世界传感器技术研究情况

世界传感器技术研究情况
世界传感器技术研究情况

世界传感器技术研究情况

传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础,是现代科技的开路先锋,美国早在80年代就声称世界已进入传感器时代,日本则把传感器技术列为十大技术之创立。日本工商界人士声称“支配了传感器技术就能够支配新时代”。世界技术发达国家对开发传感器技术部十分重视。美、日、英、法、德和独联体等国都把传感器技术列为国家重点开发关键技术之一。美国国家长期安全和经济繁荣至关重要的22项技术中有6项与传感器信息处理技术直接相关。关于保护美国武器系统质量优势至关重要的关键技术,其中8项为无源传感器。美国空军2000年举出15项有助于提高21世纪空军能力关键技术,传感器技术名列第二。日本对开发和利用传感器技术相当重视并列为国家重点发展6大核心技术之一。日本科学技术厅制定的90年代重点科研项目中有70个重点课题,其中有18项是与传感器技术密切相关。美国早在80年代初就成立了国家技术小组(BTG),帮助政府组织和领导各大公司与国家企事业部门的传感器技术开发工作。

传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一,也是当代科学技术发展的一个重要标志,它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱之一。如果说计算机是人类大脑的扩展,那么传感器就是人类五官的延伸,当集成电路、计算机技术飞速发展时,人们才逐步认识信息摄取装置——传感器没有跟上信息技术的发展而惊呼“大脑发达、五官不灵”。传感器开始受到普遍重视,从八十年代起,逐步在世界范围内掀起了一股“传感器热”。美国国防部将传感器技术视为今年20项关键技术之一,日本把传感器技术与计算机、通信、激光半导体、超导并列为6大核心枝术,德国视军用传感器为优先发展技术,英、法等国对传感器的开发投资逐年升级,原苏联军事航天计划中的第五条列有传感器技术。正是由于世界各国普遍重视和投入开发,传感器发展十分迅速,在近十几年来其产量及市场需求年增长率均在10%以上。目前世界上从事传感器研制生产单位已增到5000余家。美国、欧洲、俄罗斯各自从事传感器研究和生产厂家1000余家,日本有800余家。

英特尔公司于当地时间本周三宣布,它已经发明了一种绝缘晶体管的突破性新方法,解决了半导体产业面临的最基本问题之一:在减少电能损耗和发热量的同时使计算机芯片越来越小。

随着半导体厂商在芯片中“塞入”的晶体管越来越多,晶体管就会出现电子泄露的问题。这意味着功能强大的芯片需要更多的电能,缩短了电池使用时间,并造成计算机散发大量热量,使笔记本电脑变得烫手,企业则需要为服务器系统建立昂贵的冷却系统。

英特尔公司称,为了解决这一问题,它已经找到了一种绝缘金属材料,以取代目前晶体管中普遍使用的二氧化硅。二氧化硅在晶体管中的使用已经有三十年的历史了。英特尔公司的技术分析师威罗纳尔说,能耗问题是半导体产业目前遇到的最大难题,我们

的技术是对晶体管的重新设计。

当在芯片上集成的晶体管越来越多时,二氧化硅绝缘层会变得非常薄,使电流能够泄露出去。英特尔公司的解决方案是一种被称为“高K绝缘体”的较厚的金属材料,使晶体管不会发生电流泄露。

为了提高芯片的运算能力,英特尔公司及其竞争对手在芯片中集成的晶体管数目越来越大。例如,1993年推出的奔腾芯片集成了310万个晶体管,奔腾4芯片则集成了5500万个晶体管,英特尔公司在2007年推出的芯片预计将集成10亿个以上的晶体管。

英特尔公司的创始人之一戈登·摩尔在1965年提出了著名的摩尔定律,即芯片上集成的晶体管数量每18个月就会翻一番。今年2月份,他预测说,摩尔定律在未来10年内还会继续生效,但他警告说,为了减少芯片的发热量,必须首先解决电流泄露的问题。

威罗纳尔表示,由于新的绝缘材料与现有的硅栅极不兼容,英特尔公司还将在栅极中使用金属材料。

英特尔公司没有披露新材料的成份。英特尔公司称,它将在2007年使用这种新技术,届时,它还将开始使用0.045微米生产工艺。

MEMS加速度传感器的研究报告

MEMS加速度传感器的研究 摘要:微传感器因其尺寸微小,测量准确度和灵敏度高而广泛应用于工程、医学、生物等各个领域。本次报告中,我们将对MEMS技术在惯性传感器件应用——加速度传感器作为讨论学习的主要内容。本报告选取电容式加速度传感器为例,分别从原理、工艺、检测电路、应用等几个方面展开说明,涉及MEMS电容式加速度传感器的各个方面,较为全面。很多都是自己的理解,因此也易于接受。 关键词:MEMS 加速度传感器检测电路 0 引言 随着微机械系统和微加工技术的发展,微型传感器也随之迅速发展。惯性系统已广泛用于航天、航空、航海和许多民用领域,成为目前各种航行体上应用的一种主要导航设备,能够提供比较精确的姿态与多种导航信息。我们利用惯性敏感元件和初始位置就可以确定载体的动态位置、姿态和速度。而加速度计作为惯性系统的一个核心敏感器件,虽然较陀螺仪发明较晚,但是发展速度很快。各个较大的半导体公司如MOTOROLA和Analog Devices Inc. 等都在MEMS加速度计的研发生产中取得了很大的成就。因此,此次对于MEMS加速度传感器的研究对于了解专业发展前沿和激发自己的学习兴趣都有很大的帮助。 根据原理不同,MEMS加速度传感器可以分为压阻式、压电式、电容式、谐振式和隧穿式等几大类,为了突出重点,对MENS传感器的原理、工艺及应用有个全面的了解,我们在此选择了其中的一种——电容式加速度传感器做深入研究。 1 电容式加速度传感器的原理 1.1 基本原理 电容式传感器是电容值随环境参数变化而发生改变的传感器。根据平板电容器的表达式C=εS/d可知,S和d的变化都会导致电容的变化,因此电容式加速度计的测量原理又可分为变面积式和变间距式,由于变间距式在制造工艺上的优越性,因此当今大部分电容式加速度计都是采用变间距来改变电容进而来测量加速度。电容式加速度传感器的结构示意如图1 所示。

