传感器技术研究

　　【摘要】传感器技术作为一种与现代科学密切相关的新兴学科正得到迅速的发展，并且在许多领域被越来越广泛的利用。本文介绍了传感器的定义、分类等信息。

　　【关键词】传感器技术；发展；分类

　　传感器技术是现代科学的前沿技术，是新技术革命和信息社会的重要技术基础。在现代生活和科学研究中，各种类型的传感器所提供的大量可靠、准确的信息，不仅能代替人的五官功能，而且还能检测到人的五官所不能感受的信息，从而使人类能更好地认识世界和改造世界。目前，传感器技术广泛应用于航空、航天等尖端技术领域及工业、农业等人类日常生活许多方面。传感器在工业部门的应用普及率已被国际社会作为衡量一个国家智能化、数字化、网络化的重要标志。因此，传感器技术作为一种与现代科学密切相关的新兴学科正得到迅速的发展，并且在许多领域被越来越广泛的利用。

　　1.传感器定义

　　传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器一般被认为由敏感元件、转换元件、测量电路三部分组成，有时还需外加辅助电源。传感器可以直接接触被测对象，也可以不接触。通常对传感器设定了许多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适用的，也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是：高灵敏度、抗干扰的稳定性、线性、容易调节、高精度、高可靠性、无迟滞性、工作寿命长、可重复性、抗老化、高响应速率、抗环境影响、互换性、低成本、宽测量范围、小尺寸、重量轻和高强度、宽工作范围等。

　　2.传感技术的发展过程

　　传感技术大体可分3代，第1代是结构型传感器.它利用结构参量变化来感受和转化信号.例如：电阻应变式传感器，它是利用金属材料发生弹性形变时电阻的变化来转化电信号的.第2代传感器是70年代开始发展起来的固体传感器，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固元件构成，是利用材料某些特性制成的.如：利用热电效应、霍尔效应、光敏效应，分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等.70年代后期，随着集成技术、分子合成技术、微电子技术及计算机技术的发展，出现集成传感器.集成传感器包括2种类型：传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化.例如：电荷耦合器件（CCD），集成温度传感器AD590，集成霍尔传感器UGN3501等.这类传感器主要具有成本低、可靠性高、性能好、接口灵活等特点.集成传感器发展非常迅速，现已占传感器市场的2/3左右，它正向着低价格、多功能和系列化方向发展.第3代传感器是80年代刚刚发展起来的智能传感器.所谓智能传感器是指其对外界信

　　息具有一定检测、自诊断、数据处理以及自适应能力，是微型计算机技术与检测技术相结合的产物.80年代智能化测量主要以微处理器为核心，把传感器信号调节电路、微计算机、存贮器及接口集成到一块芯片上，使传感器具有一定的人工智能.90年代智能化测量技术有了进一步的提高，在传感器一级水平实现智能化，使其具有自诊断功能、记忆功能、多参量测量功能以及联网通信功能等.

　　3.传感器的分类

　　按被测参量分类

　　1）机械量参量：如位移传感器，速度传感器等.2）热工参量：如温度传感器、压力传感器、流量传感器.3）物性参量：如pH传感器、氧含量传感器等.

　　按传感器的工作机理分类

　　1）物理传感器：指利用物质的物理现象和效应感知并检测出待测对象信息的器件.它分为2类：结构型传感器（如电容传感器、电感传感器等）；物性型传感器（如光电传感器、压电传感器等）.物理传感器开发早，发展快、品种多、应用广，目前正向集成化、系列化、智能化发展.2）化学传感器：主要是利用化学反应来识别和检测信息的器件.如气敏传感器、湿敏传感器和离子敏传感器.这类传感器很有发展前途，可在环境保护、火灾报警、医疗卫生和家用电器方面有极其广泛的使用.3）生物传感器：是利用生物化学反应的器件，由固定生物体材料和适当转换器件组合成的系统，与化学传感器有密切关系.如味觉传感器，听觉传感器等.该类传感器目前发展还不成熟，尚在研发过程中.

　　按照能量转换分类

　　按照能量转换分为能量转换型传感器和能量控制型传感器.1）能量转化型传感器：主要由能量变换元件构成，不需用外加电源，基于物理效应产生信息，如热敏电阻、光敏电阻等.2）能量控制型传感器：在信息变换过程中，需外加电源供给，如霍尔传感器、电容传感器.

　　按传感器使用材料分类

　　按传感器使用材料分类有：半导体传感器、陶瓷传感器、复合材料传感器、金属材料传感器、高分子材料传感器，超导材料传感器、光纤材料传感器、纳米材料传感器等.

　　按传感器输出信号分类

　　按传感器输出信号分类有：模拟传感器和数字传感器.目前模拟传感器种类远远超过数字传感器.数字传感器直接输出数字量，不需使用A/D转换器，就可与计算机联机，提高系统可靠性和精确度，具有抗干扰能力强，适宜远距离传输等优点，是传感器发展方向之一.这类传感器目前有振弦式传感器和光栅传感器等.