟夫逊效应热噪声温度计，能检测10-6K的超低温。值得一提的是，检测极微弱信号传感器技术的开发，不仅能促进传感器技术本身的发展，甚至能导致一些新的学科的诞生，意义十分重大。 传感器技术的创新-开发新材料 随着物理学和材料科学的发展，人们已经在很大程度上能够根据对材料功能的要求来设计材料的纽分，并通过对生产过程的控制，制造出各种所需材料。目前最为成熟、先进的材料技术是以硅加工为主的半导体制造技术。例如，人们利用该项技术设计制造的多功能精密陶瓷气敏传感器有很高的工作温度，弥补了硅(或锗)半导体传感器温度上限低的缺点，可用于汽车发动机空燃比控制系统，大大地扩展了传统陶瓷传感器的使用范围。有机材料、光导纤维等材料在传感器上的应用，也己成为传感器材料领域的重大突破，引起国内外学者的极大关注。 传感器技术的创新-采用微细加工技术 将硅集成电路技术加以移植并发展，形成了传感器的微细加工术。这种技术能将电路尺寸加工