生物传感器的研究现状及应用

生物传感器的研究现状及应用 生物传感器?这个熟悉但又概念模糊的名词最近不断出现在媒体报道上,生物传感器相关的研究项目陆续获得巨额的研究资助,显示出越来越受重视的前景。要掌握生命科学研究的前研信息,争取好的研究课题和资金,你怎能不了解生物传感器? 让我们来看看生物通最近的一些报道: 英国纽卡斯尔大学科学家研发了可用于检测肿瘤蛋白以及耐药性MASA细菌的微型生物传感器。该系统利用一个回旋装置来检测,类似导航系统和气袋的原理。振荡晶片的大小类似于一颗尘埃尺寸,有望可使医生诊断和监测常见类型的肿瘤,获得最佳治疗方案。该装置可以鉴定肿瘤标志物-蛋白以及其它肿瘤细胞产生的丰度不同的生物分子。该小组下一步目标是把检测系统做成一个手持式系统,更加快速方便地检测组织样品。欧共体已经拨款1200万欧元资金给该小组,以使该技术进一步完善。 苏格兰IntermediaryTechnologyInstitutes计划投资1亿2千万英镑发展“生物传感器平台(BiosensorPlatform)”——一种治疗诊断技术。作为将诊断和治疗疾病结合在一起的新兴疗法,能够在诊断的同时,提出适合不同病人的治疗方案,可以降低疾病诊断和医学临床的费用与复杂性,同时具备提供疾病发展和药品疗效成果的能力。目前该技术已被使用在某些乳癌的治疗上,只需在事前做些特殊的测试,即可根据结果决定适合的疗程。这个技术更被医学界视为未来疾病疗程的主流。 来自加州大学洛杉矶分校的研究者使用GeneFluidics开发的新型生物传感器来鉴定引起感染的特定革兰氏阴性菌,该结果表明利用微型电化学传感器芯片已经可以用于人临床样本的细菌检查。GeneFluidics'16-sensor上的芯片包被了UCLA设计的特异的遗传探针。临床样本直接加到芯片上,然后其电化学信号被多通道阅读器获取。根据传感器上信号的变化来判断尿路感染的细菌种类。从样品收集到结果仅需45分钟。比传统方法(需要2天时间)

传感器技术的研究现状

传感器技术综述 Luqingsong@https://www.360docs.net/doc/3015057702.html, 摘要:本文简介了传感器技术的原理、分类和应用,以位移传感器为例概述了传感器技术的研究现状,在此基础上分析了我国传感器技术发展中存在的问题和解决方法,分析了传感器技术的发展方向。 关键词:传感器技术应用研究发展方向 1传感器 传感器是一种检测装置,一般由敏感元件、传感元件和其他辅助件组成,有时也将信号调节也转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器通常可以按照一系列方法进行分类。根据用途分类,传感器常以测别的物理量命名,如位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等;根据工作原理分类,传感器可以依据工作原理进行命名,如振动传感器、磁敏传感器、生物感器等;按输出信号,可分为模拟传感器和数字传感器等;还可按照传感器的制造工艺、构成、作用形式等进行分类。[1] 随着微电子技术、微机械加工技术、光电科学以及当代生物科学等高新技术的推动下,传感器己经从过去单一功能转变为功能多样、科技含量高的新型产品。传感器技术是当前代表国家综合科研水平的重要技术,传感器技术的具体应用是传感器技术转化的重要途径和方法。其所涉及的知识领域非常广泛,研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。 2主要传感技术分类[2][5] 2.1光电传感技术 光电式传感器是以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器,它具有非接触、响应快、性能可靠等卓越特性。随着光电科技的飞速发展,光电传感器己成为光电传感器己成为各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件,并在传感器应用中占据着重要的地位,其中在非接触式测量领域更是扮演者无法替代的角色。光电传感器工作时,光电器件负责将光能(红外辐射、可见光及紫外辐射)信号转换为电学信号。光电器件不仅结构简单、经济性好,且具有响应快、可靠性强等优势,在自动控制、智能化控制等方面应用前景十分广阔。此外,光电传感器除了对光学信号进行测量,还能够对引起光源变化的构件或其它被测量进行

(完整版)传感器的目前现状与发展趋势综述

传感器的目前现状与发展趋势 吴伟 1106032008 材控2班 摘要:传感器是高度自动化系统乃至现代尖端技术必不可少的一个关键组成部分。传感器技术是世界各国竞相发展的高新技术,也是进入21 世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器技术所涉及的知识领域非常广泛,其研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。本文首先介绍了传感器的基本知识和传感器技术的发展历史。之后,综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究状况。最后,展望了现代传感器技术的发展和应用前景。 关键词:传感器技术;传感器;研究现状;趋势 引言 当今社会的发展,是信息化社会的发展。在信息时代,人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理。而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段,是现代科学的中枢神经系统。它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。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置,一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的“大脑”,把通信系统比喻为传递信息的“神经系统”,那么传感器就是感知和获取信息的“感觉器官”。 传感器技术是现代科技的前沿技术,发展迅猛,同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱,许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置。现代传感器技术具有巨大的应用潜力,拥有广泛的开发空间,发展前景十分广阔。 1 传感器的基本知识

