國(guó)內(nèi)外傳感器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1、引言正文1.感的發(fā) 氣體傳器 溫度傳器2。 傳器現(xiàn)及展勢(shì) 傳感器展的三個(gè)階段 我國(guó)傳器的現(xiàn)狀2。3 傳器的發(fā)展方向與途徑2。4 歐傳感器發(fā)展趨勢(shì)2。5 傳器的宏觀技術(shù)特點(diǎn)分析3傳器精問(wèn)題 消除傳器零點(diǎn)誤差和零點(diǎn)漂移方法 提供直供電電源的穩(wěn)定性方法 統(tǒng)一和準(zhǔn)化保證傳感器精度 傳感器標(biāo)校3。5 敏元件的質(zhì)量控制 精度的構(gòu)防護(hù)技術(shù)3。7 傳器補(bǔ)償技術(shù)4傳器品 稱重傳器 壓力傳器 流量傳器4。4 位傳感器4。5 溫度傳感器 液位傳器 傳感器一些競(jìng)爭(zhēng)品牌 中國(guó)的感器基地22225778891414151515161616171818181819191920201引言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，檢測(cè)技術(shù)巳應(yīng)用于人

2、類科研產(chǎn)、生活等活動(dòng)中。檢測(cè)技術(shù)既 是服務(wù)于其它學(xué)科的工具,又是合運(yùn)用其它多門(mén)學(xué)科最新成果的尖端技術(shù)。因此檢測(cè)技術(shù) 的發(fā)展是科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)發(fā)展的重要基,也是一個(gè)國(guó)家生產(chǎn)力發(fā)展和現(xiàn)代化程度的重要標(biāo) 志而研檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步總是檢測(cè)的新方法與新對(duì)象來(lái)考慮 .但不論是檢測(cè)方法的更新 還是檢測(cè)對(duì)象的擴(kuò)展，都與傳感器的開(kāi)發(fā)有著密切的聯(lián),也就是說(shuō)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，如果 離開(kāi)傳感器的開(kāi)發(fā)那是絕對(duì)不行的。正文1.傳感器的開(kāi)發(fā)11 體傳感器氣體傳感器是一種將氣體的成份度等信息轉(zhuǎn)換成可以被人員儀器儀表計(jì)算機(jī)等 利用的信息的裝置氣傳感器常是用來(lái)檢測(cè)氣體的類別度和成分氣傳感器的種 類很多，分類方法也各不相同。按氣體傳感器的

3、材料分，可分為半導(dǎo)體型和非半導(dǎo)體型 應(yīng) 用廣泛的氣體傳感器有半體氣體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、電化學(xué)傳感器、光 學(xué)氣體傳感器等。半導(dǎo)體氣體傳感器這種類型的傳感器在氣體傳感器中約占 60%,根據(jù)其機(jī)理分為電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器 和非電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器。 電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器是將氣體濃度的變化轉(zhuǎn)變成電阻值變化的一種傳感器的電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器材料是SnO 、nO、Fe O 2 3等因?yàn)檫@些材料存在氣敏效應(yīng) , 當(dāng)面吸附某種氣體時(shí)會(huì)引起電導(dǎo)率的變,作為傳感器，還要求這種反應(yīng)必須可逆.電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器中應(yīng)用最廣泛的是SnO2氣敏元件，其工作原理是SnO2和空氣中

4、電子親和性大的氣體發(fā)生反應(yīng)形成吸附氧束縛晶體中的電子器件處于高阻狀態(tài)它與被測(cè)氣體接觸時(shí) 體與吸附氧發(fā)生反應(yīng)元件表面電導(dǎo)增加，電阻減小SnO2氣敏元件制作時(shí)多采用燒結(jié)工藝以多孔SnO2陶瓷為基底材料添不同的他物質(zhì)制陶工藝燒結(jié)而成。燒結(jié)時(shí)埋入加熱電阻絲和測(cè)量電此外，還有薄膜型與厚膜兩種工藝。 1.2 非阻型半導(dǎo)體氣體傳感2。 結(jié)型氣體傳感器結(jié)型氣體傳感器又稱氣敏二極管利用氣體改變二極管的整流特性金與半導(dǎo)體 結(jié)合做成整流二級(jí)管整作來(lái)源于金屬和半導(dǎo)體功函數(shù)的差異著函數(shù)因吸附氣 體而變化，其整流作用也隨之變化。 型體傳感器氣敏二極管的特性曲線左移可以看作二極管導(dǎo)通電壓發(fā)生改變特性如果發(fā)生在場(chǎng) 效應(yīng)管的柵

5、極，將使場(chǎng)效應(yīng)管的閾值電壓 UT 變。利用這一原理可以制成 MOSFET 型氣 敏器件。氫氣敏 MOSFET 是一種最典型的氣體傳感器，它用金屬鈀Pd）成鈀柵。在含有氫 氣的氣氛中由于鈀的催化作用氣子分解成氫原子擴(kuò)散到鈀與二氧化硅的界面終 致 的值電壓 UT 發(fā)變化時(shí)常將柵漏短可保證 工在飽和 區(qū)用這一氣敏器件可以測(cè)出氣濃度氣敏 MOSFET 在氣濃度高時(shí)其靈敏度變低， 氫氣濃度低時(shí)靈敏度則升高。固體電質(zhì)氣體傳感器這種傳感器元件為離子對(duì)固體電解質(zhì)隔膜傳導(dǎo)為化學(xué)池分為陽(yáng)離子傳導(dǎo)和陰離 子傳導(dǎo)是選擇性強(qiáng)的傳感器，研究較多達(dá)到實(shí)用化的是氧化鋯固體電解質(zhì)傳感器。其機(jī)理 是利用隔膜兩側(cè)兩個(gè)電池之間的電位

6、差等于濃差電池的電勢(shì)的化鋯固體電解質(zhì)傳感 器已成功地應(yīng)用于鋼水中氧的側(cè)定和發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比成分測(cè)量為彌補(bǔ)固體電解質(zhì)導(dǎo)電的不足幾來(lái)在固態(tài)電解質(zhì)上蒸鍍一層氣體敏膜周環(huán) 境中存在的氣體分子數(shù)量和介質(zhì)中可移動(dòng)的粒子數(shù)量聯(lián)系起來(lái)。接觸燃燒式氣體傳感器接觸燃燒式氣體傳感器的工作原理是：氣敏材料在通電狀態(tài)下，溫度約在 300600, 當(dāng)可燃性氣體氧化燃燒或在催化劑作用下氧化燃燒 ,燒熱進(jìn)一步使電熱絲升溫，從而使其 電阻值發(fā)生變化 測(cè)量電阻變化從而測(cè)量氣體濃度 . 該氣體傳感器的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)氣體選擇性 好，受溫度和濕度影響響應(yīng)快，已經(jīng)被廣泛用在石油化工廠、礦井、浴室和廚房等處。 目前接觸燃燒式氣體傳感器實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)的

7、有 H2LPG、 以部分有機(jī)溶劑蒸氣檢測(cè) 用產(chǎn)品類感器市場(chǎng)上一般各類報(bào)警器的形式出現(xiàn)較多它對(duì)低濃度可燃性氣體 靈敏度低敏感元件受催化劑侵害較重。光學(xué)式體傳感器光學(xué)式氣體傳感器包括光譜吸收型光型光化學(xué)材料型等類型光吸收型熒光 型的原理是同氣體物質(zhì)由其分子結(jié)構(gòu)不同度不同和能量分布的差異而有各自不 同的吸收光譜就決定了光譜吸收型氣體傳感器的選擇性別性和氣體濃度的唯一確定 性若能測(cè)出這種光譜便可對(duì)氣體進(jìn)行定性、定量分析。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了流體切換式、流程 直接測(cè)量式等多種在線紅外吸收式氣體傳感器16,24。在汽車(chē)的尾氣中、 和烴3類物質(zhì)的濃度，以及工業(yè)燃燒鍋爐中的有害氣體 SO2 都采用光譜吸收型氣體傳感

