北京工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代傳感及檢測(cè)技術(shù)

劉增華基礎(chǔ)樓605liuzenghua@2015年11月12日現(xiàn)代傳感與檢測(cè)技術(shù)北京工業(yè)大學(xué)碩士研究生選修課一、緒論（一）現(xiàn)代傳感技術(shù)目錄一、概述二、傳感技術(shù)的發(fā)展方向三、新型傳感效應(yīng)四、新型傳感材料五、先進(jìn)加工技術(shù)六、研究熱點(diǎn)一、概述傳感技術(shù)是關(guān)于傳感器原理、結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)計(jì)、制造及應(yīng)用的綜合技術(shù)。傳感器處于檢測(cè)過(guò)程的第一個(gè)環(huán)節(jié)，它直接感受被測(cè)參數(shù)，并將被測(cè)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成一種易于傳遞的物理量，是獲得信息的重要手段，與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)并成為現(xiàn)代信息技術(shù)中的三大核心技術(shù)。現(xiàn)代傳感器技術(shù)發(fā)展的必要性

及其動(dòng)態(tài)

傳感技術(shù)是人類探知自然界信息的觸覺(jué)，是人類認(rèn)識(shí)和控制對(duì)象的條件和依據(jù)，是21世紀(jì)世界各國(guó)在高新技術(shù)發(fā)展方面爭(zhēng)奪的一個(gè)重要領(lǐng)域。傳感器是自動(dòng)化系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的關(guān)鍵性基礎(chǔ)器件，其技術(shù)水平直接影響到自動(dòng)化系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的水平，傳感器的好壞對(duì)系統(tǒng)質(zhì)量起著決定性作用。目前，我國(guó)在工業(yè)上應(yīng)用的大多數(shù)傳感器技術(shù)存在很多不足。為使產(chǎn)品在市場(chǎng)中更具競(jìng)爭(zhēng)力，在開(kāi)發(fā)及采用新型儀表和控制技術(shù)同時(shí)，也應(yīng)對(duì)傳感器技術(shù)的開(kāi)發(fā)予以高度重視。全美電站有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，改進(jìn)、優(yōu)化過(guò)程傳感器與儀表能改善電站熱效率達(dá)1%，每年節(jié)約約3億美元。另外，采用先進(jìn)傳感器與儀表若使設(shè)備利用率提高1%的話，每年可節(jié)約約30億美元。

人類已進(jìn)入信息時(shí)代，獲取信息是利用信息的先決條件。通過(guò)傳感器獲得的信息正確與否直接關(guān)系到整個(gè)測(cè)量或控制系統(tǒng)的成敗與精度，因此，在檢測(cè)系統(tǒng)中占有十分重要的位置。新效應(yīng)、新材料、新工藝的出現(xiàn)，促進(jìn)新型傳感器的問(wèn)世。二、現(xiàn)代傳感器的定義現(xiàn)代傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。國(guó)際電工委員會(huì)的定義為：“傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)”。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87的定義為：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可輸出信號(hào)的器件或裝置”。定義包含以下幾方面的含義：傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)，在檢測(cè)系統(tǒng)中，傳感器是必備裝置。它的輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等；它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，這種量可以是氣、光、電量；輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度。傳感器的構(gòu)成：敏感元件轉(zhuǎn)換元件基本轉(zhuǎn)換電路被測(cè)量電量敏感元件是傳感器的核心，它的作用是直接感受被測(cè)物理量，并將信號(hào)進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換輸出。轉(zhuǎn)換元件將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換成電路參量?；巨D(zhuǎn)換電路是一些能把敏感器件或轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄和處理等有用的電信號(hào)的裝置。隨著集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已能把一些處理電路和傳感器集成在一起，購(gòu)車功能集成傳感器。進(jìn)一步的發(fā)展是將傳感器和微處理器相結(jié)合，裝在一個(gè)檢測(cè)器中形成了一種新型“智能傳感器”。它將具有一定的信號(hào)調(diào)理、信號(hào)分析、環(huán)境適應(yīng)等能力，甚至具有一定的辨認(rèn)、識(shí)別、判斷的功能。二、傳感技術(shù)的發(fā)展方向當(dāng)今傳感器技術(shù)的主要發(fā)展動(dòng)向：開(kāi)展基礎(chǔ)研究，重點(diǎn)研究傳感器的新原理、新材料和新工藝；實(shí)現(xiàn)傳感器的微型化、陣列化、集成化和智能化。從當(dāng)前高新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，傳感技術(shù)發(fā)展方向具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)主要方面。(1)發(fā)現(xiàn)并利用新現(xiàn)象與新效應(yīng)

利用物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)和生物效應(yīng)是各種傳感器工作的基本原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象與新效應(yīng)是傳感器技術(shù)發(fā)展的重要工作，是研究開(kāi)發(fā)新型傳感器的基礎(chǔ)。例如，利用超導(dǎo)技術(shù)研制成功高溫超導(dǎo)磁傳感器，其靈敏度比霍爾器件高。制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，可用于磁成像技術(shù)。(1)發(fā)現(xiàn)并利用新現(xiàn)象與新效應(yīng)（續(xù)）

據(jù)報(bào)道，美國(guó)國(guó)立實(shí)驗(yàn)室的研究人員正在研制變色傳感器，當(dāng)存在目標(biāo)物質(zhì)時(shí)傳感器由藍(lán)色變成紅色。參照細(xì)胞膜的模型，可針對(duì)一種特定的生物目標(biāo)設(shè)計(jì)傳感器。一旦識(shí)別出目標(biāo)物質(zhì)，膜將由藍(lán)色變成紅色，提示有目標(biāo)物質(zhì)存在。錢永健

(RogerYonchienTsien)

1952年出生，美國(guó)生物化學(xué)家。2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士，美國(guó)國(guó)家醫(yī)學(xué)院院士，美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)院院士。從事的研究工作：生物發(fā)光現(xiàn)象研究(2)利用新材料傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，由于材料科學(xué)的進(jìn)步，人們可制造出各種新型傳感器。以下三個(gè)方向：A在已知的材料中探索新現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)，然后使他們能在傳感器技術(shù)中得到實(shí)際應(yīng)用；B探索新材料，應(yīng)用那些已知現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)來(lái)改進(jìn)傳感器技術(shù)；C在研究新型材料的基礎(chǔ)上，探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和新反應(yīng)，并在傳感器技術(shù)中加以實(shí)施。近年來(lái)，對(duì)傳感器材料的開(kāi)發(fā)研究有了較大進(jìn)展，主要發(fā)展趨勢(shì)如下：A單晶體到多晶體、非晶體；B單一型材料到復(fù)合材料；C原子（分子）型材料的人工合成?，F(xiàn)代傳感器制造業(yè)的發(fā)展取決于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開(kāi)發(fā)。傳感器開(kāi)發(fā)的基本趨勢(shì)和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)。目前人們已在采用硅或金屬和非金屬合成的化合物半導(dǎo)體等敏感材料、陶瓷材料、非晶化或薄膜化磁性材料和智能材料(包括生物體材料、形狀記憶合金、形狀記憶陶瓷和形狀記憶聚合物等)等來(lái)研制傳感器。例如：等離子聚合法聚苯乙烯薄膜濕度傳感器測(cè)濕范圍寬、使用溫度范圍可達(dá)-400~1500℃、響應(yīng)速度快(小于1s)，且其尺寸小，可用于小空間測(cè)濕。中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所報(bào)道了一種新型柔性可穿戴仿生觸覺(jué)傳感器—人造仿生電子皮膚。以絲綢為模板方式，實(shí)現(xiàn)了具有微納米結(jié)構(gòu)薄膜的可控制備，并與自支撐單壁碳納米管超薄膜結(jié)合，構(gòu)筑了具有高靈敏度的柔性仿生電子皮膚，并將其應(yīng)用于對(duì)脈搏、語(yǔ)音等人體生理信號(hào)的實(shí)時(shí)快速檢測(cè)，通過(guò)對(duì)人體說(shuō)話時(shí)喉部肌肉群運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的微弱壓力變化及脈搏波形變化分析,推進(jìn)了可穿戴設(shè)備在語(yǔ)音輔助輸出系統(tǒng)、人體健康評(píng)價(jià)和疾病前期診斷方面的應(yīng)用。(AdvancedMaterials,2014)(3)微型化、量子化拓廣

采用微細(xì)加工技術(shù)(包括離子束、電子束、分子束、激光束、化學(xué)刻蝕等微電子加工技術(shù))制造各種新型傳感器，如利用半導(dǎo)體技術(shù)制造出硅微傳感器，利用薄膜工藝制造出快速響應(yīng)的氣敏、濕敏傳感器，利用濺射薄膜工藝制成壓力傳感器等。此外，傳感器的檢測(cè)極限正在迅速延伸，如利用約瑟夫遜效應(yīng)研制的熱噪聲溫度計(jì)，可測(cè)出0.00001K的低溫。(4)向集成化、多功能化、多維化與數(shù)據(jù)融合、系統(tǒng)化方向發(fā)展隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)將原先分開(kāi)的敏感元件與信號(hào)處理以及電源部分制作在同一基片上，從而使檢測(cè)及信號(hào)處理一體化、集成化，便于提高生產(chǎn)率。如利用光電轉(zhuǎn)換原理組成網(wǎng)狀陣列，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光學(xué)圖像的顯示器件。并已經(jīng)出現(xiàn)了多功能傳感器，可以同時(shí)測(cè)量多種參數(shù)或具有多種功能。(續(xù))