1.1 传感器的定义和组成 广义地说,传感器是指将被测量转化为可感知或定量认识的信号的传感器。从狭义方面讲,感受被测量,并按一定规律将其转化为同种或别种性质的输出信号的装置。传感器一般由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源四部分组成,其中敏感元件和转换元件可能合二为一,而有的传感器不需要辅助电源。 1.2 传感器技术的基本特性 在测试过程中,要求传感器能感受到被测量的变化并将其不失真地转换成容易测量的量。被测量有两种形式:一种是稳定的,称为静态信号;一种是随着时间变化的,称为动态信号。由于输入量的状态不同,传感器的输入特性也不同,因此,传感器的基本特性一般用静态特性和动态特性来描述。衡量传感器的静态特性指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和漂移等。影响传感器的动态特性主要是传感器的固有因素,如温度传感器的热惯性等,动态特性还与传感器输入量的变化形式有关。 2 传感器技术的发展历史与回顾 传感器技术是在20世纪的中期才刚刚问世的。在那时,与计算机技术和数字控制技术相比,传感技术的发展都落后于它们,不少先进的成果仍停留在实验研究阶段,并没有投入到实际生产与广泛应用中,转化率比较低。在国外,传感器技术主要是在各国不断发展与提高的工业化浪潮下诞生的,并在早期多用于国家级项目的科研研发以及各国军事技术、航空航天领域的试验研究。然而,随着各国机械工业、电子、计算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发展,以日本和欧美等西方国家为代表的传感器研发及其相关技术产业的发展已在国际市场中逐步占有了重要的份额。 我国从20世纪60年代开始传感技术的研究与开发,经过从“六五”到“九五”的国家攻关,在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面获得长足的进步,初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系,并在数控机床攻关中取得了一批可喜的、为世界瞩目的发明专利与工况监控系统或仪器的成果。但从总体上讲,它还不能适应我国经济与科技的迅速发展,我国不少传感器、信号

气体传感器文献综述

` 气体传感器的发展概况 和发展方向 玛日耶姆·图尔贡 107551600545 Word文档

气体传感器的发展概况和发展方向 【摘要】本文对气体传感器进行分类,介绍了半导体型气体传感器、电阻型气体传感器、非电阻型气体传感器等几种常见气体传感器的特性、总结了这些气体传感器的工作原理,并阐述这几种气体传感器在日常生活及特殊场合中的应用及其选用时的原则。探讨了气体检测仪器在检测对象、检测围和检测方式上向小型化、智能化、多功能化和通用化等方面不断向前发展的方向。 【关键词】气体传感器;特性;应用;发展方向 一、前言 目前,随着人们环保意识的提高,环境问题日益受到政府和社会关注。环境问题变成了重要的民生问题,影响到人民生活幸福感,甚至环境问题严重威胁群众健康。 近年来生态环境污染状况日趋严重,各种工业废水,废气直接排入水体及空气,造成极为严重的环境污染。影响着人们的正常生活和生存发展,并导致环境污染的气体进行处理是十分急迫的问题。随着科学技术的发展,人们生活水平的提高,对气体传感器的需求已有所不同;同时,随着近年酸雨、温室效应、臭氧层破坏、环境污染等,严重影响了人类的健康和生存,这就给气体传感器提出了新的研究课题和增加了新的研究容和难度。检测气体的种类由原来的还原性气体(H2、 C4、 H10、 CH4等)扩展到毒性气体(CO、NO2、 H2S、NO、NH3、 PH3等)以及食品有关的气体(鱼、肉鲜度(CH3)3、醋酸乙脂等)[1]。气体传感器作为气体检测最基础的部分,为了满足这些需求,气体传感器必须具有较高的灵敏度和选择性,重复性和稳定性要好,而且能批量生产,性能价格要高等。 随着人们环保意识的增强以及各国对有毒气体排放和污染物排放方面的严格立法,各种气体传感器正在得到越来越广泛的应用。目前,随着生命科学、人工智能、材料科学等学科的发展,气体传感器的应用领域越来越广泛,在大气监测、食品工业、汽车尾气快速实时测定、有毒气体检测安全检查和航空航天等方面,越来越多地显示出气体传感器的重要作用[2]。 二、气体传感器的发展概况 2.1气体检测仪 气体检测仪是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具,主要是指便携式/手持式气体检测仪。主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类。气体检测的目的是分析各种气体混合物中各组分的含量或其中某一组分的含量。气体检测仪表一般由传感器、信号放大、处理单元、显示单元以及控制单元组成,其中传感器是最关键的部分。 2.2传感器 传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器按其基本效应可分为:物理传感器,化学传感器,生物传感器。按检测对象,化学传感器分为气体传感器、湿度传感器、离子传感器。 物理传感器 传感器生物传感器气体传感器 化学传感器离子传感器 湿度传感器