8、 器來(lái)檢測(cè)熒光型是指氣體分子激發(fā)光照射后處于激發(fā),在返回基態(tài)的過(guò)程中發(fā)出熒光。 由于熒光強(qiáng)度與待測(cè)氣體的濃度成線性關(guān)系,光型氣體傳感器通過(guò)測(cè)試熒光強(qiáng)度便可測(cè)出 氣體的濃度纖學(xué)材料型氣傳感器是在光纖的表面或端面涂一層特殊的化學(xué)材料 該材料與一種或幾種氣體接觸時(shí)起光纖的耦合度反射系數(shù)有效折射率等諸多性能參 數(shù)的變化，這些參數(shù)又可以通過(guò)強(qiáng)度調(diào)制等方法來(lái)檢測(cè)。例如：涂在光纖上的鈀膜H 時(shí)會(huì) 膨脹薄膜的膨脹可以通過(guò)測(cè)量干涉儀的輸出光的強(qiáng)度來(lái)測(cè)得。光譜吸收型的原理清,術(shù) 相對(duì)成熟，是目前光學(xué)式氣體傳感器的市場(chǎng)主流。石英諧式氣體傳感器石英諧振式氣體傳感器的氣敏元件主要由石英基片電極和支架三部分組成電極 上涂

9、有一層氣體敏感膜，當(dāng)被測(cè)氣體分子吸附在氣體敏感膜上敏感膜的質(zhì)量增,而使 石英振子的諧振頻率降低。由于諧振頻率的變化量與被測(cè)氣體的濃度成正比 ,故過(guò)檢測(cè)諧 振頻率便可判斷氣體濃度大該傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈度但只能使用在室溫下工作 的氣體敏感膜。選取聚乙烯亞胺 （ ）作敏感膜，該傳感器對(duì) 氣敏特性、選擇性都很好，對(duì)體積分?jǐn)?shù)為 的 進(jìn)行測(cè)試，其響應(yīng)時(shí)間為 5 s， 恢復(fù)時(shí)間為 。另外酞菁類聚合物也常被用來(lái)制成石英諧振式氣敏元目已經(jīng)開(kāi)發(fā)出可 測(cè)試 NH3、HCl、醋酸蒸氣等氣體的英諧振式氣體傳感器，但產(chǎn)業(yè)化還需時(shí) 日，尤其是選擇性還未得到根本解表面聲氣體傳感器表面聲波氣體傳感器的發(fā)展歷史很短 可是后起之秀。

10、表聲波傳播速度的影響因素 很多,例如：環(huán)境溫度、壓力、電磁場(chǎng)氣體性質(zhì)、固體介質(zhì)的質(zhì)量、電導(dǎo)率等。通過(guò)選擇 合適的敏感膜來(lái)控制諸多影響因素中的一個(gè)因素起主導(dǎo)作用。當(dāng)質(zhì)量起主導(dǎo)作用時(shí) 表面聲 波的振蕩頻率與氣體敏感膜的密度成正比電導(dǎo)率起主導(dǎo)作用時(shí)面波的振蕩頻率與 氣體敏感膜的電導(dǎo)率成反比計(jì)時(shí)常采用雙通道延遲線結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度和壓力 變化的補(bǔ)償。目前研究的該類氣體傳感器大多采用有機(jī)膜做氣敏材料 ,主要有聚異丁烯、氟 聚多元醇等，被用來(lái)檢測(cè)苯乙烯和甲苯等有機(jī)蒸氣 16，28;酞菁類聚合物薄膜用來(lái)檢測(cè) 、CO、 等氣體7盡管該類氣體傳感器在實(shí)用化方面還存在許多問(wèn)題， 但它符合信號(hào)系統(tǒng)數(shù)字化、集成化、

11、高精度的方因此受到許多國(guó)家的高度重視。 。氣體傳感器的發(fā)展方向氣體傳感器的研究涉及面廣、難度大，屬于多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域 .要切實(shí)提高傳感器 各方面的性能指標(biāo)需要多學(xué)科領(lǐng)研究者的協(xié)同合作敏材料的開(kāi)發(fā)和根據(jù)不同原理 進(jìn)行傳感器結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)一直受到研究人員的關(guān)注 .在綜合氣體傳感器的國(guó)內(nèi)外的研究未 來(lái)氣體傳感器的發(fā)展也將圍繞這兩方面展開(kāi)工作。主要內(nèi)容為：4(1)氣敏材料的進(jìn)一步開(kāi)發(fā):方面尋找新的添加劑對(duì)已開(kāi)發(fā)的氣敏材料的敏感特性進(jìn)一 步提高其通過(guò)選擇不同的加劑來(lái)改善同一基質(zhì)材料對(duì)不同氣體的選擇性方面 充分利用納米薄等新材料制技術(shù)使氣敏材料各方面的性能均得到大大改善如 米器件比表面積大 利于提高其

12、靈敏度，大大降低使用溫度，易于器件集成化 低成本 , 便于使用。新氣體傳感器的開(kāi)發(fā)和計(jì)據(jù)氣體與氣敏材料可能產(chǎn)生的不同效應(yīng)設(shè)計(jì)出新 型氣體傳感器是氣體傳感器未來(lái)發(fā)展的重要方向和后勁年來(lái)表面聲波氣體傳感器學(xué) 式氣體傳感器、石英諧振式氣體傳感器等新型傳感器的開(kāi)發(fā)成功進(jìn)一步開(kāi)闊了設(shè)計(jì)者的視 野前生氣體傳感器也在研中犬的鼻子就是一種靈敏度和選擇性都非常好的理想 氣敏傳感器，結(jié)合仿生學(xué)和傳感器技術(shù)研究類似狗鼻子的”電子鼻將是氣體傳感器發(fā)展的 重要趨勢(shì)和目標(biāo)之一。(3)氣體傳感器傳感機(jī)理的研究：的氣敏材料和新型傳感器層出不需要在理論上對(duì) 它們的傳感機(jī)理進(jìn)行深入研究感理一旦明確計(jì)者便可有據(jù)可依地針對(duì)傳感器的不

13、 足之處加以改進(jìn)，也將大大促進(jìn)氣體傳感器的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。(4)氣體傳感器的智能化：生產(chǎn)和生活日新月異的發(fā)展變化對(duì)氣體傳感器提出了更高的 要求氣傳感器智能化是其發(fā)的必由之路米薄膜技術(shù)等新材料制備技術(shù)的成功應(yīng) 用為氣體傳感器集成化和智能化提供了很好的前提條。體傳感器將在充分利微機(jī) 械與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、電路與系統(tǒng)、傳感技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模 糊理論等多學(xué)科綜合技術(shù)的基礎(chǔ)上得到發(fā)展.制能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)多種氣體的全自動(dòng)數(shù)字化的 智能氣體傳感器將是以后該領(lǐng)域的重要研究方向。 溫度感器。氣體溫度傳感器氣體的狀態(tài)方程為 nRT中 P 為力 為積 氣體的摩爾量 為數(shù)， T 為溫度。如果其中一個(gè)量