如美國(guó)單片硅多維力傳感器(3個(gè)線速度、3個(gè)離心加速度、3個(gè)角加速度)；溫、氣、濕三功能陶瓷傳感器。數(shù)據(jù)融合技術(shù)是指建立在多個(gè)測(cè)試參數(shù)、多個(gè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合處理的基礎(chǔ)上而實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)融合。多維傳感、智能傳感、光信息傳感等，構(gòu)成復(fù)雜的傳感系統(tǒng)。如航空測(cè)量中的側(cè)視孔徑合成雷達(dá)，就是通過(guò)多個(gè)傳感器在計(jì)算機(jī)中形成虛擬光學(xué)成象系統(tǒng)的一種新型傳感系統(tǒng)。(5)向智能化發(fā)展

隨著微處理器芯片的發(fā)展，已廣泛內(nèi)置在各種傳感器中，再利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能和先進(jìn)信息處理技術(shù)（如信息融合技術(shù)、模糊理論等），使傳感器具有更高級(jí)的智能。傳感器與微處理機(jī)相結(jié)合，使之不僅具有檢測(cè)功能，還具有信息處理、邏輯判斷、自診斷、以及“思維”等人工智能，稱之為傳感器的智能化。5.1智能傳感器的定義

關(guān)于智能傳感器的中、英文稱謂尚未完全統(tǒng)一。英國(guó)人將智能傳感器稱為“IntelligentSensor”；美國(guó)人則習(xí)慣于把智能傳感器稱作“SmartSensor”，直譯就是“靈巧的、聰明的傳感器”。所謂智能傳感器，就是帶微處理器、兼有信息檢測(cè)和信息處理功能的傳感器。智能傳感器的最大特點(diǎn)就是將傳感器檢測(cè)信息的功能與微處理器的信息處理功能有機(jī)地融合在一起。具有類似人工智能的作用。“帶微處理器”包含兩種情況：[1]將傳感器與微處理器集成在一個(gè)芯片上構(gòu)成所謂的單片智能傳感器[2]傳感器能夠配微處理器后者的定義范圍更寬，但二者均屬于智能傳感器的范疇。世界上第一個(gè)智能傳感器是美國(guó)霍尼韋爾（Honeywell）公司在1983年開(kāi)發(fā)的ST3000系列智能壓力傳感器。它具有的多參數(shù)傳感(差壓、靜壓和溫度)與智能化的信號(hào)調(diào)理功能。目前，ST3000系列智能壓力傳感器在全球銷量已突破50萬(wàn)只，深受廣大用戶的青睞。5.2智能傳感器的功能(1)具有自校準(zhǔn)和自診斷功能。智能傳感器不僅能自動(dòng)檢測(cè)各種被測(cè)參數(shù)，還能進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)調(diào)平衡、自動(dòng)校準(zhǔn)，某些智能傳感器還能自標(biāo)定功能。(2)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、邏輯判斷和信息處理等功能，能對(duì)被測(cè)量進(jìn)行信號(hào)調(diào)理或信號(hào)處理（包括對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理、線性化，或?qū)?shù)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償?shù)龋?3)具有組態(tài)功能，使用靈活。在智能傳感器系統(tǒng)中可設(shè)置多種模塊化的硬件和軟件，用戶可通過(guò)微處理器發(fā)出指令，改變智能傳感器的硬件模塊和軟件模塊的組合狀態(tài)，完成不同的測(cè)量功能。(4)具有雙向通信功能，能直接與微處理器(μP)或單片機(jī)(μC)通信。5.3智能傳感器與傳感系統(tǒng)的特點(diǎn)5.3.1高精度智能傳感器采用自調(diào)零、自補(bǔ)償、自校準(zhǔn)等多項(xiàng)新技術(shù)，能達(dá)到高精度指標(biāo)。美國(guó)霍尼韋爾公司：PPT、PPTR系列智能精密壓力傳感器，測(cè)量精度為±0.05％，比傳統(tǒng)壓力傳感器的精度大約提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。(a)PPT系列(b)PPTR系列智能精密壓力傳感器5.3.2寬量程智能傳感器測(cè)量范圍很寬，具有很強(qiáng)的過(guò)載能力。例如，美國(guó)ADI公司：ADXRS300型單片偏航角速度陀螺儀集成電路測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)物體的偏航角速度的范圍是±300°/s。只需并聯(lián)一只設(shè)定電阻，即可將測(cè)量范圍擴(kuò)展到1200°/s。5.3.3多參數(shù)、多功能(1)多路智能溫度控制器Pentium4處理器是Intel公司推出的高性能微處理器。最高主頻目前已達(dá)3.6GHz，它采用了0.13μm制程，集成度高達(dá)5500萬(wàn)～7700萬(wàn)只晶體管，運(yùn)行速度的大幅度提高，其功耗也顯著增加，必須采取更完善的散熱保護(hù)措施。芯片中還有內(nèi)置數(shù)字溫度傳感器。(2)多功能式濕度／溫度／露點(diǎn)智能傳感器系統(tǒng)瑞士Sensirion公司：SHT11/15型高精度、自校準(zhǔn)、多功能式智能傳感器。能同時(shí)測(cè)量相對(duì)濕度、溫度和露點(diǎn)等參數(shù)；兼有數(shù)字濕度計(jì)、溫度計(jì)和露點(diǎn)計(jì)這3種儀表的功能；可廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療儀器、通風(fēng)及空調(diào)設(shè)備等領(lǐng)域。外形尺寸僅為7.62mm(長(zhǎng))×5.08mm(寬)×2.5mm(高)，質(zhì)量只有0.1g，其體積與一個(gè)大火柴頭相近。

SHT11/15型智能傳感器的外形(3)多功能式混濁度/電導(dǎo)/溫度智能傳感器系統(tǒng)美國(guó)霍尼韋爾公司：APMS－10G型帶微處理器和單線接口的智能化混濁度傳感器系統(tǒng)能同時(shí)測(cè)量液體的混濁度、電導(dǎo)和溫度，構(gòu)成多參數(shù)在線檢測(cè)系統(tǒng)，可廣泛用于水質(zhì)凈化，清洗設(shè)備及化工、食品、醫(yī)療衛(wèi)生等部門。外形插座引腳傳感器智能化是一門現(xiàn)代綜合技術(shù)，它把傳感器變換、調(diào)理、采集、處理、存儲(chǔ)、輸出等多種功能集成一體，具有自校準(zhǔn)、自補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)量程、人機(jī)對(duì)話、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集存儲(chǔ)與處理等能力，又具有分析、判斷、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等功能，大大提高了傳感器的測(cè)量精確度和方便性，從而可完成圖像識(shí)別、特征檢測(cè)、多維檢測(cè)等復(fù)雜任務(wù)。智能化傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比有很多特點(diǎn)：A具有判斷和信息處理功能，能對(duì)測(cè)量值進(jìn)行修正、誤差補(bǔ)償，提高測(cè)量精度；B可實(shí)現(xiàn)多傳感器多參數(shù)測(cè)量；C

有自診斷和自校準(zhǔn)功能，提高可靠性；D測(cè)量數(shù)據(jù)可存取，使用方便；E

有數(shù)據(jù)通訊接口，能與微型計(jì)算機(jī)直接通信，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化或遠(yuǎn)程通信；F

具有自能算法及自學(xué)功能。對(duì)外界信息具有檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷、自診斷和自適應(yīng)能力的集成一體化多功能傳感器，這種傳感器具有與主機(jī)互相對(duì)話的功能，可以自行選擇最佳方案，能將已獲得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分割處理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、高速度、高精度傳輸?shù)?。傳感?嵌入式計(jì)算機(jī)智能傳感器智能傳感器是傳感器技術(shù)與大規(guī)模集成電路技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的實(shí)現(xiàn)取決于傳感技術(shù)與半導(dǎo)體集成化工藝水平的提高與發(fā)展。這類傳感器具有多功能、高性能、體積小、適宜大批量生產(chǎn)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，是傳感器重要的發(fā)展方向之一。振動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳感器嵌入式計(jì)算機(jī)智能壓力網(wǎng)絡(luò)傳感器智能傾角傳感器IC總線數(shù)字溫度傳感器聲發(fā)射智能探頭智能傳感器舉例人體傳感器：無(wú)線傳輸健康數(shù)據(jù)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》(2013-08-09）（臺(tái)北國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)）傳感器內(nèi)的軟件可以識(shí)別每一個(gè)頜運(yùn)動(dòng)樣式的指示，然后統(tǒng)計(jì)病人咀嚼、飲水、說(shuō)話、咳嗽或者吸煙的時(shí)間，并保存相關(guān)數(shù)據(jù)。牙齒傳感器的加速計(jì)會(huì)把口腔活動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送到智能手機(jī)上，據(jù)此醫(yī)生能夠了解患者情況。(6)改善傳感器性能