无线加速度传感器文献综述

无线加速度传感器文献综述 一、研究现状 无线加速度传感器是传感器技术、MEMS技术、微处理器和无线通信技术相结合的产物,由加速度传感器、微处理器、射频收发芯片及电源构成。目前,国内外无线加速度传感器,包括其他类型的无线传感器,按体系结构可分为三大类: (1)COTS( Commercial Off The Shelf)节点,该类节点中的传感器、微处理器、通信模块等使用的都是现成的商用产品。典型代表有美国伯克利大学加州分校(UCB)的MICATelos节点,欧洲传感器研究项目小组开发的EyesIFX节点,中科院研究的GAIN系列也属于该类节点。这种节点除了无线传感器的共同特点外还具有低成本、短周期、技术门槛相对较低等优势,被各高校和研究机构广泛采纳,所以该类型的节点是最多的。 (2)SOC(System On Chip)节点,该类节点只使用一个芯片,就可实现节点的数据采集、控制和通信功能。SOC节点通常都为特定的应用而开发,由于需要芯片设计能力,因此开发门槛较高,成果相对较少。典型代表有Rockwell科学实验室的WINS节点、麻省理工开发的uAMPS-III等。 (3)Smart Dust节点,又称微型节点或尘埃节点。该类节点使用了业界最尖端的技术,体积只有几个平方毫米,通常为军事应用而开发,微型节点的代表为Smart Dust节点和SPEC节点,都由UCB研制。内嵌微处理器是无线加速度传感相比于传统传感器的又一特点,微处理器负责控制传感器进行数据的采集、处理和收发。 二、无线加速度传感器的工作原理 无线加速度传感器实际上就是将以加速度传感器为核心的数据采集模块、微处理器为核心的数据预处理模块、射频芯片为核心的无线传输模块,以及以微电池能量模块集成并封装在一个外壳内的系统。无线加速度传感器工作时,加速度传感器检测加速度信号(模拟信号),然后送入A/D转换器使其转换为数字信号,在作A/D转换之前,一般会设置信号调理电路,用来放大和滤波(如对建筑结构的检测,由于大跨度桥梁等大型建筑结构的自振频率较低,而桥面振动、桥梁负荷冲击等对振动信号的影响又相对较大,因此,在A/D采样之前需对模拟信号作抗混滤波处理,以滤除或降低高频干扰)。A/D的输出传送给微处理器进行预处理并存储数据,得到的预处理加速度数据将送给无线收发模块进行无线传输。最后,接受装置接收并数据传输给PC机作进一步的分析处理与显示。典型的无线加速度传感器节点结构由以下几个部分组成: (1)数据采集模块:用于对检测区域进行数据采集与信号调理。 (2)数据处理模块:微处理器对整个传感器节点的操作进行控制,对数据进行预处理并存储。 (3)无线传输模块:以射频芯片为核心,根据IEEE802.15.4协议进行无线通信,传输控制信息并首发数据信息。 (4)能量模块:为另三大模块提供电源,一般为微电池 三、无线加速度传感器存在的问题

压力传感器研究现状及发展趋势

压力传感器研究现状及发展趋势 传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一,从宇宙开发到海底探秘,从生产的过程控制到现代文明生活,几乎每一项技术都离不开传感器,因此,许多国家对传感器技术的发展十分重视,如日本把传感器技术列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导体和传感器) 之一。在各类传感器中压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低、便于集成化的优点,可广泛用于压力、高度、加速度、液体的流量、流速、液位、压强的测量与控制。除此以外,还广泛应用于水利、地质、气象、化工、医疗卫生等方面。由于该技术是平面工艺与立体加工相结合,又便于集成化,所以可用来制成血压计、风速计、水速计、压力表、电子称以及自动报警装置等。压力传感器已成为各类传感器中技术最成熟、性能最稳定、性价比最高的一类传感器。因此对于从事现代测量与自动控制专业的技术人员必须了解和熟识国内外压力传感器的研究现状和发展趋势。 1 压力传感器的发展历程 现代压力传感器以半导体传感器的发明为标志,而半导体传感器的发展可以分为四个阶段[1 ] : (1) 发明阶段(1945 - 1960 年) :这个阶段主要是以1947 年双极性晶体管的发明为标志。此后,半导体材料的这一特性得到较广泛应用。史密斯(C.S. Smith) 与1945 发现了硅与锗的压阻效应[2 ] ,即当有外力作用于半导体材料时,其电阻将明显发生变化。依据此原理制成的压力传感器是把应变电阻片粘在金属薄膜上,即将力信号转化为

电信号进行测量。此阶段最小尺寸大约为1cm。 (2) 技术发展阶段(1960 - 1970 年) :随着硅扩散技术的发展,技术人员在硅的(001) 或(110) 晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成较薄的硅弹性膜片,称为硅杯[3 ] 。这种形式的硅杯传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性好、成本低、便于集成化的优点,实现了金属- 硅共晶体,为商业化发展提供了可能。 (3) 商业化集成加工阶段(1970 - 1980 年) :在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术,扩散硅传感器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主,发展成为可以自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术[4 ] ,主要有V 形槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化法自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀,数千个硅压力膜可以同时生产,实现了集成化的工厂加工模式,成本进一步降低。 (4) 微机械加工阶段(1980 年- 今) :上世纪末出现的纳米技术,使得微机械加工工艺成为可能。 通过微机械加工工艺可以由计算机控制加工出结构型的压力传感器,其线度可以控制在微米级范围内。利用这一技术可以加工、蚀刻微米级的沟、条、膜,使得压力传感器进入了微米阶段。 2 压力传感器国内外研究现状 从世界范围看压力传感器的发展动向主要有以下几个方向。 2. 1 光纤压力传感器[5 ]

