传感技术和人工智能科技.docVIP

传感技术与人工智能科技 第3部分传感技术 人类认识世界和改造世界的过程,在技术上首先就是一个不断地从外界获得信息并进行处理加工的过程,以及在此基础上依据所提取的信息并通过一定物质和能量形成对事物(也包括对自身)进行组织,调整和控制的过程.没有传感技术,许多有用的信息就不能获得.传感技术的发展源远流长.远古时期,人类为了从大雾中提取方向信息,发明了指南针；两千多年前,我国古代的军事将领就能够利用虎符一类方法来隐蔽和识别信息；用浑天仪等等来检测时间信息.今天,我们利用遥感和信息处理方法来研究地学理论,采用无线电望远镜和信息提取的方法来研究天文现象,利用模式识别的方法来识别和发现新的基本粒子等.因此,传感技术在信息技术中占有重要的地位. 随着人类社会从工业化时代向信息化时代的迈进,传感技术作为一种高新拉术已进入新技术革命的所有领域,步入国民经济的每一个部门,渗透到社会生活的各个领域. 传感技术及设备,相当于人的感觉器官.它的任务是高精度,高效率,高可靠地采集各种形式的信息.因此,各种电子遥感,遥测,遥控以及各种高性能的传感器,显示器,是传感技术的重要组成部分. 一,传感器及其技术 传感器是将非电的物理量(如温度,压力,流量等量)转换为电量的装置,以便这些量可以进入到电子设备(如电子计算机)中进行测量或处理. 由于高性能传感器及其技术已成为信息技术的一个重要组成部分,各工业发达国家对传感器技术的开发十分重视,并大力投资.80年代,全世界对传感器及其技术的投资,据估计已超过100亿美元.与此同时,各国政府还成立了专门机构,以促进传感器技术的发展. 传感器从70年代开始逐渐从实验室走向生产,特别是固体传感器从70年代开始大量生产,80年代热敏电阻,压敏电阻和光敏电阻已具有现代化大生产技术,走上了规模经济的生产轨道.气敏和湿敏元件及其传感器预计90年代可以进入大生产. 下面介绍几种典型的传感器技术及其应用： 1.力敏元件及传感器.力敏元件及传感器是检测力学量的装置.目前,被检测的力学量包括力,张力,重力,压力,扭矩,位移,速度(包括角速度),加速度(包括角加速度),流量,液位高度,比重,振动等量.以往传统的结构型力学量传感器正被物性型传感器逐渐取代,这种物性型传感器是直接利用物理效应来完成力学量的转换的.利用的主要效应除压阻效应,压电效应外,80年代又开发了利用压电容效应,声表面波效应,光纤等效应制作的力敏传感器,在物性型传感器中,半导体传感器已成为发展主流,半导体材料已占40%左右,受到世界各国的高度重视,1982年半导体传感器市场销售总值仅占传感器市场销售总值的5%,到1986年增至28%,1992年可达到40%.力敏传感器种类繁多,价格较贵.国外一些厂商宣称要以10美元/支的价格进入汽车市场.我国压力传感器价格一般只有国外同类产品的1/3左右. 2.陶瓷传感器.近几年来,陶瓷传感器因其稳定性好,可靠性高和价廉物美等优点,以及功能陶瓷对电,热,声,光,磁,力,气等物理量极为敏感,由其制成的单功能和多功能传感器得到广泛应用.陶瓷超声传感器已广泛用于医疗诊断方面.利用压电陶瓷制作的超声显微镜可观察物质内部几微米大小的缺陷,超声传感器已被用作空气流量传感器,用来检测涡流轨迹,陶瓷传感器还被用作超声雷达,用于测量行驶的汽车与障碍物之间的距离等等. 3.热敏传感器.热敏元件及传感器是应用最广泛的敏感元件和传感器之一.从测量方式来看,分为接触式和非接触式两大类.热敏电阻是目前世界上生产量最大的接触式热敏元件,适于高灵敏度的微小温差测量,经济性好,价格便宜,测量范围大都在常温区域,精度为一级左右.非接触式热敏元件及传感器主要是利用热辐射原理制作.典型的是激光温度传感器,这种传感器适用于远程和特殊环境下的温度测量.美,日,英等国目前均致力于它的研究.最近,美麻省理工学院正在研制最高测量温度可达8000℃的激光温度计,拟在核聚变研究中应用. 4.离子敏传感器(ISFET).这是一种微型化学敏感元件,它是电化学与微电子技术相结合的产物,这种器件既具有离子选择性电极的功能,又具备微电子器件所特有重量轻,体积小,响应速度快以及易于实现集成化等优点,被广泛应用于工业过程自动控制,环境污染监测,以及在生物体内,细胞内和细胞间进行离子活度的检测.尤其是在生物学,临床医学,生命科学和神经科学和神经生物学等方面已获得了极为成功的应用.1980年,日本的松尾正之就利用复合二氧化碳氢离子敏传感器(CO2,H+--ISFET)对正在进行分娩妇女的胎儿头皮血液中的气体和酸碱度进行测定,以及监测在分娩当天母体和胎儿的生理变化情况,如胎儿的心电图,心脏速率和子宫的压力等情况. 5.光传感器.光传感器是一种对外界光信号或辐射有响应,并可将光信号转换成可测电信号或变换成相应的控制信号的