I差動(dòng)技術(shù)是現(xiàn)代傳感器普遍采用的技術(shù)。它的應(yīng)用可顯著減小溫度變化、電源波動(dòng)、外界干擾等對(duì)傳感器精度的影響，抵消共模干擾，減小非線性誤差。采用差動(dòng)技術(shù)，還可提高傳感器靈敏度。II平均技術(shù)

采用平均技術(shù)可產(chǎn)生平均效應(yīng)，其原理是利用若干個(gè)傳感單元同時(shí)感受被測(cè)量，其輸出則是這些單元輸出的平均值，若將每個(gè)單元可能帶來(lái)的誤差δ均可看作隨機(jī)誤差且服從正態(tài)分布，根據(jù)誤差理論，總的誤差將減小為N為傳感單元數(shù)。利用該技術(shù)可使傳感器誤差減小，增大信號(hào)量，即增大傳感器靈敏度。光柵、磁柵、容柵、感應(yīng)同步器等傳感器，由于其本身的工作原理決定有多個(gè)傳感單元參與工作，可取的明顯的誤差平均效果。這是這一類傳感器的固有優(yōu)點(diǎn)。另外，還可對(duì)某些工藝性缺陷造成的誤差起到彌補(bǔ)作用。因此在結(jié)構(gòu)允許的情況下，適當(dāng)增多傳感單元數(shù)，可收到很好的效果。如圓光柵傳感器，若讓全部柵線同時(shí)參與工作，設(shè)計(jì)成全接收形式，誤差平均效應(yīng)就可發(fā)揮出來(lái)。III補(bǔ)償與修正技術(shù)主要針對(duì)兩種情況：(1)針對(duì)傳感器本身特性，找出誤差變化規(guī)律，或測(cè)出其大小和方向，采用適當(dāng)方法加以補(bǔ)償或修正。如傳感器的溫度誤差補(bǔ)償。(2)針對(duì)傳感器工作條件或外界環(huán)境進(jìn)行誤差補(bǔ)償，也是提高傳感器精度的有力措施。如激光式傳感器中，常把激光波長(zhǎng)作為標(biāo)準(zhǔn)尺度，而波長(zhǎng)受溫度、氣壓、溫度的影響，在精度要求較高的情況下，需根據(jù)這些外界環(huán)境情況進(jìn)行誤差修正。本身特性修正、工作條件或外界環(huán)境修正，可通過(guò)硬件或軟件實(shí)現(xiàn)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，許多弱電平、非線性嚴(yán)重的傳感器在高性能放大器和微電腦幫助下大大提高了檢測(cè)精度。IV屏蔽、隔離與干擾抑制

傳感器大都在現(xiàn)場(chǎng)工作，現(xiàn)場(chǎng)的條件往往是難以充分預(yù)料的，有時(shí)極其惡劣。為減小測(cè)量誤差，保證其原有性能，就應(yīng)設(shè)法削弱或消除外界因素對(duì)傳感器的影響。對(duì)于電磁干擾，可采用屏蔽、隔離措施，也可用濾波等方法抑制。對(duì)于如溫度、濕度、機(jī)械振動(dòng)、氣壓、聲壓、輻射、甚至氣流等，可采用相應(yīng)的隔離措施，如隔熱、密封、隔振等，或者在變換成為電量后對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行分離或抑制，減小其影響。V穩(wěn)定性處理

傳感器作為長(zhǎng)期測(cè)量或反復(fù)使用的器件，其穩(wěn)定性非常重要，其重要性甚至超過(guò)精度指標(biāo)，尤其是對(duì)那些很難活無(wú)法定期鑒定的場(chǎng)合。造成傳感器性能不穩(wěn)定的原因：隨著時(shí)間的推移和環(huán)境條件的變化，構(gòu)成傳感器的各種材料與元器件性能將發(fā)生變化。為提高傳感器性能的穩(wěn)定性，應(yīng)對(duì)材料、元器件或傳感器整體進(jìn)行必要的穩(wěn)定性處理。如結(jié)構(gòu)材料的時(shí)效處理、冰冷處理、永磁材料的時(shí)間老化、溫度老化、機(jī)械老化以及交流穩(wěn)磁處理、電氣元件的老化篩選等。在使用傳感器時(shí)，若測(cè)量要求較高時(shí)，必要時(shí)也應(yīng)對(duì)附加的調(diào)整元件、后續(xù)電路的關(guān)鍵元器件進(jìn)行老化處理。三、新型傳感效應(yīng)傳感器的工作原理是建立在各種物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和生物效應(yīng)基礎(chǔ)之上的。1物理效應(yīng)物理效應(yīng)指利用某些物理規(guī)律，使敏感元件或功能材料的物理性質(zhì)在被測(cè)量的作用下引起變化的特性，利用物理效應(yīng)制成的傳感器稱為物理型傳感器。1905年德國(guó)物理學(xué)家愛(ài)因斯坦用光量子學(xué)說(shuō)解釋了光電發(fā)射效應(yīng)，并為此而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1.1光電效應(yīng)當(dāng)光照射到光電材料上，材料發(fā)射電子或者其電導(dǎo)率發(fā)生變化，或者發(fā)生感生電動(dòng)勢(shì)，這種因光照使材料電學(xué)特性發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。根據(jù)光電效應(yīng)可制成不同的光電轉(zhuǎn)換器件，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，具有非接觸、高靈敏度、高精度、抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)。廣泛用于測(cè)距、測(cè)溫、測(cè)速、通信和遙感等。光可以認(rèn)為是由一定能量的粒子（光子）所組成，每個(gè)光子具有的能量正比于光的頻率，光的頻率越高，光子的能量就越大。光電效應(yīng)實(shí)質(zhì)是入射光粒子與物質(zhì)中束縛于晶格的電子或自由電子的相互作用，使電子能態(tài)發(fā)生改變，并且這種變化與光子能量大小有關(guān)，所以光電效應(yīng)是一種波長(zhǎng)選擇性物理效應(yīng)。按照是否發(fā)射電子，光電效應(yīng)分為內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)。(a)外光電效應(yīng)在光照射下，某些材料中的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象叫做外光電效應(yīng)。逸出來(lái)的電子稱為光電子?；谕夤怆娦?yīng)的光電器件有光電管、光電倍增管。愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：