传感器的应用现状及发展趋势-论文2011-11-16

传感器技术的研究应用现状与发展前景 传感器技术作为信息技术的三大基础之一,是当前各发达国家竞相发展的高技术是进入21 世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力,而现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。传感器是信息系统的源头, 在某种程度上是决定系统特性和性能指标的关键部件。本文回顾了传感器技术的发展历史,综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究应用状况,并通过简述当前的应用实例,展望了现代传感器技术的发展和应用前景。 1.引言 传感器是将物理、化学、生物等自然科学和机械、土木、化工等工程技术中的非电信号转换成电信号的换能器。当今社会的发展是信息化社会的发展,在信息时代人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理,而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段,是现代科学的中枢神经系统,它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。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的大脑,把通信系统比喻为传递信息的神经系统,那么传感器就是感知和获取信息的感觉器官。传感器技术是现代科技的前沿技术,发展迅猛,同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱,许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置现代传感器技术具有巨大的应用潜力拥有广泛的开发空间,发展前景十分广阔。 2.传感器的发展历史及分类 2.1传感器技术的发展历史 传感器技术是20世纪的中期才刚刚问世的,在那时与计算机技术和数字控制技术相比,传感技术的发展都落后于它们,不少先进的成果仍停留在实验研究阶段并没有投入到实际生产与广泛应用转化率比较低。在国外,传感器技术主要是在各国不断发展与提高的工业化浪潮下诞生的,并在早期多用于国家级项目

气体传感器文献综述

气体传感器的发展概况 和发展方向 玛日耶姆·图尔贡 107551600545

气体传感器的发展概况和发展方向 【摘要】本文对气体传感器进行分类,介绍了半导体型气体传感器、电阻型气体传感器、非电阻型气体传感器等几种常见气体传感器的特性、总结了这些气体传感器的工作原理,并阐述这几种气体传感器在日常生活及特殊场合中的应用及其选用时的原则。探讨了气体检测仪器在检测对象、检测范围和检测方式上向小型化、智能化、多功能化和通用化等方面不断向前发展的方向。 【关键词】气体传感器;特性;应用;发展方向 一、前言 目前,随着人们环保意识的提高,环境问题日益受到政府和社会关注。环境问题变成了重要的民生问题,影响到人民生活幸福感,甚至环境问题严重威胁群众健康。 近年来生态环境污染状况日趋严重,各种工业废水,废气直接排入水体及空气,造成极为严重的环境污染。影响着人们的正常生活和生存发展,并导致环境污染的气体进行处理是十分急迫的问题。随着科学技术的发展,人们生活水平的提高,对气体传感器的需求已有所不同;同时,随着近年酸雨、温室效应、臭氧层破坏、环境污染等,严重影响了人类的健康和生存,这就给气体传感器提出了新的研究课题和增加了新的研究内容和难度。检测气体的种类由原来的还原性气体(H2、 C4、 H10、 CH4等)扩展到毒性气体(CO、NO2、 H2S、NO、NH3、 PH3等)以及食品有关的气体(鱼、肉鲜度(CH3)3、醋酸乙脂等)[1]。气体传感器作为气体检测最基础的部分,为了满足这些需求,气体传感器必须具有较高的灵敏度和选择性,重复性和稳定性要好,而且能批量生产,性能价格要高等。 随着人们环保意识的增强以及各国对有毒气体排放和污染物排放方面的严格立法,各种气体传感器正在得到越来越广泛的应用。目前,随着生命科学、人工智能、材料科学等学科的发展,气体传感器的应用领域越来越广泛,在大气监测、食品工业、汽车尾气快速实时测定、有毒气体检测安全检查和航空航天等方面,越来越多地显示出气体传感器的重要作用[2]。 二、气体传感器的发展概况 2.1气体检测仪 气体检测仪是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具,主要是指便携式/手持式气体检测仪。主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类。气体检测的目的是分析各种气体混合物中各组分的含量或其中某一组分的含量。气体检测仪表一般由传感器、信号放大、处理单元、显示单元以及控制单元组成,其中传感器是最关键的部分。 2.2传感器 传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器按其基本效应可分为:物理传感器,化学传感器,生物传感器。按检测对象,化学传感器分为气体传感器、湿度传感器、离子传感器。 物理传感器 传感器生物传感器气体传感器 化学传感器离子传感器 湿度传感器

微加速度传感器的研究现状及发展趋势

微加速度传感器的研究现状及发展趋势 摘要:介绍了为加速度传感器的研究现状、基本原理及其分类和发展趋势。重点论述了为加速度传感器的特点和它在民用领域和军用领域的不同应用,并对微加速度传感器领域内一些新的进展进行了讨论,指出了微加速度传感器的发展趋势。 关键词:MEMS 微加速度传感器 应用 发展趋势 Research and Development of Microaccelerometer Abstract:The research situation, the basic principle,classification and its development trend of acceleration sensor are introduced.The characteristics and application in civil areas and military field are discussesed, and some new progress to the micro acceleration sensor field are discussed.The development trend of micro acceleration sensor is proposed. Keywords:MEMS Micro acceleration sensor Applications Development trend 0前言 20世纪40年代初,德国人研制了世界上第一只摆式陀螺加速度计。此后的半个多世纪以来,由于航空、航海和航天领域对惯性测量元件的需求,各种新型加速度计应运而生,其性能和精度也有了很大的完善和提高。 加速度计面世后一直作为最重要的惯性仪表之一,用在惯性导航和惯性制导系统中,与海陆空天运载体的自动驾驶及高技术武器的高精度制导联系在一起受到重视。这时候的加速度计整个都很昂贵,使其他领域对它很少问津。 这种状况直到微机械加速度计(Micro Mechanical Accelerometer,MMA)的问世才发生了改变。随着微机电系统技术的发展,微加速度计制作技术越来越成熟,国内外都将微加速度计开发作为微机电系统产品化的优先项目。微加速度计与通常的加速度计相比,具有很多优点:体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性好等。它可以广泛地运用于航空航天、汽车工业、工业自动化及机器人等领域,具有广阔的应用前景。 当前国内在加速度技术上仍沿用传统的压电技术,精度停留在5×10-5g水平上,而且尺寸偏大,重量偏重,影响我国惯导技术的先进性。近年来国内虽然有多个单位MEMS微加速度计进行了研究,但在精度上仍未取得突破,大体上只能达到10-1g的水平。 1微加速度传感器概述及发展现状 1.1微加速度传感器的工作原理 MEMS加速度传感器是以集成电路工艺和微机械加工工艺为基础,在单晶硅片上制造出来的微机电系统,包括微机械加速度计、微机械陀螺仪和微惯性测量组合(MIMU)。微加速度传感器的工作原理是经典力学中的牛顿定律,其功能是测量运动物体(如车辆、飞机、导弹、舰艇、人造卫星等)的质心运动和姿态运动,进而可以对运动物体实现控制和导航。MEMS微加速度传感器与非MEMS为加速度传感器相比,其体积和价格可减少几个数量级,对国防具有重大战略意义。基于MEMS加速度传感器建低成本、高性能的微型惯性导航系统正在成为当前惯性技术领域的一个研究热点。