14、保持不變，測(cè)量另外一個(gè)變量，然后第三個(gè)變量可以通過(guò)計(jì)算得 到因此如果氣體的摩爾保持不變，溫度可以通過(guò)測(cè)量壓力計(jì)算出。簡(jiǎn)單的氣體溫度計(jì)最 早是 年 使的。它包括一個(gè)球形容,通過(guò)一毛細(xì)管連接至測(cè)量壓力的規(guī)管。 這個(gè)氣體溫度計(jì)在低溫下的測(cè)量結(jié)果非常準(zhǔn)確高溫下需要經(jīng)過(guò)一些修正溫降低的 時(shí)候外來(lái)體積的比例越來(lái)越小，因此修正值也越來(lái)越.蒸汽壓溫度傳感器液體的飽和蒸汽壓隨溫度的變化而表現(xiàn)出一定的關(guān)系可以通過(guò)測(cè)量液體的飽和蒸 汽壓推算出環(huán)境溫度.蒸汽壓溫度計(jì)的一個(gè)最大的優(yōu)勢(shì)是在其使用的溫度范圍內(nèi)其靈敏度非 常高,適合于蒸汽壓溫度計(jì)的氣體包括氣、氮?dú)?、氫氣和氦氣。這些溫度計(jì)比較精確，可5以從臨界點(diǎn)到三相點(diǎn)的溫度

15、區(qū)間內(nèi)使用.此，對(duì)于某些溫度區(qū)間可能蒸汽壓力溫度計(jì)并不 適合。例如從 40 K 至 50K這個(gè)溫度區(qū)間比氖氣的高，但比氧氣和氮?dú)獾牡?。這些溫度計(jì) 的響應(yīng)時(shí)間比較迅速且準(zhǔn)度不受離子束和磁場(chǎng)的影響汽力溫度計(jì)的準(zhǔn)確度非 常高，常用來(lái)作為對(duì)其他溫度計(jì)的標(biāo)定。金屬電溫度傳感器金屬電阻溫度傳感器的原理是基于金屬的電阻與溫度之間的關(guān)系。一般來(lái)說(shuō) ,金屬的電 阻與溫度成正比例方向的關(guān)系。根據(jù) 定，純金屬的總的電阻可以表示為 = + 。里 是總的電阻 是身的殘余電阻，是不依賴于溫由材料本身的缺陷 或雜質(zhì)引起的電子散射而產(chǎn)生的電阻P1 是溫依賴的電阻。大約在 K 以，純金屬的 電阻只剩下殘余電阻與溫度關(guān)系不大此該

16、溫度范圍內(nèi)不能使用這種類型的電阻。 。鉑電阻溫度傳感器鉑電阻溫度傳感器是在 20 K 至 800 K 溫度范圍內(nèi)精確度高和重復(fù)性好的溫度。它具 有很多優(yōu)勢(shì)，例如，它的電阻與溫度幾乎呈線性。根據(jù) Lakeshore 的 PT 一 溫度計(jì)的溫 度、電阻曲線圖。鉑很容易獲得較高的純度，并且它的純度在制造過(guò)程中可以重復(fù) 就像之 前所提到的，在 K 以下，鉑的靈敏度下降的非常快。在 以上的時(shí)候，具相對(duì)較低 的磁場(chǎng)依賴性。在 65 K 以溫度繼續(xù)增大。這些傳感器也可以抵抗離子輻射的影響。 半導(dǎo)體阻溫度傳感器（1)鍺溫度傳感器鍺溫度傳感器一小塊單晶電隨著溫度的降低增長(zhǎng)的非?？鞙貍鞲衅骶哂休^ 高的穩(wěn)定性，在無(wú)

17、磁場(chǎng)存在的條件下最適合于測(cè)量 0. 05 區(qū)的溫度其測(cè)量的精度還 受鍺中所摻雜的其他原子的影響，并且其可以抗離子輻射的干擾。（2碳電阻溫度傳感器因?yàn)樵诘蜏叵戮哂休^高的靈敏度碳電阻傳感器廣泛應(yīng)用于低溫測(cè).1952 年 Allen Bradley 公司的 和 Quninell 首推出了商業(yè)化的碳電阻溫度傳感器。從那時(shí), 碳電阻溫度傳感器開(kāi)始用在 至 100K 之間的溫區(qū)測(cè)隨著溫度的降低電阻溫度計(jì)的 電阻粗糙的上升,靈敏度也在增加，典型的碳電阻溫度傳器在 1K 時(shí)電阻大約為 千 歐碳電阻溫度傳感器的可重復(fù)性較差 4。 2K 過(guò)熱循環(huán)以其測(cè)溫誤差在 左右。 如果需要進(jìn)行精確測(cè)量電阻溫度傳感器在每次熱循

18、環(huán)處理后都需要進(jìn)行校正液溫 度范圍過(guò)幾次熱循環(huán)以后可觀察到電阻會(huì)上升 出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是因?yàn)樵诮?jīng)過(guò) 熱沖擊的時(shí)候，碳原子會(huì)發(fā)生重排。因?yàn)橘|(zhì)量較輕，所以其溫度響應(yīng)時(shí)間短（在。 2K 時(shí) ） 。（3碳玻璃電阻溫度傳感器碳一玻璃電阻溫度傳感器是在碳電阻溫度傳感器基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的更高的穩(wěn)定性6和抗磁干擾性。它是通過(guò)在高純碳里添加了孔狀的玻璃制備的 , 它溫度一電阻性能在很長(zhǎng) 的溫度區(qū)間 325K出定的單調(diào)但是它在 100K 以上的溫度其靈敏度比較低 。 歐 ），所以限制了它在高溫區(qū)的使用。碳玻璃電阻溫度傳感器在 100K 以下的 可重復(fù)性非常高，并且其在 以下的靈敏度也常高。通過(guò)一定的校正，碳一玻璃

19、溫度 傳感器可以在高達(dá) 20T 的強(qiáng)磁場(chǎng)使.熱電偶度傳感器熱電偶溫度傳感器廣泛應(yīng)用在不同溫度的測(cè)量必須要進(jìn)行實(shí)時(shí)校正為熱偶的整 條線在有溫差的環(huán)境中會(huì)對(duì)輸出電壓產(chǎn)生影響。不同的電線組成 結(jié)點(diǎn)甚至拉伸力都會(huì)對(duì)溫 度的顯示產(chǎn)生影響。用于低溫測(cè)量的溫度計(jì)有很多種，最常用的熱偶包括銅鎳合金T 型， 其中鎳的含量大約在 10%;鎳合（E 型,其中鎳的含量大約在 鎳鉻合金和鎳鋁合金 （K 型等.E 熱偶主要應(yīng)用于 溫區(qū)的測(cè)量在 T 型 K 型偶中，E 型偶最 有最高的靈敏度.2.傳感器的現(xiàn)狀及展趨勢(shì) 傳感發(fā)展的三階段傳感技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階,結(jié)構(gòu)型傳感器、物性型傳感器和智能型傳感器。 （1）結(jié)構(gòu)型傳感器