1.光電子能否產(chǎn)生，取決于光子的能量是否大于該物體的表面電子逸出功A。2.υ一定時(shí)，產(chǎn)生的光電流和光強(qiáng)成正比。3.逸出的光電子具有動(dòng)能。光電管光電管是將光強(qiáng)的變化轉(zhuǎn)化為光電流的裝置。包括真空光電管和充氣光電管或稱電子光電管和離子光電管兩類。兩者結(jié)構(gòu)相似。它們由一個(gè)陰極和一個(gè)陽(yáng)極構(gòu)成，并且密封在一只真空光陽(yáng)極光電陰極光窗玻璃管內(nèi)。陰極裝在玻璃管內(nèi)壁上，上涂有光電發(fā)射材料。陽(yáng)極通常用金屬絲彎曲成矩形或圓形，置于玻璃管的中央。(b)內(nèi)光電效應(yīng)光照射到某一物體上，使其導(dǎo)電能力發(fā)生變化的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象幾乎可以在所有的半導(dǎo)體中觀察到，由于該過(guò)程在半導(dǎo)體材料內(nèi)進(jìn)行，所以稱為內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)包括光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)、光子牽引效應(yīng)和光磁電效應(yīng)等。光電導(dǎo)效應(yīng)電極半導(dǎo)體玻璃極板如果在材質(zhì)均勻的光電材料兩端加上一定電壓，當(dāng)光照射到材料上時(shí)，材料吸收光子的能量，通過(guò)本征激發(fā)產(chǎn)生能參與導(dǎo)電的電子空穴對(duì)，這些載流則在元件兩端外加電壓的作用下形成電流，電流大小受光照強(qiáng)度的控制。光生伏特效應(yīng)在光線作用下，物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。如光電池、光敏晶體管等。具有該效應(yīng)的材料有硅、硒、氧化亞銅、硫化鎘、砷化鉀等。與光電導(dǎo)效應(yīng)相反，光生伏特效應(yīng)是少數(shù)載流子過(guò)程。少數(shù)載流子的壽命通常短于多數(shù)載流子的壽命，當(dāng)少數(shù)載流子復(fù)合時(shí)，光生伏特信號(hào)就終止了。由于這個(gè)原因，基于光生伏特效應(yīng)的光探測(cè)器通常比用相同材料制成的光電導(dǎo)探測(cè)器相應(yīng)更快。1.2壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)是一種可逆的物理效應(yīng)，包括正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)，基本轉(zhuǎn)換關(guān)系是力與電學(xué)量之間的轉(zhuǎn)換?；趬弘娦?yīng)所形成的傳感器可以感測(cè)多種物理量和化學(xué)量，隨著壓電材料的開(kāi)發(fā)和研究，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，產(chǎn)生許多新型壓電傳感器，如聲表面波(SurfaceAcousticWave,SAW)傳感器等。正壓電效應(yīng)：某種電介質(zhì)材料，在一定方向受外力作用而變形時(shí)，在表面上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后又重新回到不帶電的狀態(tài)，這時(shí)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。逆壓電效應(yīng)：在電介質(zhì)極化方向施加電場(chǎng)，它會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，去掉外加電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)的變形隨之消失，這時(shí)電能被轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。具有壓電效應(yīng)的電介質(zhì)稱為壓電材料。(1)聲表面波傳感器聲表面波是英國(guó)物理學(xué)家Rayleigh于19世紀(jì)末期在研究地震波的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一種集中在地表面?zhèn)鞑サ穆暡ǎ髞?lái)發(fā)現(xiàn)在任何固體表面都存在這種現(xiàn)象。1965年美國(guó)的White和Voltmov發(fā)明了能在壓電晶體材料表面上激勵(lì)聲表面波的金屬叉指換能器，SAW技術(shù)得到了迅速發(fā)展。近20年來(lái)，基于SAW器件頻率特性與溫度、壓力、加速度、流量和某些氣體成分之間具有確定的關(guān)系，開(kāi)發(fā)了多種新型傳感器，用于檢測(cè)各種物理、化學(xué)參數(shù)。聲表面波是沿彈性體表面?zhèn)鞑サ膹椥圆?，是一種機(jī)械波，通過(guò)叉指換能器激勵(lì)產(chǎn)生，利用壓電材料的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)。由于壓電效應(yīng)具有可逆性，叉指換能器既可作為發(fā)射換能器，用來(lái)激勵(lì)SAW，又可作為接收換能器，用來(lái)接收SAW，因而這類換能器是可逆的。這種周期性的應(yīng)變就產(chǎn)生沿叉指換能器兩側(cè)表面?zhèn)鞑コ鋈サ腟AW，其頻率等于所施加電信號(hào)的頻率。SAW傳感器的關(guān)鍵是SAW諧振器。它由壓電材料基片和沉積在基片上不同功能的叉指換能器所組成。SAW諧振器可用來(lái)測(cè)量各種物理量和化學(xué)量，典型的有SAW溫度、應(yīng)變、壓力、加速度、氣體、流量、濕度傳感器。延遲線型諧振器振子型諧振器IDTIDTIDT反射柵反射柵1.3熱釋電效應(yīng)（Pyroelectriceffect）在某些晶體中，由于溫度變化而引起電極化狀態(tài)改變的現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)，是熱電效應(yīng)中的一種。近年來(lái)，利用熱釋電效應(yīng)為原理研制的紅外光敏器件在軍事偵察、資源探測(cè)、保安防盜、火災(zāi)報(bào)警、溫度檢測(cè)等眾多領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。1.4多普勒效應(yīng)當(dāng)波源與觀測(cè)者之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀測(cè)者所接收到的波的頻率不等于波源振動(dòng)的頻率，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)?？捎糜谖矬w運(yùn)動(dòng)速度的測(cè)量。如雷達(dá)測(cè)量飛機(jī)的速度，微波監(jiān)測(cè)往來(lái)汽車的行駛速度，利用激光測(cè)量流速，通過(guò)觀測(cè)衛(wèi)星發(fā)射電磁波頻率變化判斷衛(wèi)星運(yùn)行情況。多普勒效應(yīng)根據(jù)信號(hào)源不同分為聲多普勒效應(yīng)和光多普勒效應(yīng)兩種。以光波為例，設(shè)光波源的頻率為f0，當(dāng)接收器相對(duì)光源以速度v運(yùn)動(dòng)，在光速為c（c>>v）的情況下，接收器接收到的光波信號(hào)頻率為f，則θ為光傳播方向與接收器相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向之間夾角。利用多普勒效應(yīng)原理研制的激光流速儀是流速測(cè)量技術(shù)的一個(gè)重大進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了非接觸測(cè)量，對(duì)流場(chǎng)無(wú)干擾，測(cè)速范圍大，空間分辨率高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，目前已成為邊界層、非定常流、湍流研究的有力工具。2化學(xué)效應(yīng)化學(xué)效應(yīng)是利用化學(xué)反應(yīng)原理，把無(wú)機(jī)或有機(jī)化學(xué)的物質(zhì)成分、濃度等特性轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的特性。利用化學(xué)效應(yīng)制成的化學(xué)傳感器被廣泛地用于化學(xué)分析等化學(xué)工業(yè)的在線檢測(cè)及環(huán)保檢測(cè)中。2.1吸附效應(yīng)材料表面吸附氣體分子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使材料表面電導(dǎo)率發(fā)生變化的現(xiàn)象。利用該原理制成的傳感器可進(jìn)行氣體的檢測(cè)，主要有氧化物半導(dǎo)體SnO2、ZnO和Fe2O3三大類，用于可燃性氣體檢測(cè)。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，研究開(kāi)發(fā)了一批新型材料，如單一金屬氧化物、復(fù)合金屬氧化物以及混合金屬氧化物用作氣敏材料，大大提高了氣體傳感器的特性和應(yīng)用范圍。吸附效應(yīng)建立在半導(dǎo)體表面理論基礎(chǔ)上。在半導(dǎo)體表面原子性質(zhì)特別活躍，很容易吸附氣體分子。當(dāng)氣體分子的親和能（電勢(shì)能）大于半導(dǎo)體表面的電子逸出功時(shí)，吸附分子將從半導(dǎo)體表面奪取電子而變成負(fù)離子吸附，如氧氣、氧化氮等。N型半導(dǎo)體表面形成負(fù)離子吸附，則表面多數(shù)載流子（導(dǎo)帶電子）濃度減小，電阻增加。P型則反之。若氣體分子的電離能小于半導(dǎo)體表面的電子逸出功時(shí)，氣體供給半導(dǎo)體表面電子，形成正離子吸附，如H2、CO、C2H5OH以及各種碳?xì)浠衔铩．?dāng)N型半導(dǎo)體表面形成正離子吸附時(shí)，則多數(shù)載流子（導(dǎo)帶電子）濃度增加，電阻減小，P型則反之。由此，利用半導(dǎo)體表面電阻變化就可以檢測(cè)出氣體的種類和濃度。利用吸附效應(yīng)還可用于濕度測(cè)量。濕度傳感器依據(jù)水分子的吸附作用，材料表面吸附水分后引起表面電阻率變化，實(shí)現(xiàn)濕度測(cè)量。傳感器由敏感體以及依附的基底、加熱器和信號(hào)引出電極等三部分構(gòu)成。2.2光化學(xué)效應(yīng)利用媒介層與被測(cè)物質(zhì)作用前后物理、化學(xué)性質(zhì)的改變而引起傳播光特性發(fā)生變化的性質(zhì)。光纖化學(xué)傳感器利用光化學(xué)效應(yīng)工作。在測(cè)量中，光纖本身作為傳感媒介，與化學(xué)傳感系統(tǒng)相結(jié)合。如，光纖端部固定有敏感膜，被分析物與化學(xué)傳感試劑的化學(xué)作用引起光學(xué)特性變化，通過(guò)光纖進(jìn)行檢測(cè)。2.3熱化學(xué)效應(yīng)指可燃性氣體在催化氧化過(guò)程中所放熱量會(huì)引起溫度變化的特性，該溫度的變化量與氣體的種類和濃度有關(guān)，通過(guò)測(cè)量溫度的變化量可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的檢測(cè)。