气体传感器研究现状

气体传感器研究现状: 1.气相色谱仪 该类仪器可以检N,4co、CO:场等多种气体。测量范围大而且精度很高,但成本较高,目前国内一台这样的仪器要8—9万元。这种仪器的缺点是:体积较大,无法方便携带:工作环境要求很高,无法进行野外探测;测量时要先对气体取样,无法实时探测;功率很大一般达Nzsoow要与计算机相连。这种仪器目前主要应用在实验室内。 2.载体催化原理的甲烷检测仪 载体催化型甲烷检测原理:甲烷和氧气在载体催化元件表面反应,放出反 应热,使元件温度上升,元件的温度增量将会引起元件的电阻增加,通过测量电阻增量就可以测定甲烷浓度。载体催化原理是目前实际应用中性能较为有效和可靠的一种探测可然性气体浓度的一种方法。 20世纪80年代初,世界各产煤国均先后完成了传统光干涉向载体催化型 的过渡。该类仪器以其信号输出易处理、灵敏度高、响应时间短、受湿度和温度影响较小、结构坚固、便于使用、价格低廉等一系列优点成为目前国内外瓦斯检测的主要仪器,这种原理的检测仪,也是当前国内外测量低浓度甲烷使用最普遍最成功的一种。 该类仪器的缺点:测量范围小、易受到高浓度瓦斯和硫化物的中毒以及存 在零点漂移和灵敏度问题。 3.热导原理的甲烷检测仪 热导原理的甲烷检测仪器:通过利用所测气体与空气的热导率差异,得到 与被测气体甲烷浓度相关的电信号,就可以确定甲烷浓度。热导式气体检测仪是将待测气体送入气室,气室中有热敏元件:如铂丝或钨丝,对热敏元件加热到一定温度,当待测气体的导热系数较高时,热量更容易从热敏元件上散发,使其阻值减小,通过惠更斯电桥测量这一阻值变化可得到被测气体的浓度值。 这种检测原理的优点:是热敏元件工作温度低(低于200度),工作电压不高,所以极易制成矿用本质安全型,而且热敏元件为半永久性元件,使用寿命长。 其缺点:是检测低温浓度甲烷时输出信号小,仪器的零点漂移是一个较难克服的问题,同时对低浓度瓦斯反应不准确,且极易受水蒸气(湿度)和二氧化 碳等气体的影响。 4. 光干涉原理的甲烷检测仪 光干涉原理的甲烷检测仪:利用光波在空气和瓦斯中的传播速度不同,产 生的光程差引起干涉条纹的移动来测量甲烷浓度。一束入射光经过适当的光学系统后被分解为两束相干光,一路通过被测气体气室,另一路通过参考气室。由于满足相干条件,两者相遇就会产生干涉条纹。由于待测气体中瓦斯浓度不同,干涉条纹的位置就不同,因此,根据干涉条纹的位置就可以测定瓦斯的浓度。光干涉原理的检测仪于1927年在日本制造成功,目前我国不但可以大批量生产,而且在品种、质量和规格上都处于比较先进的行列。 优点:测量范围广泛,使用寿命长;由于使用的是压力校准法,无需标注 氧气,现场使用方便。 缺点:受氧气和二氧化碳含量的影响,选择性较差:受温度和气压影响易 产生误差等。且目前,把干涉信号进一步变成电信号还有一些困难,因此,光干涉型瓦斯检测仪很少用于瓦斯遥测等方面。

传感器技术发展现状及趋势

传感器技术发展现状及趋势 桂林航天工业学院 课程论文 题目:传感器技术发展现状及趋势 专业:工商企业管理(生产运作与质量管理) 姓名:罗并 学号:20190820Z00102 指导教师:陈少航 2019年 6月12日 传感器技术发展现状及趋势 在信息化社会,几乎没有任何一种科学技术的发展和应用能够离得开传感器和信号探 测技术的支持。生活在信息时代的人们,绝大部分的日常生活与信息资源的开发,采集, 传送和处理息息相关。分析当前信息与技术发展状态,21世纪的先进传感器必须具备小型化,智能化,多功能化和网络化等优良特征。 为了能够与信息时代信息量激增,要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋 势保持一致,对于传感器性能指标(包括精确性,可靠性,灵敏性等)的要求越来越严格; 与此同时,传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程,因此还要求传感器必须配有标 准的输出模式;而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求,所以它们已逐步被 各种不同类型的高性能微型传感器所取代;后者主要由硅材料构成,具有体积小,重量轻,反应快,灵敏度高以及成本低等优点。 目前,几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(CAD) 的模拟式工程化设计转变,从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本,高性能的 新型系统,这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能 够满足科技发展需求的微型化的方向发展。 智能化传感器(Smart Sensor)是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新 型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视,尤其在探测器应用 领域,如分布式实时探测,网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎,产生的影响较大。,智能化传感器具有以下优点: (1)智能化传感器不但能够对信息进行处理,分析和调节,能够对所测的数值及其误 差进行补偿,而且还能够进行逻辑思考和结论判断,能够借助于一览表对非线性信号进行