20、 以結(jié)構(gòu)部分變化或結(jié)構(gòu)部分變化后而引起某種場(chǎng)的變化來(lái)反映被測(cè)量的大小及變化。經(jīng)常使用的方法是以傳感器機(jī)構(gòu)的位移或力的作用使傳感器產(chǎn)生電 阻、電感或電容等值的變化來(lái)反映被測(cè)量的大小。（物性傳感器利用構(gòu)成傳感器的某些材料本身的物理特性在被測(cè)量的作用下發(fā)生變化從將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或其他信號(hào)輸出。例,利用半導(dǎo)體材料在熱輻射照射下 會(huì)產(chǎn)生各種光效應(yīng)的特性可制成光敏電阻敏三極管等光敏元件用氧化錫材料在某 些氣體作用其阻值會(huì)發(fā)生變化的特性以制成氣敏元由于物性型傳感器無(wú)可動(dòng)部件 靈敏度高因可減少對(duì)被測(cè)對(duì)象的影響而能解決結(jié)構(gòu)型傳感器不能解決的某些參數(shù) 及非接觸測(cè)量的問(wèn)題，擴(kuò)大了傳感器應(yīng)用領(lǐng)（3型傳感器 把感器

21、與微處理器有機(jī)地結(jié)合成一個(gè)高度集成化的新型傳感器。 它與結(jié)構(gòu)型、物性型傳感器相比 ,能瞬時(shí)獲取大量信息，對(duì)所獲得的信息具有信號(hào)處理的 功能，使信息的質(zhì)量大大提高，其功能也擴(kuò)展.網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器為例,它以嵌入式微處 理器為核心集成了傳感單元、信號(hào)處理單元和網(wǎng)絡(luò)接口使傳感器由單一功能、單一檢 測(cè)向多功能和多點(diǎn)檢測(cè)發(fā)展被動(dòng)檢測(cè)向主動(dòng)進(jìn)行信息處理方向發(fā)展孤元件向系統(tǒng) 化網(wǎng)化發(fā)展從就地測(cè)量向距離實(shí)時(shí)在線測(cè)控發(fā)展已成為傳感器技術(shù)發(fā)展的主要 方向之一。7 我國(guó)感器的現(xiàn)我國(guó)傳感器行業(yè)雖起步較,但直到 年七五”開(kāi)始才正式將傳感器技術(shù)列入國(guó)家 重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)展開(kāi)以機(jī)械敏、力敏、氣、溫敏、生物敏為主的 5 大研究。經(jīng)過(guò)

22、十幾 的發(fā)展，現(xiàn)已形成了一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)格,其特點(diǎn)有（廠商多，上規(guī)模的企業(yè)少。（地區(qū)發(fā)展不平衡。(3）品種多檔次不高。目前國(guó)內(nèi)共有主要傳感器產(chǎn)品 1000 多種，國(guó)產(chǎn)敏感元器件 種基本涵蓋了信息采集的各種領(lǐng)域。但是，水平還處在際 年末或 90 年代初的水平.(4)生產(chǎn)研發(fā)多以大學(xué)和研究所為托，專業(yè)公司少。當(dāng)然 80 年開(kāi)始發(fā)展傳器技術(shù)至,也取得了一些驕人的成績(jī),然規(guī)模有限但也 給了我們信看到前途的光明。(1）綜合實(shí)力得到加強(qiáng) 目全行業(yè)職工總數(shù)約 42 萬(wàn)人,定資產(chǎn) 5 億多元共進(jìn) 多條生產(chǎn)線與專用設(shè)備。傳感器行業(yè)產(chǎn)值每年都(的速率增.(2)拓寬了開(kāi)發(fā)領(lǐng)域 已由過(guò)去少數(shù)品種擴(kuò)展到光敏、熱敏、力敏、

23、電壓敏、磁敏、 氣敏、濕敏、聲敏、射線敏、離子敏、生物敏等各種傳感器 ,及變送器、二次儀表等多種 類、多形式產(chǎn)品，與國(guó)外研制領(lǐng)域相當(dāng)形成了近 40 個(gè)校研所的骨干科研隊(duì)伍。(3)擴(kuò)大了生產(chǎn)規(guī)模 熱電阻器ZnO 壓電阻器、可性氣體傳感器、光電二極管 等十幾個(gè)品種已形成一定規(guī)模的生產(chǎn)能力。經(jīng)過(guò)“九五”階段的努力 ,已建成敏感技術(shù)國(guó)家 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，包括南北兩部分（北方在北京中科院電子所，南方在上海冶金所）。此外 還 建立了傳感器國(guó)家工程研究中心，并形成了 4 個(gè)產(chǎn)基地:(1)濕敏傳感器。主要以中科院新物理所和成都 715 廠為主，年產(chǎn)量達(dá)到 萬(wàn)只有少量出口。(2）電壓敏傳感器。主要以安無(wú)線電二廠為年

24、量 萬(wàn)只。（集成霍爾開(kāi)關(guān)中微電子有限公司(從南京半導(dǎo)體總廠分)生產(chǎn)能力 萬(wàn)只/。(4)石英諧振稱重傳感器深圳清傳感設(shè)備有限公司值 多元產(chǎn)以出口為 主。23 感器的發(fā)展方向與徑發(fā)展方（1向高精度方向發(fā)展 隨自動(dòng)化生產(chǎn)程度的不斷提高，對(duì)傳感器技術(shù)的要求也在不斷 提高,必須研制出具有靈敏度高、精確高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生8產(chǎn)自動(dòng)化的可靠性。（2向高可靠性、寬溫范圍發(fā)展 傳器的可靠性直接影響到電子設(shè)備的性研制高可靠 性寬度范圍的傳感器將是永久性的方向部分傳感器的工作范圍都20 ， 在軍用系統(tǒng)中要求工作溫度在- ，汽車(chē)、鍋爐等場(chǎng)合對(duì)傳感器的溫度要求更 高因此發(fā)展新興材料如陶瓷）的傳感

25、器將很有前.（3向微型化發(fā)展 以往的傳感器由于尺寸可用經(jīng)典物理知識(shí)很好地描述。微傳感器 敏感元件的尺寸一般為微米級(jí),以隨著傳感器的微小型化子應(yīng)將越來(lái)越支配作用。 在將來(lái)把光波和電子波統(tǒng)一在一起的統(tǒng)一波將可以更好揭示傳感器的工作規(guī)律。 （4向模糊識(shí)別方向發(fā)展 從感的模式看微觀信息由人工智能完成，感覺(jué)信息由神經(jīng) 元完成宏信息由模糊識(shí)別完成。未來(lái)的傳感器將突破維、瞬間的單一量檢測(cè)方在時(shí) 間上實(shí)現(xiàn)廣空間上實(shí)現(xiàn)擴(kuò)張(三維）檢量實(shí)現(xiàn)多元，檢測(cè)方式實(shí)現(xiàn)模糊識(shí)別。 。發(fā)展途徑傳感器的核心部件是敏感元件其作用是感受、檢測(cè)未知量。開(kāi)發(fā)新型傳感其途徑大 致有以下幾個(gè)方面：（1采用新材料 由于材料科學(xué)的進(jìn)步，新能材料

26、的開(kāi)發(fā)將導(dǎo)致新的傳感器的出現(xiàn)。半 導(dǎo)體材料研究的進(jìn)展 進(jìn)了半導(dǎo)體傳感器的迅速發(fā)展 ;光導(dǎo)纖維的問(wèn)世 生了各種光纖傳 感器。（2采用新的加工方法 隨生產(chǎn)工藝水平的不斷提高，新的加工方法不但使傳感器的性 能指標(biāo)得以提高，應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大 還加工出原有工藝不能制造的新型傳感器。采用集 成工藝和激光電阻微調(diào)技,制成集成溫度傳感器等。（3)采用新的原理隨著各相關(guān)學(xué)科的發(fā)展 人對(duì)非電量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的識(shí)逐步加深，它們之間新的轉(zhuǎn)換關(guān)系必將導(dǎo)致新型傳感器的產(chǎn)生。（4)采用新的構(gòu)思 許古老的原理或設(shè)計(jì),巧妙的構(gòu)思下可以產(chǎn)生出新的傳感器.熱敏 感的熱敏電阻可做成溫度傳感.可把酶固定在電阻表用來(lái)檢測(cè)酶反應(yīng)中產(chǎn)的熱量，