這種氣體傳感器的選擇性可由不同的催化劑來(lái)控制。接觸燃燒式傳感器，當(dāng)易燃?xì)怏w接觸這種被催化物覆蓋的傳感器表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生氧化反應(yīng)而燃燒。通過(guò)在鉑電阻線圈上覆蓋一層氧化鋁，然后燒結(jié)成一個(gè)敏感膜。傳感器工作在高溫區(qū)，其目的是使氧化作用加強(qiáng)。氣體燃燒時(shí)釋放出熱量，導(dǎo)致溫度升高，使鉑電阻的阻值發(fā)生變化，通過(guò)電橋測(cè)量電路實(shí)現(xiàn)氣體濃度檢測(cè)。3生物效應(yīng)指生物活性物質(zhì)能識(shí)別某種被測(cè)物質(zhì)，并發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)（物理、化學(xué)變化），產(chǎn)生物理、化學(xué)現(xiàn)象，或產(chǎn)生新的化學(xué)物質(zhì)。利用生物效應(yīng)制成的各種生物傳感器是近年來(lái)發(fā)展很快的一類傳感器，在化學(xué)工業(yè)的監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷、環(huán)保監(jiān)測(cè)等方面都有著廣泛的應(yīng)用前景。生物或生物物質(zhì)是指酶、微生物、抗體等，它們的高分子具有特殊的性質(zhì)，能精確地識(shí)別特定的原子和分子。利用這種單一的識(shí)別能力可判定某種物質(zhì)是否存在，其濃度是多少，再將此信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)就可對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行特定的識(shí)別。3.1酶反應(yīng)酶由蛋白質(zhì)形成，是一種生物催化劑。能對(duì)特定物質(zhì)進(jìn)行催化反應(yīng)，生成或消耗電極活性物質(zhì)（如O2、H2O2、CO2、NH3等）。用電化學(xué)測(cè)量裝置測(cè)定反應(yīng)中電極活性物質(zhì)量的變化，就可得到被測(cè)成分的濃度。酶反應(yīng)的特性與酶的活性、酶膜厚度、PH值和溫度有關(guān)。生物細(xì)胞的復(fù)雜代謝就是由成千上萬(wàn)個(gè)不同的酶控制的，酶的催化效率極高，而且具有高度專一性，即只能對(duì)特定待測(cè)生物量進(jìn)行選擇性催化，并且具有化學(xué)放大作用，利用酶的這種特性可制造出高靈敏度、選擇性好的傳感器，用來(lái)測(cè)定各種糖、氨基酸、酯質(zhì)和無(wú)機(jī)離子等。在醫(yī)療、食品、發(fā)酵工業(yè)和環(huán)境分析等領(lǐng)域獲得多方面的應(yīng)用。葡萄糖傳感器利用葡萄糖氧化反應(yīng)起一種特異催化作用的酶—葡萄糖氧化酶(GOD)，葡萄糖在GOD作用下被氧化，消耗氧氣，生成葡萄糖酸和H2O2，通過(guò)氧的消耗量，或H2O2的生成量，或由葡萄糖酸引起的PH值的變化就可測(cè)量葡萄糖的濃度。3.2微生物反應(yīng)將微生物作為生物催化劑進(jìn)行的反應(yīng)。與酶反應(yīng)的機(jī)理類似，都是利用酶的分子識(shí)別功能和催化功能。每個(gè)微生物細(xì)胞都是一個(gè)極其復(fù)雜的完整生命系統(tǒng)，數(shù)以千計(jì)的酶在系統(tǒng)中高度協(xié)調(diào)地工作，所以微生物可看作是多種酶的綜合，即復(fù)合酶，用微生物代替酶，可獲得具有復(fù)雜功能的生物傳感器。微生物反應(yīng)有好氧反應(yīng)和厭氧反應(yīng)兩大類。好氣性微生物生存在含氧條件下，生長(zhǎng)過(guò)程離不開(kāi)氧，它吸入氧氣而放出二氧化碳，通過(guò)氧電極或二氧化碳電極測(cè)出氧氣或二氧化碳含量，即可得知微生物生理狀態(tài)。把這種微生物傳感器放入含有有機(jī)化合物的試液中，有機(jī)物的濃度會(huì)影響微生物的呼吸狀態(tài)，因此通過(guò)微生物傳感器可對(duì)有機(jī)物的濃度進(jìn)行定量測(cè)試。厭氣性微生物，氧氣的存在會(huì)妨礙它的生長(zhǎng)，可根據(jù)二氧化碳的量或代謝產(chǎn)物量得知其生理狀態(tài)。3.3免疫反應(yīng)一旦病原菌或其它異性蛋白質(zhì)（即抗原）侵入人體，會(huì)在人體內(nèi)產(chǎn)生能識(shí)別抗原并將其從體內(nèi)排除的物質(zhì)（稱為抗體），抗原與抗體結(jié)合形成復(fù)合物的反應(yīng)稱為免疫反應(yīng)，通過(guò)反應(yīng)能將抗原清除?？贵w對(duì)相應(yīng)的抗原具有識(shí)別和結(jié)合的雙重功能，所以抗體能有選擇地域抗原結(jié)合而不與其他物質(zhì)結(jié)合，利用抗體對(duì)抗原的識(shí)別功能和與抗原結(jié)合功能研制的傳感器就是免疫傳感器，臨床上常用來(lái)檢驗(yàn)各種抗原和抗體。四、新型傳感材料任何傳感器都需要選擇恰當(dāng)?shù)牟牧蟻?lái)制作，由于材料科學(xué)的進(jìn)步，人們可制造出各種新型傳感器，所以開(kāi)發(fā)新型功能材料是發(fā)展傳感技術(shù)的關(guān)鍵之一。1半導(dǎo)體敏感材料半導(dǎo)體材料對(duì)很多信息量，如光、熱、壓力、磁場(chǎng)、輻射、濕度、氣體、離子等具有敏感特性，能將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)形式輸出。在多種傳感器制造技術(shù)中，半導(dǎo)體材料的加工技術(shù)發(fā)展很快，易于實(shí)現(xiàn)微型化、多功能化、集成化和智能化，也是目前傳感技術(shù)發(fā)展的方向，所以半導(dǎo)體材料是一種理想的傳感器材料，在傳感技術(shù)領(lǐng)域中占有越來(lái)越重要的地位。以硅為基體的半導(dǎo)體材料是應(yīng)用最廣的半導(dǎo)體材料，包括單晶硅、多晶硅、非晶硅、硅藍(lán)寶石等。硅傳感技術(shù)促進(jìn)和推動(dòng)了傳感技術(shù)的發(fā)展。具有以下特點(diǎn)：(1)很好結(jié)合了硅材料的優(yōu)良力學(xué)性能和電學(xué)性能；(2)制造工藝與微電子集成制造工藝相容，促進(jìn)傳感技術(shù)向小型化、微型化、多功能化、集成化和智能化發(fā)展；(3)功耗低、輕質(zhì)、響應(yīng)快、易批量生產(chǎn)和性價(jià)比高，提高了穩(wěn)定性、可靠性和測(cè)量精度。化合物半導(dǎo)體材料（如GaAs、InSb等）具有耐高溫、抗輻射、電子遷移率等優(yōu)點(diǎn)，先進(jìn)的圖像傳感器常采用該類材料?；衔锇雽?dǎo)體的一個(gè)重要發(fā)展方向是超晶格材料，具有低噪聲高電子遷移率，靈敏度極高，是檢測(cè)極微量的敏感材料，可用來(lái)制成光敏、磁敏、超聲波等敏感元件。2陶瓷敏感材料陶瓷是用高溫?zé)Y(jié)法制成的非金屬無(wú)機(jī)固體材料，它是由晶粒、晶界、氣孔、雜質(zhì)和缺陷構(gòu)成的多晶聚合物。其宏觀性能取決于組成和微觀結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：物理化學(xué)性能穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度較高，耐高溫，耐腐蝕，用途：可制成力敏、壓敏、熱敏、光敏、聲敏、氣敏、濕敏和離子敏等傳感器。陶瓷敏感材料種類繁多，極有發(fā)展?jié)摿?，常用的有半?dǎo)體陶瓷、壓電陶瓷、熱釋電陶瓷、離子導(dǎo)電陶瓷、超導(dǎo)陶瓷和鐵氧體等，其中，半導(dǎo)體陶瓷是傳感器敏感元件應(yīng)用的主要材料。采用化學(xué)、物理及熱性能穩(wěn)定的金屬氧化物燒結(jié)陶瓷制造的。3高分子材料具有應(yīng)用潛力的新型敏感材料。高分子是由一種或幾種簡(jiǎn)單低分子化合物經(jīng)聚合而組成的分子量很大的化合物，其中所含的原子數(shù)可達(dá)數(shù)萬(wàn)，甚至數(shù)十萬(wàn)。主要表現(xiàn)為絕緣性，近年發(fā)現(xiàn)某些高分子材料可處理成具有半導(dǎo)體甚至金屬的特性。用于開(kāi)發(fā)出多種機(jī)械和聲學(xué)以及電化學(xué)、化學(xué)、生物傳感器。控制和改變高分子材料中摻入的添加劑，材料能呈現(xiàn)出多樣的特性。目前，幾乎有一半的化學(xué)和生物傳感器是基于某種高分子材料的。根據(jù)敏感機(jī)理的不同可分為非導(dǎo)電性高分子材料，導(dǎo)電性高分子合成物、高分子電解質(zhì)及聚合高分子電解質(zhì)、導(dǎo)電性合成高分子薄膜、吸附性材料、離子交換性薄膜、選擇性滲透膜、帶有特定識(shí)別區(qū)膜以及光敏高分子材料等。非導(dǎo)電性高分子材料是一種絕緣型材料，絕緣特性可用兩個(gè)重要物理特性來(lái)描述：介電常數(shù)（描述材料在電場(chǎng)中的極化性）和自發(fā)極化強(qiáng)度矢量（在無(wú)電場(chǎng)時(shí)存在）。絕緣材料的極化性可通過(guò)機(jī)械壓力（壓電效應(yīng)）或溫度變化（熱點(diǎn)效應(yīng)）來(lái)改變。如聚偏氟乙烯（PVDF）具有壓電效應(yīng)和熱釋電效應(yīng)，其特點(diǎn)是靈敏度高，壓電常數(shù)比石英高十多倍，溫度分辨率高，機(jī)械強(qiáng)度高，易加工，可制成聲學(xué)傳感器等。PVDFPiezoelectricfilmContactmicrophoneUltrasonic導(dǎo)電性高分子材料是一種電絕緣高分子基體加載一種導(dǎo)電性填充物合成。在合成物中電阻系數(shù)的變化是填充物濃度的函數(shù)，它描述了隨著在兩個(gè)填充材料微粒之間電子導(dǎo)電通道的出現(xiàn)而呈現(xiàn)的導(dǎo)電性。改變填充物容量的環(huán)境效應(yīng)，如由于熱交換引起的溫度變化，由于彈性系數(shù)引起的變形和由于濕度和吸收蒸汽而導(dǎo)致的材料膨脹等，都會(huì)引起電阻系數(shù)的變化。因而采用導(dǎo)電性高分子材料可制備熱敏電阻、壓阻式壓力、觸覺(jué)、濕度和氣體傳感器。光學(xué)敏感高分子材料是一種合成高分子材料。由于高分子材料本身的光學(xué)參數(shù)不受環(huán)境的影響，在其中摻進(jìn)另一種光學(xué)敏感材料，能使之對(duì)光具有敏感效應(yīng)，包括比色、熒光性、發(fā)光性效應(yīng)、光的折射和傳播變化。如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）已廣泛應(yīng)用于光纖傳感器中，用作光波導(dǎo)或覆層；帶各種指示色的高分子化合物可應(yīng)用于離子、氣體、濕度或酶?jìng)鞲衅?。光纖測(cè)量技術(shù)具有分散測(cè)量的能力。對(duì)光纖的測(cè)量值進(jìn)行濾波或輸出處理后，一根光纖整個(gè)長(zhǎng)度均可作為一個(gè)傳感器，可提供優(yōu)于點(diǎn)測(cè)量的斷面測(cè)量。