传感器技术的应用及其发展

传感器技术的应用及其发展 摘要:传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础,传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节,而测试技术与自动控制水平 高低,是衡量一个国家科学技术现代化程度的重要标志。本文列举了传感器技术在当前一些重要领域里的应用,并讲述了其发展趋势。 关键词:传感器技术应用现状发展趋势 一、引言 传感器技术是当今世界令人瞩目,迅速发展的高新技术之一,也是当代科学发展的一个重要标志,与通许技术、计算机技术共同构成21世纪信息产业的三大支柱。如果说计算机是人类大脑的扩展,那么传感器就是人类五官的延伸。因此各发达国家都将传感器技术作为本世纪重点技术加以发展。随着国内工业自动化、信息化和国防现代化的发展,传感器的年需求量持续增长。传感器的应用也越来越广泛、已渗透到各个专业领域。但是目前国内传感器技术的创新和新产品开发能力落后于国内外先进水平,制约了我国工业自动化和信息化技术的发展。 二、传感器介绍 传感器一般由敏感元件、传感元件和其他辅助件组成,有时也将信号调节与转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。传感器通常可以按照一系列方法进行分类。根据输入物理量的分类,传感器常以别测物理量命名,如位移传感器,速度传感器、温度传感器、压力传感器等;根据工作原理分类,传感器常可以依据工作原理进行命名,如应变式、电容式、电感式、热电式、光电传感器等;按输出信号分类,可分为模拟传感器和数字式传感器。输出量为模拟量则称为模拟式,输出量为数字式则称为数字式传感器等等。 三、主要传感器技术分类 传感器技术是当前代表国家综合科研水平的重要技术,传感器技术的具体应用是传感器技术转化的重要途径和方法。加强对传感器技术应用的研究也是了解传感器技术发展现状并对其未来发展进行预测的基础和前提。 3.1 光电传感器技术

国内外传感器技术现状与未来发展趋势

《传感器原理与应用》结课论文国外传感器现状及发展趋势 学院:计算机与信息工程学院 专业:通信工程 班级:13级通信工程 学号: : 指导教师:袁博 学年学期:2016-2017学年第一学期

摘要:传感器技术是现代技术的应用具有巨大的发展潜力,通过传感器技术的应用现状,在未来发展中存在的问题和面临的挑战,传感器技术现状与发展趋势。 关键字:传感器,现状,发展趋势。 正文: 一、传感器的定义和组成 根据国家标准(GB7665—87),传感器(transduer/sensor)的定义是:能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。 这一定义包含了以下几方面的含意:①传感器是测量装置,能完成检测任务:②它的输出旦是某一被测量,可能是物理量.也可能是化学量、生物量等;②它的输出量是某种物理量,这种量要便于传输、转换、处理、显示等,这种量可以是气、光、电物理量,但主要是电物理量;④输出输入有对应关系,且应有一定的精确程度。 关于传感器,我国曾出现过多种名称,如发送器、传送器、变送器等,它们的涵相同或相似。所以近来己逐渐趋向统一,大都使用传感器这一名称了。 但是,在我国还经常有把‘传感器”和“敏感元件”等同使用的情况。当从仪器仪表学科的角度强调是一种感受信号的装置时,称其为。传感器”:而从电子学的角度强调它是一种能感受信号的电子元件时,称其为“敏感元件”。两种

不同的提法在大多数情况下并不矛盾。例如热敏电阻,既可以称其为“温度传感器”,也可以称之为“热敏元件”。但在有些情况下则只能概括地用“传感器”一词来称谓。例如,利用压敏元件作为敏感元件,并具有质量块、弹按和阻尼等结构的加速度传感器,很难用“敏感元件%类的词称谓,而只“传感器”则更为贴切。 传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。 (1)敏感元件:它是直接感受被测量,并输出与被测量成确定关系的某一种量的元件。 是一种气体压力传感器的示意图。膜盒2的下半部与壳体l固接,上半部通过连扦与磁芯 4相连,磁芯4置于两个电感线圈3中,后者接人转换电路5。这里的膜盒就是敏感元件,其外部与大气压力尸。相通,部与被测量压力尸相通。当尸变化时.引起膜盒上半部移动,即输出相应的位移量。 (2)转换元件:敏感元件的输出就是它的输入,它把输入转换成电路参量。在图2—2中,转换元件是可变电感线圈3,它把输入的位移量转换成电感的变化。 (3)转换电路:上述电路参数接入转换电路.便可转换成电量输出。 实际上,有些传感器很简单.有些则较复杂,大多数是开环系统,也有些是带反馈的闭环系统。 最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换元件)组成,它感受被测量时直接输出电量,如热电偶;有些传感器由敏感元件组成,没有转换电路,如压电式加