27、 根據(jù)酶反應(yīng)的專一性，就可測(cè)定酶的底物的含從而做成各種酶熱敏電阻物傳感器。 歐美感器發(fā)展勢(shì)傳感器技術(shù)是現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)國(guó)家已將傳感器技術(shù)與通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù) 列為同等重要的位置之信技術(shù)的三大支柱之一感器技術(shù)作為國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的具有 發(fā)展前途的高新技術(shù)，正得到空前迅速的發(fā),并且在相當(dāng)多的領(lǐng)域被越來(lái)越廣泛地利。目前全世界約有 40 個(gè)國(guó)家從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)開(kāi)發(fā)，研發(fā)機(jī)構(gòu)達(dá) 余 家其以美德日俄國(guó)力較.” 傳器展覽會(huì)“SENSORS EXPO ”感器展覽交流會(huì)是歐洲和北美地區(qū)最大和最專業(yè)的傳感器和傳感器系統(tǒng)集成展 會(huì)，匯集歐州與美國(guó)的絕大部分傳感器與儀表制造廠商 ,展出產(chǎn)品在很大程度上代表了當(dāng)

28、9前全球范圍內(nèi)先進(jìn)傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。 + 傳感器展覽會(huì)和 年SENSORS EXPO傳感器展出 的傳感器種類主要有:MEMS 傳器、光纖傳感器、氣體傳感器和無(wú)線傳感器從前各類傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域范圍和市場(chǎng)銷(xiāo)售增長(zhǎng)情況可以預(yù)測(cè)出: 在未來(lái) 年至更長(zhǎng)的時(shí)間MEMS 傳技術(shù)、光纖感技術(shù)、氣體傳感技術(shù)及無(wú)線傳感技術(shù)仍將是傳感器領(lǐng)域的發(fā) 展重點(diǎn)，而且其應(yīng)用將滲透各個(gè)領(lǐng)（1MEMS 傳器MEMS （ micro mechanical systems）技術(shù)是采用微制技術(shù)，在一個(gè)公共硅片 基礎(chǔ)上整合了傳感器、機(jī)械元件、執(zhí)行(actuator)電子元.MEMS 通會(huì)被看作是一種 系統(tǒng)單晶片SoC，它讓智能型產(chǎn)品得以

29、開(kāi)發(fā)，并得以進(jìn)人很多的次級(jí)市場(chǎng) 為括汽車(chē)、 保健、手機(jī)、生物技術(shù)、消費(fèi)性產(chǎn)品等各領(lǐng)域提供解決方案MEMS 技已被認(rèn)為是 21 世 紀(jì)最有前途的技術(shù)之一。相對(duì)于傳統(tǒng)的傳感器,MEMS 技傳感器具有積小、質(zhì)量輕、成本低、功耗低、可靠 性高、技術(shù)附加值高適批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)能化等特,這使得它們的應(yīng)用數(shù) 量和范圍大大擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)外 MEMS 廠商的數(shù)量在急劇增加，在航空航、軍事領(lǐng)域、汽車(chē) 領(lǐng)域等都得到了廣泛的應(yīng)用。目前市場(chǎng)上的 傳感器種類很多，包括慣性、壓力、流量、溫度傳感器等，其 要應(yīng)用領(lǐng)域包括軍事、消費(fèi)電子、汽車(chē)、航空、航天、醫(yī)療健康等。美國(guó)飛思卡爾（）司是用于汽車(chē)領(lǐng)域的 MEMS 傳感器的

30、主要供應(yīng)商，生產(chǎn) 的產(chǎn)品主要有：MEMS 衛(wèi)壓力傳感器MEMS 衛(wèi)星加速度傳感器、MEMS 慣傳感器和 MEMS 低 g 傳器。醫(yī)療健康領(lǐng)域的 傳感器主要包括：非接觸式心電圖測(cè)量傳感器和慣性測(cè)量傳 器。其中 ,研非接觸式心電圖測(cè)量傳感器的英國(guó)普萊思（ 公司，主要采用非接 觸的方式來(lái)測(cè)量人體心電圖情況 ,例如，可以將該傳感器安裝在椅子上，過(guò)與衣服的接觸 來(lái)測(cè)量人體心電圖情況。研制慣性測(cè)量傳感器的有美國(guó) YEI 技術(shù)公司，主要可用于監(jiān)測(cè)引 起關(guān)節(jié)損傷的撞擊，具有高精確度、高可靠性和成本效益等優(yōu)勢(shì)。用于航空航天領(lǐng)域的 傳器主要包括 溫度傳感器 壓傳器、 MEMS 油液傳感器MEMS 加速度傳感器目前

31、應(yīng)用在航空天的 MEMS 壓傳感器大 部分出自美國(guó) Kulite 司和 公，主要用于機(jī)械液壓系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)/推進(jìn)器、潤(rùn)滑油系 統(tǒng)冷系統(tǒng)等 公司的壓力傳感器精度0。 % 可耐 一 高溫AST 公司生產(chǎn)的壓力傳感器其精度士 0.25 BFSL,穩(wěn)定性小于1 0. 25 （型值)MEMS 傳器在消費(fèi)電子領(lǐng)域中主要應(yīng)用于運(yùn)/落檢測(cè)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)補(bǔ)償、游人 界面、電源管理 增/盲區(qū)消除、速度/距離計(jì)數(shù)等方面這些 MEMS 傳感器在很大程 度上提高了用戶體驗(yàn),并帶來(lái)了全新的電子消費(fèi)產(chǎn)品。其中加速傳感器是該市場(chǎng)中第一大應(yīng)0用產(chǎn)品。除此之外，陀螺儀也增長(zhǎng)迅速，已經(jīng)成為繼加速度傳感器后第二大應(yīng)用產(chǎn)品。 MEMS 感器還

32、可以用于機(jī)器控制、測(cè)量?jī)x器、儀表等領(lǐng),主要用來(lái)測(cè)量壓力和加速度。其中應(yīng)用在主動(dòng)（制導(dǎo)）懸浮系統(tǒng)的壓力傳感器主要出自美國(guó) SDM （ silicon designs MEMS ）該公司產(chǎn)的 MEMS 加速度傳感器具有耐高溫、高性能的優(yōu)勢(shì)，在高溫環(huán)境 下可連接 100 m 以的線纜，大大增加了產(chǎn)品的靈活.此之外，該公司生產(chǎn)的 MEMS 加 速度傳感器，具有小尺寸、輕體積，可-環(huán)境下工作的優(yōu).根據(jù)電子產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)研究與信息網(wǎng)路的資料MEMS 傳器的平均年增長(zhǎng)率高于 ， 并預(yù)計(jì)在 2015 年過(guò) 150 億元目前，國(guó)外 MEMS 傳器術(shù)總體發(fā)展趨勢(shì)是向提高精 度、全數(shù)字化電路及高可靠性方向發(fā),其應(yīng)用領(lǐng)域正