此外，光纖傳感器還具有一些常規(guī)傳感器無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如靈敏度高、響應(yīng)速度快、動(dòng)態(tài)范圍大、防電磁場(chǎng)干擾、超高壓絕緣、無(wú)源性、防燃防爆、適于遠(yuǎn)距離遙測(cè)、多路系統(tǒng)無(wú)地回路“串音”干擾、體積小、機(jī)械強(qiáng)度大、可靈活柔性撓曲、材料資源豐富、成本低等優(yōu)點(diǎn)。4納米材料納米是一個(gè)尺度單位，1納米是十億分之一米（10-9m，nm），約為4倍原子大小。納米材料一般是指尺寸在1-100nm之間的金屬、合金、半導(dǎo)體、氧化物及各種化合物的顆粒及由納米微粒構(gòu)成的納米固體材料。納米材料以原子或分子為起點(diǎn)，可設(shè)計(jì)出更強(qiáng)、更輕、可以自修復(fù)的結(jié)構(gòu)材料。與傳統(tǒng)材料相比，納米材料尺寸小、結(jié)構(gòu)特殊，因此具有許多新的物理化學(xué)效應(yīng)，如小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)，使納米材料成為傳感技術(shù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。如1克納米尺度的微粒，其表面及可達(dá)幾萬(wàn)平方米，由于表面積增大，活性大大增強(qiáng)，利用這一特性，可制成更理想的氣敏傳感器。當(dāng)金屬分割成納米超細(xì)微粒時(shí)，由于對(duì)光的吸收能力大大增強(qiáng)而變成黑體，具有這種特性的材料，可稱為最靈敏的光敏材料。利用納米材料制成傳感器的敏感元件，須嚴(yán)格控制工藝過(guò)程中的工藝條件和工藝方法，材料保證材料一直處于納米量級(jí)，納米材料的優(yōu)異特性才能發(fā)揮出來(lái)。如納米半導(dǎo)體陶瓷氣敏材料納米粉體的制備根據(jù)原材料的形態(tài)，可分為固相法、液相法、氣相法以及涉及三種形態(tài)的復(fù)合相制法。納米粉體再通過(guò)粉體成型、燒結(jié)、裝配等十幾道后序工藝最終制成敏感元件。在生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，利用納米技術(shù)制成的納米傳感器，可深入細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生各種生化反應(yīng)，得到化學(xué)信息和電化學(xué)信息，可對(duì)致病機(jī)理進(jìn)行研究，深化對(duì)生命現(xiàn)象的理解。納米傳感器的誕生將會(huì)極大豐富傳感器的理論，推動(dòng)傳感器的制作水平，拓寬傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。碳納米管基鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管碳納米管獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)為其電子器件應(yīng)用提供了巨大潛力。中國(guó)科學(xué)院物/htmlpaper/20094241433542305943.html理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出一種基于碳納米管的鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器件單元。五、先進(jìn)加工技術(shù)傳感技術(shù)的發(fā)展出了與新效應(yīng)新材料有關(guān)，還與其加工技術(shù)有關(guān)。伴隨著新型傳感器的研究和開(kāi)發(fā)，以及其他相關(guān)科技的發(fā)展，加工技術(shù)特別是微機(jī)械加工技術(shù)得到了前所未有的進(jìn)步。目前，傳感器有逐漸小型化、微型化的趨勢(shì)，以集成電路制造技術(shù)為基礎(chǔ)的微機(jī)械加工技術(shù)可使加工出來(lái)的敏感元件尺寸達(dá)到光的波長(zhǎng)級(jí)，并可大批量生產(chǎn)，從而制造出超小型且價(jià)格便宜的傳感器。如利用微機(jī)械加工技術(shù)制造的硅微傳感器，其敏感尺寸非常微小，典型尺寸在微米級(jí)或亞微米級(jí)，相應(yīng)體積質(zhì)量大幅減少，具有傳統(tǒng)硅傳感器不具備的優(yōu)點(diǎn)。硅微傳感器用于壓力、氣體、濕度等測(cè)量時(shí)，能感受微小被測(cè)量的變化，測(cè)量精度高，可靠性好，具有很好的發(fā)展前景。1薄膜加工技術(shù)在微傳感器中利用各種材料制成薄膜，如多晶硅膜、氮化硅膜、二氧化硅膜、金屬（合金）膜等，有的作為傳感器的敏感膜，有的作為介質(zhì)膜起絕緣層作用，有的作導(dǎo)電膜。在一定基底上，用真空蒸發(fā)、濺射、化學(xué)氣相淀積等工藝技術(shù)，制成金屬、合金、半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體等材料的薄膜，且薄膜厚度在微米級(jí)，該加工技術(shù)稱為薄膜加工技術(shù)。利用該技術(shù)，可制成力敏、光敏、磁敏、氣敏、濕敏、熱敏、化學(xué)敏、生物敏等薄膜敏感元件。(1)真空蒸發(fā)真空蒸發(fā)和濺射屬于物理氣相淀積方法，需在真空中進(jìn)行，主要設(shè)備是真空鍍膜機(jī)，外加鐘罩提供真空環(huán)境。在真空室內(nèi)將待蒸發(fā)（源）材料置于加熱器中加熱，使其分子或原子獲得足夠熱能離開(kāi)原材料，形成蒸汽狀，淀積到基底上，從而形成薄膜。蒸發(fā)所要求的環(huán)境真空度在1.33×10-2Pa以下，這樣，被蒸發(fā)的材料分子才不會(huì)受氣體的碰撞甚至相互發(fā)生反應(yīng)而影響蒸發(fā)效果，蒸發(fā)制備的膜純度很高。在真空室內(nèi)，有一個(gè)高熔點(diǎn)材料鎢絲繞制的螺旋形加熱器，鎢絲上掛著待蒸發(fā)的金屬絲，如金絲。蒸發(fā)成膜的具體方法是使用真空泵把真空室內(nèi)的氣壓抽至1.33×10-2Pa以下，然后對(duì)鎢絲通以大電流，加熱待蒸發(fā)金屬絲，當(dāng)溫度達(dá)到蒸發(fā)溫度1-2千度之間，蒸發(fā)材料表面的原子或分子開(kāi)始蒸發(fā)，離開(kāi)材料表面，由于真空室內(nèi)殘留氣體分子很少，蒸發(fā)原子或分子不經(jīng)碰撞到達(dá)基片，凝結(jié)成膜。(2)濺射成膜濺射是材料表面受到具有一定能量的離子轟擊而發(fā)射原子的現(xiàn)象，其基本原理是利用電場(chǎng)作用（用高電壓，通常在1000V以上）將氣體電離，正離子向陰極方向高速運(yùn)動(dòng)，撞擊陰極表面后，將自己的能量傳遞給處于陰極的濺射材料，使濺射材料的原子或分子逸出，沉淀到陽(yáng)極工作臺(tái)上的基片上，形成薄膜。濺射方式有射頻濺射、等離子濺射和反應(yīng)濺射等多種，其中以射頻濺射應(yīng)用最為廣泛。射頻濺射是用高頻交流電壓進(jìn)行濺射，最大優(yōu)點(diǎn)是能濺射多種材料，如金屬半導(dǎo)體材料，介質(zhì)材料以及各種氮化物、氧化物等薄膜。射頻濺射還具有濺射速度快、膜層致密、純度高、膜與基片附著力強(qiáng)、厚度易于控制等特點(diǎn)。(3)化學(xué)氣相淀積化學(xué)氣相淀積法（ChemicalVaporDeposition,CVD）使含有待淀積物質(zhì)的化合物升華成氣體，與另一種氣體化合物在一個(gè)反應(yīng)室中進(jìn)行反應(yīng)，生成固態(tài)的淀積物質(zhì)，使之淀積在基底上而生成薄膜的方法。這種方法薄膜的生成率和性能取決于淀積時(shí)間、氣體反應(yīng)物的流量、反應(yīng)溫度、基底的表面狀態(tài)和溫度等因素。2光刻技術(shù)光刻技術(shù)是把設(shè)計(jì)好的圖形轉(zhuǎn)換到硅片上的一種技術(shù)。光刻技術(shù)包括紫外線光刻、X射線光刻、電子束光刻和粒子束光刻等。隨著傳感器的微型化要求，光刻操作對(duì)象圖形特征尺寸越來(lái)越小，從而對(duì)光刻分辨率要求越來(lái)越高。當(dāng)前的光刻技術(shù)，采用193nm曝光波長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)大于100nm線寬的圖形。下一代光刻技術(shù)，*157nm曝光，小于50nm線寬圖形。再下一代光刻技術(shù)，**126nm曝光。*德國(guó)的CarlZeiss公司美國(guó)的勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、SVGL公司日本的尼康公司荷蘭的ASML公司**德國(guó)的CarlZeiss公司美國(guó)的勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室光刻技術(shù)——IC產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)0246810mm用AFM機(jī)械刻蝕原理刻寫(xiě)的亞微米尺寸的唐詩(shī)STM技術(shù)在Si(111)面上形成的“中國(guó)”字樣。最鄰近硅原子間的距離為0.4nm。納米量級(jí)結(jié)構(gòu)的制作是納米技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。我國(guó)SPM系統(tǒng)在Au-Pd合金膜表面上機(jī)械刻畫(huà)出的最小線寬為25nm。3腐蝕加工技術(shù)該技術(shù)是形成微型傳感器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一。利用該技術(shù)能制造微型傳感器和微型執(zhí)行器的精密三維結(jié)構(gòu)，且能和集成電路工藝兼容。根據(jù)腐蝕速率是否與硅的晶向有關(guān)，該方法分為各向同性和各向異性兩種。各向同性腐蝕指腐蝕時(shí)在各個(gè)方向上的腐蝕速率相同。各向異性腐蝕表現(xiàn)為各個(gè)方向腐蝕速率不同，它與晶向、摻雜等各種因素有關(guān)?？蓪?duì)硅材料進(jìn)行精細(xì)加工，制作復(fù)雜的敏感元件。根據(jù)腐蝕劑的相態(tài)，腐蝕方法可分為液相、氣相和等離子態(tài)三種。采用液相腐蝕劑的腐蝕方法又稱為濕法腐蝕，而采用氣相和等離子態(tài)腐蝕稱為干法腐蝕，這類腐蝕方法具有很高的分辨率和精度。在加工過(guò)程中，先生長(zhǎng)一層氧化層作為光刻掩膜，(100)硅晶面表面氧化，并覆蓋光敏膠形成圖案，再浸入氫氟酸中，進(jìn)行氧化層腐蝕；然后再將此片放入各向異性的腐蝕液中對(duì)晶面進(jìn)行縱向腐蝕，腐蝕速率依賴于晶向，沿主晶面(100)的腐蝕速率最快，(111)面最慢。腐蝕出腔體的界面為(111)面，與(100)表面夾角為54.74度。4鍵合技術(shù)該技術(shù)是在微機(jī)械加工過(guò)程中將分開(kāi)的部件連接在一起的技術(shù)。鍵合可以通過(guò)聚合物黏合劑、熔化玻璃、固體電解質(zhì)、熔化合金等方法實(shí)現(xiàn)，但這些方法都會(huì)在硅片中產(chǎn)生熱應(yīng)力，不利于器件應(yīng)用。目前采用的技術(shù)主要是靜電鍵合技術(shù)和硅-硅直接鍵合技術(shù)。(1)靜電鍵合技術(shù)