MEMS传感器的现状及发展前景

毕业设计指导课论文

MEMS传感器的现状及发展前景 摘要:MEMS传感器是随着纳米技术的发展而兴起的新型传感器,具有很多新的特性,相对传统传感器其具有更大的优势。在追求微型化的当代,其具有良好的发展前景,必将受到各个国家越来越多的重视。文章首先介绍了MEMS传感器的分类和典型应用,然后着重对几个传感器进行了介绍,最后对MEMS传感器的发展趋势与发展前景进行了分析。 关键词:MEMS传感器; 加度计; 陀螺仪; 纳米技术; 微机构; 微传感器

Status and Development Prospect of MEMS Sensors Abstract: MEMS sensor is a new type of sensor with the development of nanotechnology. It has many new features, which has a great advantage over traditional sensors. In the pursuit of miniaturization of the contemporary, its good prospects for development, will be subject to more and more attention in various countries. Firstly, the classification and typical application of MEMS sensor are introduced. Then, several sensors are introduced. Finally, the development trend and development prospect of MEMS sensor are analyzed. Key words: MEMS sensor; accelerometer; gyroscope; nanotechnology; micro-mechanism; micro-sensor

航空新型传感器的发展现状分析

航空新型传感器的发展现状分析 微机电系统(Microelectro Mechanical Systems,MEMS)是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。经过几十年的发展,已成为世界瞩目的重大科技领域之一。它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、生物学、医学等多种学科与技术,具有广阔的应用前景。目前,全世界有大约600余家单位从事MEMS的研制和生产工作,已研制出包括微型压力传感器、加速度传感器、微喷墨打印头、数字微镜显示器在内的几百种产品,其中微传感器占相当大的比例。微传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的航空新型传感器。与传统的传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。同时,在微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。本文概述国内外目前已实现的微机械传感器特别是微机械谐振式传感器的类型、工作原理、性 能和发展方向。 微机械压力传感器是最早开始研制的微机械产品,也是微机械技术中最成熟、最早开始产业化的产品。从信号检测方式来看,微机械压力传感器分为压阻式和电容式两类,分别以体微机械加工技术和牺牲层技术为基础制造。从敏感膜结构来看,有圆形、方形、矩形、E形等多种结构。目前,压阻式压力传感器的精度可达 0.05%~0.01%,年稳定性达0.1%/F.S,温度误差为0.0002%,耐压可达几百兆帕,过压保护范围可达传感器量程的20倍以上,并能进行大范围下的全温补偿[1]。现阶段微机械压力传感器的 主要发展方向有以下几个方面。 (1)将敏感元件与信号处理、校准、补偿、微控制器等进行单片集成,研制智能化 的压力传感器。 这一方面,Motorala公司的YoshiiY等人在Transducer'97上报道的单片集成智能压力传感器堪称典范[2]。这种传感器在1个 SOI晶片上集成了压阻式压力传感器、温度传感器、CMOS电路、电压电流调制、8位MCU内核(68H05)、10位模/数转换(A/D)器、8位数模转换(D/A)器,2K字节EPROM、128字节RAM,启动系统ROM和用于数据通信的外围电路接口,其输出特性可以由MCU的软件进行校准和补偿,在相当宽的温度 范围内具有极高的精度和良好的线性。 (2)进一步提高压力传感器的灵敏度,实现低量程的微压传感器[3]。 这种结构以Endevco公司在1977年提出的双岛结构为代表,它可以实现应力集中从而提高了压阻式压力传感器的灵敏度,可实现10kPa以下的微压传感器。1989年复旦大学提出1种梁膜结构来实现应力集中,其结构可看作1个正面的哑铃形梁叠加在平膜

位移传感器的发展现状.doc

《材料工程检测技术》课程作业(二): 位移传感器的发展现状概述 课程: 任课老师: 学院(系): 专业: 学生姓名: 学号:

1 位移传感器 位移是指物体位置对参考点产生的偏移量,是指物体相对于某参考坐标系一点的距离的变化量,它是描述物体空间位置变化的物理量。位移传感器又称为线性传感器,是将位移转换成电量的传感器。位移传感器的发展经历了两个阶段,经典位移传感器阶段和半导体位移传感器阶段。 2 位移传感器的分类 2.1 电位器式 电位器位移传感器分为绕线电位器和非绕线电位器2种:绕线电位器一般由电阻丝烧制在绝缘骨架上,由电刷引出与滑动点电阻对应的输入变化。电刷由待测量位移部分拖动,输出与位移成正比的电阻或电压的变化;常见的非线绕式电位器位移传感器是在绝缘基片上制成各种薄膜元件,如合成膜式、金属膜式、导电塑料和导电玻璃釉电位器等。 2.2 电阻应变式 传感器是由弹性敏感元件和电阻应变片构成,当测量杆随试件产生位移时,弹性敏感元件在感受到测量杆变化而产生变形,其表面产生的应变与测量杆的位移成线性关系。这种传感器具有线性好、分辨率较高、结构简单和使用方便等特点,其位移测量范围较小,通常在0.1um-0.1mm之间,测量精度小于2% ,线性度为0.1%一0.5%。 2.3 电容式 电容传感器通过位移来改变电容两个极板之间的距离,即将位移量转换成电容变化量进行测量的。 它具有功率小、阻抗高、动态特性好、可进行非接触测量等优点;但是电容传感器存在寄生电容和分布电容,会影响测量精度,且常用的变隙式电容传感器存在测量量程小,存在非线性误差等缺点。一般使用极距变化型电容式位移传感器和面积变化型电容式位移传感器。 2.4 电感式 电感式传感器利用电磁感应将被测位移转换成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。

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