33、在不斷得以拓展，非值得關(guān)注。MEMS 傳器技術(shù)發(fā)展的主要方向多功能化感融合開(kāi)發(fā)新的架構(gòu);試手段 的標(biāo)準(zhǔn)化封裝形式不斷發(fā)展。）光纖傳感器伴隨著光導(dǎo)纖維和光纖通信技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的光纖傳感器 其感靈敏度要比傳統(tǒng)傳感 器高許多倍，而且它可以在高電壓、大噪聲、高溫、強(qiáng)腐蝕性等很多特殊環(huán)境下工作，還可 以與光纖遙感遙技術(shù)配合形光纖遙感系統(tǒng)和光纖遙測(cè)系統(tǒng)纖傳感技術(shù)是許多經(jīng) 濟(jì)、軍事強(qiáng)國(guó)爭(zhēng)相研究的高新技術(shù)，它可廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和國(guó)防軍事領(lǐng)域。光纖傳感器在航空工業(yè)應(yīng)用的主要優(yōu)勢(shì)包括受電磁干擾/線電頻率干擾抗蝕、 體積小、耐高溫、高精度、本質(zhì)安全.光纖傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)熱爐監(jiān)

34、測(cè)電力線路溫度 監(jiān)測(cè)、風(fēng)速監(jiān)測(cè)、大型發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、飛機(jī)應(yīng)變、火災(zāi)預(yù)警等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。由于光纖傳 感器在一些特殊領(lǐng)域具有不可替代性將成為未來(lái)發(fā)展的熱點(diǎn)界已有多家傳感器制 造商開(kāi)始研發(fā)制造光纖傳感器。盧森堡 公的光纖傳感器主要有光纖應(yīng)變傳感器、分布式光纖傳感器、光 纖振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器度監(jiān)測(cè)傳感器和光纖式應(yīng)變傳感器公司生產(chǎn)的光纖應(yīng)變傳感器可 實(shí)現(xiàn)收斂性連續(xù)監(jiān)測(cè)，并且無(wú)需在管道內(nèi)安裝電氣設(shè)備，帶有數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡(luò)接口和多 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn) , 非適用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè) 分式光纖傳感器用于電力線路溫監(jiān)測(cè) ,可優(yōu)化電 力分布網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高壓架空線的下垂控制以及長(zhǎng)距離多點(diǎn)度測(cè)無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，還可以用 于熱爐監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)每只溫度傳

35、感器同時(shí)進(jìn)行 個(gè)點(diǎn)的溫測(cè);光纖振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器利 用光學(xué)引線和多路復(fù)用器，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)分析和報(bào)警；光纖溫度傳感器利用光學(xué)引線和分離器， 實(shí)現(xiàn)熱分析和報(bào)警纖式應(yīng)變傳感器可以用于風(fēng)速監(jiān)測(cè)類傳感器可以實(shí)現(xiàn)嵌人式和表 面安裝，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)應(yīng)變均能實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。美國(guó) Luna 檢公司 能公司和 LockheedMartin 司聯(lián)合研制了一種光纖分布式 應(yīng)變傳感系統(tǒng)感統(tǒng)利用頻率反射計(jì)解調(diào)已經(jīng)在光纖中心刻錄的多路光柵傳感器的 發(fā)射信號(hào)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)應(yīng)變的實(shí)時(shí)線監(jiān)測(cè)。加拿大 OZ 學(xué)公司布里淵分布式溫度傳感器（ 可用于火災(zāi)警。該光纖溫度傳 感器是基于受激布里淵散射的原理制成的有精密的光學(xué)傳感系統(tǒng)光溫度傳感器具 有成本

36、低、實(shí)時(shí)在線測(cè)量、多通道檢測(cè)、空間分辨率優(yōu)良、精度高等優(yōu)點(diǎn)，其監(jiān)測(cè)范圍高達(dá) 除此之外，分布式溫度傳感提供了測(cè)量整條光纖溫度化的直接的方法。未來(lái)光纖傳感器市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮?，其技術(shù)發(fā)展的主要方向:光纖微型化多參數(shù)、 實(shí)時(shí)化陣化、網(wǎng)絡(luò);成化、多功能化;高精度、實(shí)用化。（3無(wú)線傳感器無(wú)線傳感器分為兩種概念:無(wú)線傳感模塊和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。微機(jī)電系統(tǒng)和低功耗高集成數(shù)字設(shè)備的發(fā)展得低成本低功耗小體積的傳感器節(jié) 點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)。這樣的節(jié)點(diǎn)配合各類型的傳感器，可組成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感 網(wǎng)絡(luò)是一種開(kāi)創(chuàng)了新的應(yīng)用領(lǐng)域的新興概念和技術(shù)泛應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視規(guī)環(huán)境監(jiān)測(cè) 和大區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)追蹤等領(lǐng)域。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了多種無(wú)線傳感

37、器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件平臺(tái)。典型的節(jié)點(diǎn)包括 Mica 列、 IRIS 和 等 各臺(tái)的主要區(qū)別是采用了不同的處理器和無(wú)線通信模塊。在國(guó) 外IZ美國(guó)生能源辦公室工業(yè)技術(shù)計(jì)劃 年布的報(bào) 世紀(jì)工業(yè)無(wú)線技術(shù) 中引用了總統(tǒng)科技顧問(wèn)的斷言:線傳感器可將能源利用率提高 源耗減少 25 %。無(wú)線傳感器和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療健康、消費(fèi)電子、汽車(chē)領(lǐng)域、 工業(yè)領(lǐng)域等。德國(guó) DS ( Dialog 公 DECT ULE（超低功耗標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線器件 套件已應(yīng)用于消費(fèi)電子SmartPulse 套件是一組滿足 超低功耗標(biāo)準(zhǔn)的集成電路， 其中包括 SC WSMDATA SCI4CVMDECT 款無(wú)線數(shù)據(jù)傳感器，這兩種芯

38、片都可以只 用一節(jié) 電正常工作 IO 年上另外采用 準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單易用、安裝 方便其用簡(jiǎn)單的星狀結(jié)構(gòu)通簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)全屋覆蓋，可以自主配置，不需要 消費(fèi)者進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)置需絡(luò)規(guī)劃干問(wèn)題泛地應(yīng)用于家庭自動(dòng)化康理、 能源監(jiān)控等消費(fèi)性應(yīng)用領(lǐng)域。美國(guó)飛思卡爾Freescale司研制的 ZigBee 無(wú)傳感器已應(yīng)用于智能家居.芯片是全 球首個(gè)實(shí)現(xiàn)了集成標(biāo)準(zhǔn) 內(nèi)和強(qiáng)大的 32 位速處理計(jì)算能,內(nèi)置 ，SRAM 和 ROM 轉(zhuǎn)等大量外圍電路。15。 高頻電路和最新 ZigBee 2007/PRO 議棧。除此之外，該傳感器功耗很,使用普通 AA 堿電池，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳 感器網(wǎng)絡(luò)低功耗節(jié)點(diǎn)工作 10 年需更

39、換電池。未來(lái)無(wú)線傳感器和無(wú)線傳感器絡(luò)將成為未來(lái)新型十大技術(shù)之首應(yīng)用和發(fā)展將引 起一場(chǎng)劃時(shí)代的軍事技術(shù)革命和未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的變無(wú)線傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)強(qiáng)勁 年為 5 億 萬(wàn)美金 年已達(dá) 9000 美金的規(guī)模。此市場(chǎng)以復(fù)合年成長(zhǎng)率（ ）。 擴(kuò)大到 2016 年計(jì)達(dá)到 億美金的規(guī)模其占市場(chǎng)份額最大的為工業(yè)領(lǐng)域次2為汽車(chē)和能源管理。未來(lái)無(wú)線傳感器技術(shù)的研究方向主要:傳感網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線互聯(lián)低功;無(wú)線傳感模塊對(duì) 信息的移動(dòng)式采集；自供能源；壽命增.氣體傳感器氣體傳感器是以氣敏器件為核心組成的把氣體成分轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置體傳感 器的基本性能是能按要求檢測(cè)出氣體的成分、濃度等參數(shù) ,受其他氣體或物質(zhì)的干擾；可 以重復(fù)多次使用