又叫陽(yáng)極鍵合，主要用于硅與玻璃之間的封接，亦可將玻璃與金屬、合金鍵合在一起，不用黏合劑，工藝簡(jiǎn)單，密封性好，強(qiáng)度可靠性高。靜電鍵合機(jī)理是在強(qiáng)大的靜電力作用下，將兩個(gè)被鍵合的表面緊壓在一起，在一定的溫度下使硅與玻璃在界面處接近到分子級(jí)的距離而形成牢固永久性的分子鍵合，使兩個(gè)表面牢固、均勻、密封地結(jié)合在一起。(2)硅-硅鍵合技術(shù)

是將硅片與硅片直接或通過(guò)一層薄膜（如SiO2）進(jìn)行原子鍵合，實(shí)現(xiàn)硅一體化封裝。主要有三個(gè)步驟：(a)對(duì)硅片表面進(jìn)行化學(xué)處理；(b)預(yù)鍵合使兩個(gè)硅片表面接觸；(c)升高溫度使臨近原子間相互反應(yīng)產(chǎn)生共價(jià)鍵并進(jìn)行鍵合。鍵合后，兩個(gè)原子單層的鍵合可以具有與其未鍵合時(shí)相同的電學(xué)性能和力學(xué)性能。采用硅-硅鍵合技術(shù)比靜電鍵合技術(shù)優(yōu)越。利用靜電鍵合技術(shù)可將硅與玻璃等材料封接在一起，因所用材料的熱膨脹系數(shù)不同，當(dāng)溫度降至室溫時(shí)，鍵合面將產(chǎn)生應(yīng)力，影響傳感器和集成電路的性能。利用硅-硅鍵合技術(shù)，獲得硅-硅鍵合界面，兩者材料匹配，熱膨脹系數(shù)和彈性系數(shù)相等，能消除因材料性能失配引起的應(yīng)力；同時(shí)不需要電場(chǎng)，工藝簡(jiǎn)單，鍵合強(qiáng)度高，封裝氣密性好。這都有利于提高傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性。5X射線深層光刻電鑄成型技術(shù)該技術(shù)又稱LIGA，是德國(guó)Karlsruhe研究中心開(kāi)發(fā)出來(lái)的，包括深層同步輻射X射線光刻(Lithography)、微電鑄成型(Electroforming)和熟料鑄模(Micromolding)3個(gè)重要環(huán)節(jié)。LIGA技術(shù)被用來(lái)進(jìn)行高深寬比三維立體加工，被認(rèn)為是進(jìn)行三維微細(xì)加工最有前途的方法，可以加工多種金屬材料，也可加工陶瓷、塑料等非金屬材料。各種微加工技術(shù)比較該技術(shù)基本制作步驟是：(1)用同步輻射X射線光刻技術(shù)光刻出所要求的圖形；(2)利用電鑄方法制作出與光刻膠圖形相反的金屬模具；(3)利用微塑鑄制備各種材料的結(jié)構(gòu)。其關(guān)鍵技術(shù)是深層光刻技術(shù)。一方面需要高強(qiáng)度、平行性很好的光源；另一方面抗蝕劑必須有良好的分辨率、機(jī)械強(qiáng)度、低應(yīng)力，同時(shí)還要與基片黏附性好。六、研究熱點(diǎn)當(dāng)前，新型傳感器和現(xiàn)代傳感技術(shù)的研究熱點(diǎn)主要集中在光傳感器、化學(xué)傳感器、生物醫(yī)學(xué)傳感器、MEMS傳感器以及多傳感器融合技術(shù)等。1光傳感技術(shù)激光的出現(xiàn)和光電子技術(shù)的快速發(fā)展，同時(shí)光子特有的抗電磁干擾性質(zhì)和光學(xué)傳感器具有抗腐蝕、耐高溫等特性，已廣泛用于極端環(huán)境的信息提取、非接觸精密測(cè)量、遠(yuǎn)程控制等。光傳感器件種類眾多，傳感技術(shù)內(nèi)容涵蓋的范圍甚廣。主要有光波干涉?zhèn)鞲衅?、光電傳感器、光纖傳感器、圖像傳感器以及計(jì)量光柵傳感器，隨著器件的發(fā)展和應(yīng)用不斷推廣，已形成了各自相關(guān)的傳感技術(shù)。光電傳感器結(jié)構(gòu)和形式多樣，廣泛應(yīng)用于電子裝置和電子設(shè)備系統(tǒng)中。光纖傳感器具有抗電磁場(chǎng)干擾、高絕緣強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕、質(zhì)輕、柔韌、能與數(shù)字通訊系統(tǒng)兼容等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用：生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制、在線檢測(cè)、故障診斷、安全報(bào)警等。圖像傳感器主要應(yīng)用：航天遙感、天文、醫(yī)療和工業(yè)檢測(cè)儀器目標(biāo)識(shí)別、圖像測(cè)量、偵查等各領(lǐng)域?；诠獠ǜ缮嬖順?gòu)筑的各類干涉系統(tǒng)，是目前超精密測(cè)量中應(yīng)用最多的傳感技術(shù)。計(jì)量光柵傳感器：基于莫爾干涉條紋進(jìn)行精密測(cè)量、定位與控制。應(yīng)用：工業(yè)數(shù)控機(jī)床。高錕(CharlesKuenKao)

