感器原理及应用-第1章.pptVIP

3、补偿与修正技术 补偿与修正技术的运用大致针对两种情况： ★ 针对传感器本身特性 ★ 针对传感器的工作条件或外界环境 对于传感器特性，找出误差的变化规律，或者测出其大小和方向，采用适当的方法加以补偿或修正。 针对传感器工作条件或外界环境进行误差补偿，也是提高传感器精度的有力技术措施。不少传感器对温度敏感，由于温度变化引起的误差十分可观。为了解决这个问题，必要时可控制温度，用恒温装置，但往往费用太高，或使用现场不允许。而在传感器内引入温度误差补偿又常常是可行的。这时应找出温度对测量值影响的规律，然后引入温度补偿措施。 补偿与修正，可以利用电子线路（硬件）来解决，也可以采用微型计算机通过软件来实现。 传感器技术的发展趋势 4、屏蔽、隔离与干扰抑制 传感器大都要在现场工作，现场的条件往往是难以充分预料的，有时是极其恶劣的。各种外界因素要影响传感器的精度与各有关性能。为了减小测量误差，保证其原有性能，就应设法削弱或消除外界因素对传感器的影响。 基本方法有： 减小传感器对影响因素的灵敏度 降低外界因素对传感器实际作用的程度 对于电磁干扰，可以采用屏蔽、隔离措施，也可用滤波等方法抑制。对于如温度、湿度、机械振动、气压、声压、辐射、甚至气流等，可采用相应的隔离措施，如隔热、密封、隔振等，或者在变换成为电量后对干扰信号进行分离或抑制，减小其影响。 传感器技术的发展趋势 在使用传感器时，若测量要求较高，必要时也应对附加的调整元件、后续电路的关键元器件进行老化处理。 提高传感器性能的稳定性措施： 对材料、元器件或传感器整体进行必要的稳定性处理。如永磁材料的时间老化、温度老化、机械老化及交流稳磁处理、电气元件的老化筛选等。 造成传感器性能不稳定的原因： 随着时间的推移和环境条件的变化，构成传感器的各种材料与元器件性能将发生变化。 5．稳定性处理 传感器作为长期测量或反复使用的器件，稳定性显得特别重要。在那些很难或无法定期标定的场合，重要性胜过精度指标。 传感器技术的发展趋势 开发新型传感器 开发新材料 新工艺的采用 集成化、多功能化 智能化 二、传感器的发展动向 开展基础研究，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；实现传感器的集成化与智能化 传感器技术的发展趋势 研发新型传感器的重要途径： 传感器的工作机理是基于各种效应和定律，因此进一步探索具有新效应的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器件，这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径。 结构型传感器：发展较早，目前日趋成熟。结构型传感器，一般说它的结构复杂，体积偏大，价格偏高。 物性型传感器：大致与之相反，具有不少诱人的优点，加之过去发展也不够。世界各国都在物性型传感器方面投入大量人力、物力加强研究，从而成为一个值得注意的发展动向。 1、开发新型传感器 新型传感器主要三个方面：①采用新原理；②填补传感器空白；③仿生传感器。 传感器技术的发展趋势 2、开发新材料 传感器材料是传感器技术的重要基础。材料科学的进步，人们可任意控制成分，设计制造出用于各种传感器的功能材料。用复杂材料来制造性能更加良好的传感器是今后的发展方向之一。 （1）半导体敏感材料 （2）陶瓷材料 （3）磁性材料 （4）智能材料 半导体氧化物可制造各种气体传感器，而陶瓷传感器工作温度远高于半导体，光导纤维的应用是传感器材料的重大突破，用它研制的传感器与传统的相比有突出的特点。有机材料作为传感器材料的研究，引起国内外学者的极大兴趣。 传感器技术的发展趋势 3、新工艺的采用 在发展新型传感器中，离不开新工艺的采用。新工艺的含义范围很广，这里主要指与发展新型传感器联系特别密切的微细加工技术。 微机械加工技术：近年来随着集成电路工艺发展起来的，它是离子束、电子束、分子束、激光束和化学刻蚀等用于微电子加工的技术，目前已越来越多地用于传感器领域。 例如：利用半导体技术制造出压阻式传感器，利用薄膜工艺制造出快速响应的气敏、湿敏传感器，日本横河公司利用各向异性腐蚀技术进行高精度三维加工，在硅片上构成孔、沟棱锥、半球等各种开头，制作出全硅谐振式压力传感器。 传感器技术的发展趋势 纳米堆垛 同一功能的多元件并列化：同一类型的单个传感元件用集成工艺在同一平面上排列起来，如CCD图像传感器。 多功能一体化：传感器与放大、运算以及温度补偿等环节一体化，组装成一个器件。 多个功能不同的传感元件集成在一起，除可同时进行多种参数的测量外，还可对这些参数的测量结果进行综合处理和评价，可反映出被测系统的整体状态。 4、集成化、多功能化 为同时测量几种不同被测参数，可将几种不同的传感器元件复合在一起，作成集成块。例如：一种温、