40、，有較長(zhǎng)的使用壽命和穩(wěn)定性；動(dòng)態(tài)特性好等。氣體種類繁多，性質(zhì)各因此，氣體傳感器種也很多，按檢測(cè)原理可分為電化學(xué)法、 電氣法、光學(xué)法、化學(xué)法幾類。氣體傳感器主要用于在煤礦、石油、化工等領(lǐng)域 對(duì)氣、天然氣、液化氣等可燃性氣 體進(jìn)行氣體泄漏、濃度等實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，可早發(fā)現(xiàn)事故隱患，避免重大災(zāi)害的發(fā)生。日本費(fèi)加羅公司生產(chǎn)的催化燃燒式化學(xué)傳感器，用于可燃?xì)鈭?chǎng)所的監(jiān)控與報(bào)警 該催化 燃燒式化學(xué)傳感器可測(cè)量天然氣、液化氣、氫氣、一氧化碳等氣體的泄露情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)這 些氣體的泄露報(bào)警控制生產(chǎn)的空氣質(zhì)量氣體傳感器也可用于可燃?xì)獾膱?bào)警傳器屬 N 型導(dǎo)體類氣體傳感器其要成分是二氧化錫燒結(jié)體當(dāng)吸附還原性氣體例如液化氣、

41、 天然氣、氫氣、一氧化碳、有機(jī)溶劑蒸汽)時(shí),導(dǎo)率上升。當(dāng)恢復(fù)到清潔空氣中時(shí)，電導(dǎo) 率恢復(fù)。 傳器就是將這種電導(dǎo)率變化，以輸出電壓的方式取出，從而檢測(cè)出氣體的 濃度。美國(guó) EO （ EleetroOptics科技公司生產(chǎn)的氣體傳感器可用于空氣質(zhì)量監(jiān)該傳感 器基于激光散射原理，可以無(wú)縫測(cè)量氣溶膠粒子濃度和粒度分布，其測(cè)量對(duì)象為：直徑 一 10000 nm 的凝粒子荷蘭愛(ài)萬(wàn)提斯Avantes）公司發(fā)的 AvaRaman 列拉曼散射型氣體傳感器可用于環(huán)境監(jiān)測(cè) 該列傳感器共有 種號(hào)，分別為 :AvaRaman PRB ， AvaRa-man-PRB-FP PRB-FC 傳感器可承受 200的 高溫，Av

42、aRamanPRB 傳器可承受 500高溫和 psi 氣壓，極大地?cái)U(kuò)寬了氣體 傳感器的應(yīng)用環(huán)境。美國(guó) AppliedSensor 公研制的電化學(xué)式氫過(guò)程傳感器已應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，主要用 于檢測(cè)飛機(jī)引擎蓋下動(dòng)艙氣泄漏以及氫燃料站氫氣的泄漏等傳器具有高靈敏 度、快速響應(yīng)時(shí)間、低功耗、長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性、長(zhǎng)壽命、低交叉靈敏度等優(yōu)點(diǎn)。氣體傳感器的研究涉及面廣度大,屬于多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)未來(lái)要切實(shí)提高氣體 傳感器各方面的性能指標(biāo)需要多學(xué)科、多領(lǐng)域研究者的協(xié)同合作 綜合氣體傳感器研究現(xiàn)狀 和市場(chǎng)對(duì)氣體傳感器的需求情況 ,未來(lái)氣體傳感器技術(shù)發(fā)展的主要方向有新氣敏材料與制 作工藝的研究開(kāi);型氣體傳感器的研制

43、；智能化氣體傳感器的發(fā);低功耗、多功能、3集成化方向發(fā)展。 傳感的宏觀技特點(diǎn)分析（1)傳感器尺寸愈加減小、功耗及本進(jìn)一步降低各種控制儀器設(shè)備的功能越來(lái)越強(qiáng)求個(gè)部件體積越小越好而感器本身體積 也是越小越好。從國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)看，采用新型封裝結(jié)構(gòu)及其技術(shù)，建M 封單 注重成本的新封裝結(jié)構(gòu)與 MEMS 研之間的進(jìn)一步整合，成為另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。（2由器件級(jí)向系統(tǒng)級(jí)發(fā)展展會(huì)展出的器件級(jí)產(chǎn)品較少，大部分都是系統(tǒng)級(jí)的 反映了主流的技方向正在從單一 器件走向系統(tǒng)融.MEMS 身具備有系統(tǒng)化的概念 MEMS 制工藝與 CMOS 等藝難以完全兼容， 封裝的過(guò)程往往需要將 MEMS 片與其他電路集成在一個(gè)封裝體內(nèi)成一定

44、的功具有 系統(tǒng)級(jí)封裝的內(nèi)涵。（3智能化和多傳感器融合趨勢(shì)進(jìn)一步發(fā)展智能化是傳感器的主要發(fā)展趨勢(shì)之一信息檢測(cè)能力的傳感器將越來(lái)越不能滿足應(yīng) 用需求其發(fā)展趨勢(shì)是傳感器技與通信技術(shù)算機(jī)技術(shù)等進(jìn)行智能的結(jié)合智能化傳感 器是將一個(gè)或多個(gè)敏感元件、精密電路、微處理器、通信接口、智能軟件等相結(jié)合，并封裝 在一個(gè)組件內(nèi) ,將具有信息采集、信息處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、診斷（自檢各部分是否正常，及 時(shí)發(fā)現(xiàn)故障部件并通知主系統(tǒng)）、自補(bǔ)償(通過(guò)軟件對(duì)傳感器的非性、溫漂、時(shí)漂等進(jìn)行 自動(dòng)補(bǔ)償、在線校(操作者可靈活改變輸人零值或標(biāo)準(zhǔn)量值，傳感器可自動(dòng)校準(zhǔn)）、邏輯 判斷、雙向通信、數(shù)字輸出等功能，極大地提高傳感器的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和

45、可靠性。在航空領(lǐng)域，未來(lái)航空工業(yè)的發(fā)展將對(duì)測(cè)控傳感器提出更多的需求，以 MEMS、線 傳感光傳感和氣體傳感為基的傳感器技術(shù)是重要的發(fā)展方向能感器光傳感 器以及傳感器系統(tǒng)等與它都有著技術(shù)上密切的聯(lián)系帶與促進(jìn)航空傳感器技術(shù)的更新 與發(fā)展但，采用新材料、新工藝、新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的傳器進(jìn)行改進(jìn)和發(fā)仍是航空測(cè)控 傳感器發(fā)展的重要方向。3.傳感器的精度問(wèn)傳感器是自動(dòng)化控制中重要部件之一的精度直接影響過(guò)程控制的精度響感器 精度的因素很多、其中最主要的是傳感器的零點(diǎn)誤差、零點(diǎn)漂移性差、溫度漂移及 供電直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)定度等因素高傳感器的精度下列方法消除上述諸影響因.431 除傳感器零點(diǎn)誤差零點(diǎn)漂移的方所謂零點(diǎn)誤差就