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主

*Kao,C.K.,Hockham,G.A.(1966)Dielectric-fibreSurfaceWaveguidesforOpticalFrequencies.ProceedingsoftheInstitutionofElectricalEngineers-London113,p.1151.光纖之父

生于上海書(shū)香世家香港中文大學(xué)第三任校長(zhǎng)

1996年當(dāng)選中科院外籍院士有顆小行星名為“高錕星”能做前所未有的事，我感覺(jué)很滿足愛(ài)光纖更愛(ài)太太，親近家人寧當(dāng)“阿四”2化學(xué)傳感技術(shù)主要用于檢測(cè)物質(zhì)成分?；诜抡鎸W(xué)研制開(kāi)發(fā)的嗅覺(jué)傳感器和味覺(jué)傳感器，能識(shí)別各種氣體成分和氣味。這類對(duì)氣體敏感的氣敏傳感器可廣泛用于環(huán)境污染、食品衛(wèi)生、醫(yī)療、有害氣體、違禁物品的檢測(cè)。3生物醫(yī)學(xué)傳感技術(shù)21世紀(jì)五大醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)之一。是現(xiàn)代生物技術(shù)與微電子學(xué)、化學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)等多學(xué)科交叉結(jié)合的產(chǎn)物。其最新進(jìn)展是由于生物芯片技術(shù)的興起?；谏镄酒纳镝t(yī)學(xué)傳感器，在醫(yī)學(xué)上的臨床診斷、醫(yī)學(xué)工程以及基因工程有著廣泛應(yīng)用前景，是未來(lái)生物醫(yī)學(xué)傳感器發(fā)展的重要方向。4MEMS傳感技術(shù)MEMS(MicroElectroMechanicalsystems)傳感技術(shù)所涉及的技術(shù)學(xué)科包括電子機(jī)械、IC、材料物理化學(xué)、生物、光學(xué)、流體等工程以及封裝技術(shù)。MEMS傳感器已從對(duì)高度復(fù)雜的單個(gè)傳感器的模擬信號(hào)分析，轉(zhuǎn)變?yōu)橛晌⑻幚砥骺刂频膶?duì)傳感器陣列信號(hào)組成的數(shù)字化處理研究。多個(gè)具有不同特性的多個(gè)傳感器陣列與數(shù)據(jù)處理相結(jié)合，即電子鼻，將在工業(yè)、國(guó)防、環(huán)保以及人們生活中得到廣泛應(yīng)用。Thesoftcontactlenslikesensor,withitsMEMSantenna(goldenrings),itsMEMSsensor(silverringclosetotheouteredge),andmicroprocessor.Sensorplacedontheeye,centeredonthecorneawithnoelementsintheline由RoboticsDepartmentattheUniversityofEssex設(shè)計(jì)電池驅(qū)動(dòng)機(jī)械魚(yú)，將大量投入西班牙的Gijon河水質(zhì)監(jiān)控。這些成本達(dá)360,000,000美元的機(jī)械魚(yú)將負(fù)責(zé)測(cè)試水中的溶氧量，檢測(cè)河中的原油泄漏或者其他污染源，預(yù)計(jì)這些數(shù)據(jù)有助于我們理解全球暖化程度以及河水狀態(tài)。http://dces.essex.ac.uk/staff/hhu/jliua/videogal.htm5多傳感器融合技術(shù)近年來(lái)，多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)已成為各相關(guān)學(xué)科研究的一個(gè)熱點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，并且不斷有新的理論和應(yīng)用方法問(wèn)世。因?yàn)椴捎脗鞲衅魅诤霞夹g(shù)，可實(shí)現(xiàn)綜合考慮各傳感器特性、解決相互干擾、優(yōu)點(diǎn)共享，以及提高多傳感器復(fù)合系統(tǒng)的性能、增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)周圍環(huán)境情況的了解和判斷的準(zhǔn)確性。（二）現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)目錄一、傳統(tǒng)檢測(cè)的特點(diǎn)二、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)三、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的含義和特征四、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)中常用的方法一、傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)

檢測(cè)技術(shù)的基本概念利用敏感元件或其它信息獲取手段得到被測(cè)量的信息。檢測(cè)是人類認(rèn)識(shí)自然界、改造自然界的重要途徑。傳統(tǒng)的檢測(cè)儀表或系統(tǒng)由敏感元件、信號(hào)放大與變換單元和顯示裝置等環(huán)節(jié)組成。敏感元件信號(hào)放大與變換顯示裝置被測(cè)參數(shù)敏感元件也稱檢測(cè)元件，其作用是感受被測(cè)參數(shù)并將被測(cè)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成另一種物理量的變化，以便進(jìn)一步進(jìn)行信息的變換和信息的顯示。如銅電阻。由于敏感元件的輸出信息一般都比較小或輸出的信號(hào)通常不能直接被顯示裝置所接受，所以敏感元件的輸出需經(jīng)過(guò)必要的信號(hào)變化和信號(hào)放大，以保證信號(hào)的正常顯示。顯示裝置可以是模擬指針式、數(shù)字式，還可是屏幕式。傳統(tǒng)檢測(cè)的特點(diǎn)被測(cè)變量與待測(cè)變量的統(tǒng)一。敏感元件所感受的被測(cè)變量就是要測(cè)量的量，即用單個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)與之對(duì)應(yīng)的一個(gè)參數(shù)的測(cè)量。被測(cè)變量的大小與傳感器輸出的統(tǒng)一。傳感器的輸出與被測(cè)變量有單值的、確定的函數(shù)關(guān)系，常常是線性關(guān)系，其他環(huán)境參數(shù)對(duì)傳感器的輸出幾乎沒(méi)有影響，或者明確的影響關(guān)系，或可用函數(shù)來(lái)描述。二、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展社會(huì)的日益進(jìn)步現(xiàn)代化生產(chǎn)的規(guī)模越來(lái)越大管理形式和方式趨于多樣性對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量要求越來(lái)越高常規(guī)的檢測(cè)參數(shù)、檢測(cè)手段、檢測(cè)儀表難以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)和生活的需求。一般的單參數(shù)測(cè)量一般的參數(shù)的量值測(cè)量確定性的測(cè)量相關(guān)多參量的綜合自動(dòng)檢測(cè)參數(shù)的狀態(tài)估計(jì)模糊的判斷這些已成為當(dāng)前檢測(cè)領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢(shì)，正受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注，從而形成了各種新的檢測(cè)技術(shù)和新的檢測(cè)方法，這些技術(shù)和方法統(tǒng)稱為現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)。智能化虛擬化網(wǎng)絡(luò)化微型化軟測(cè)量技術(shù)現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)虛擬儀器技術(shù)用PC機(jī)＋儀器板卡代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器用計(jì)算機(jī)軟件代替硬件分析電路三、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的含義和特征現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)是指采用先進(jìn)的傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、建模與推理等技術(shù)實(shí)現(xiàn)用常規(guī)儀表、方法和手段無(wú)法直接獲取的對(duì)待測(cè)參數(shù)的檢測(cè)。1.從待測(cè)參數(shù)的性質(zhì)來(lái)看現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)主要用于非常見(jiàn)的參數(shù)的測(cè)量，對(duì)于這些參數(shù)的測(cè)量目前還沒(méi)有合適的傳感器所對(duì)應(yīng)，難以實(shí)現(xiàn)常規(guī)意義的“一一對(duì)應(yīng)”的測(cè)量；另一種情況是待測(cè)參數(shù)雖然已有傳感器，但測(cè)量誤差比較大，受各種因素的影響較大，不能滿足測(cè)量要求。2.從應(yīng)用的領(lǐng)域(對(duì)象)來(lái)看現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)主要用于復(fù)雜設(shè)備（對(duì)象）、復(fù)雜過(guò)程的影響性能質(zhì)量等方面的綜合性參數(shù)，如高速運(yùn)動(dòng)機(jī)械的故障