46、是當(dāng)無(wú)任何物理量輸入時(shí)感的輸出值并非等于零個(gè)叫作零 點(diǎn)誤差。零點(diǎn)漂移主要由于機(jī)械蠕變或載流子擴(kuò)散不穩(wěn)定現(xiàn)象所引起的零點(diǎn)時(shí)間漂移。 用零點(diǎn)校正電路消除零點(diǎn)誤差和零點(diǎn)漂移圖(1用調(diào)零電橋抵消傳感器的零點(diǎn)輸出它通常是由高穩(wěn)定的電R1。 。 R4。 R5)多圈電位器 。及直流穩(wěn)壓電源 。組成，申接在傳感器輸出和量系統(tǒng)之間。 通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)零電橋的電位器 ，改變橋路不平衡輸出電壓 U2,使之和傳感器空載時(shí)輸出電 壓 U1 小相等，極性相反，從而使傳感器在空載時(shí)輸出電壓 U。為零。達(dá)到消除零點(diǎn)誤差 和零點(diǎn)漂移。32 供直流供電電源的定性方法傳感器所需要的直流供電電源要求在一定范圍內(nèi)有平穩(wěn)和均勻的輸出 ,以保證

47、傳感器輸 出電壓的精度要求重要是要求直流供電電壓的時(shí)漂和溫漂很小穩(wěn)度一般要求高于 傳感器精度幾倍至一個(gè)數(shù)是則于供電直流電壓不穩(wěn)定而影響傳感器的輸出性.當(dāng)供電電源距離與傳感器的安裝位置較遠(yuǎn)時(shí)減少線路損耗線般采用銅線， 但銅線的電阻溫度系數(shù)較大，至使傳感器輸入端的電壓將由銅線電阻隨溫度的變化而變化 . 這一點(diǎn)在環(huán)境溫度變化較大地區(qū)尤為顯著。解決的辦法除了上述采用傳感器恒流源供電外， 目前更多的采用六線制長(zhǎng)線補(bǔ)償法。33 一和標(biāo)準(zhǔn)化保證傳器精度基于傳感器具有高度離散性樣性的技術(shù)特點(diǎn)要強(qiáng)調(diào)把統(tǒng)一和標(biāo)淮化列為傳感器 精度技術(shù)的基礎(chǔ)研究?jī)?nèi)容.由于航天型號(hào)的被測(cè)參數(shù)數(shù)量大化范寬一參數(shù)的檢測(cè)可供選用的傳感器方

48、 案有多種多樣，為了使方案選擇時(shí)達(dá)到總體優(yōu)化，需要統(tǒng)一標(biāo)為了使系統(tǒng)內(nèi)的傳感器具有互換性和靈活性感器在制造與標(biāo)定過(guò)程中的質(zhì)量管 理需要統(tǒng)一的約定文件為了交換數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)為提高經(jīng)濟(jì)效益制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)注標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性、 配套性和領(lǐng)先性，要努力提高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì),使標(biāo)準(zhǔn)更好地起指導(dǎo)作用。從統(tǒng)一精度的標(biāo)準(zhǔn)化要求考慮,“八五”期間還應(yīng)開(kāi)展以下標(biāo)誰(shuí)化研:傳感器綜合精度標(biāo)準(zhǔn)化；傳感器、變換器接口標(biāo)淮;5環(huán)境因素與傳感器標(biāo)校實(shí)驗(yàn)指南；綜合環(huán)境實(shí)驗(yàn)規(guī)程等。 傳感的標(biāo)校傳感器的工作特點(diǎn)決定了對(duì)其進(jìn)行的試驗(yàn)要求十分嚴(yán)格求也就是要考核傳感器 的結(jié)構(gòu)和精度特性是否符合規(guī)定的技術(shù)要通常把標(biāo)校與環(huán)境試驗(yàn)分開(kāi)進(jìn)行校在室內(nèi)標(biāo)誰(shuí)條件下進(jìn)行的于內(nèi)

49、標(biāo)誰(shuí)條件 與實(shí)際工作環(huán)境相差甚遠(yuǎn)，致使標(biāo)校結(jié)果的使用價(jià)值受到種種責(zé)難。標(biāo)校傳感器時(shí)要考慮環(huán)境因素的影響，標(biāo)校時(shí)要加入環(huán)境因素，開(kāi)展多因素實(shí)驗(yàn)研究， 設(shè)法減少環(huán)境因素對(duì)傳感器影響，這是當(dāng)前傳感器精度技術(shù)研究的重要課35 感元件的質(zhì)量控制方案正確選定后,感元件的質(zhì)量就是關(guān)鍵，從材料選擇、物性效應(yīng)應(yīng)用到加工工藝方 法和檢測(cè)技術(shù)都要作通盤(pán)的認(rèn)真的設(shè)計(jì)和管理航天系統(tǒng)各型號(hào)各種試驗(yàn)使用的大量傳 感器，現(xiàn)在還是金屬敏感材料、機(jī)械加工方法占主導(dǎo)地位，從資料上看到 ,美航天飛機(jī)上 裝備的傳感器也是這種方案這由于技術(shù)成熟能足航天系統(tǒng)對(duì)傳感器的各種要求顯 然，這類傳感器的敏感元件會(huì)繼續(xù)發(fā)展并獲得廣泛的應(yīng)用。同時(shí)由于

50、新技術(shù)的迅速發(fā)展 許 多新型敏感元件發(fā)展得更加迅速已在汽車(chē)民電器等方面得到廣泛的應(yīng)用中于 突出地位的是硅材料。美國(guó) Kulite. Motorola 等司年產(chǎn)硅壓力傳感器數(shù)百萬(wàn)只， 供汽車(chē)工業(yè)配套。其石英、陶瓷、SOS, 等膜敏感件也發(fā)展迅速，這是由: 硅英多種薄膜材料是一些電性能優(yōu)異的敏感元件材料生產(chǎn)工藝成熟構(gòu)穩(wěn)定；微電子工藝（如光刻、擴(kuò)散、薄易于移植來(lái)制造微型敏感元;適于批量生產(chǎn)，成品率高，一致性好，成本低；易于實(shí)現(xiàn)傳感器小型、輕量和集成化。在國(guó)外上述敏感元件已經(jīng)做得很,就我國(guó)目前水平看，相當(dāng)數(shù)量的敏感元件其穩(wěn)定 性和可靠性還不理想性能有待進(jìn)除原材料質(zhì)量問(wèn)題外就傳感器技術(shù)講其原因可以歸 納

51、為二條藝技術(shù)尚未臻完缺乏完善的質(zhì)量控制手段設(shè)計(jì)上未采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)技 術(shù)和有效的補(bǔ)償.因此新型敏感元件的質(zhì)量控制技術(shù)是新型傳感器精度與可靠性上水平的關(guān) 鍵。對(duì)此，還需要下大力氣去解決。 精度結(jié)構(gòu)防護(hù)術(shù)航天傳感器工作在失重、真空、不穩(wěn)定熱作用以及振動(dòng)、沖擊、噪聲、輻射、腐蝕等嚴(yán)6峻苛刻的工作條件下，為了保證必要的使用精度,對(duì)述影響因素通常采取的措施是減少傳 感器對(duì)影響因素的靈敏度，或者是減少影響因素本身對(duì)傳感器的影響強(qiáng)度（功率者 別點(diǎn)是前者是在選擇設(shè)計(jì)方案用敏感元件及其補(bǔ)償方案時(shí)就要加以考慮后者在確定 設(shè)計(jì)方案之后，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上考慮如何對(duì)最強(qiáng)的影響因素進(jìn)行抑制，我們稱之為防護(hù)技影響因素可以看作一種干擾