传感器技术的发展

传感器技术的发展

摘要：本文从传感器的发展历史、应用现状、以及发展趋势等三方面介绍了传感器的发展。主要介绍了目前应用广泛的汽车行业中的传感器的应用、电子鼻和电子舌等传感器在味觉、嗅觉、触觉等的应用，以及生物领域中传感器的应用。

关键词：传感器功能电子系统生物传感器微生物电子产品

The development of sensor technology

Abstract: This paper introduces the development of the sensor from the sensor development history, application status and development trend of three aspects, etc.. This paper introduces the application of the sensor is widely used in the automobile industry, the application of electronic tongue and nose, taste, olfactory, tactile sensors in the sensor, and the application in the field of biology.

Keywords: sensor functions in electronic systems for the microbial biosensor electronic products

传感器是一种能将物理量、化学量、生物量等转换成电信号的器件，是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。输出信号有不同形式，如电压、电流、频率、脉冲等，能满足信息传输、处理、记录、显示、控制要求，是自动检测系统和自动控制系统

中不可缺少的元件。

一、传感技术的发展史

传感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，他与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱之一。传感器开始受到普遍重视，从80年代起，逐步在世界范围内掀起了一股“传感器热”。美国国防部曾把传感器技术视为22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大核心技术，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”。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。正是由于世界各国的普遍重视的投入开发，传感器发展十分迅速，在近几十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至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[1]。

传感器.不像计算机这么大型复杂的东西.那样的话人们会就清楚的记录它的历史了温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。根据美国仪器学会的调查，1990年，温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初伽利略发明温度计开始，人们开始利用温度进行测量。真正把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的，这就是后来的热电偶传感器。五十年以后，另一位德国人西门子发明了铂电阻温度计。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。

二、传感器的应用

应用领域除军事外，已适用于自动化技术、机器人、海洋监视、地震观测、建筑、空中交通管制、医学诊断、遥感技术等方面。

1、汽车领域

随着汽车的逐渐普及，人们对汽车安全性能、舒适性能的要求已经越来越高，很多国家甚至制定相关标准来对此进行规范化管理。为了帮助客户提升汽车产品的竞争力，各个传感器厂商在技术发展上特别用心，除了继续走智能化、集成化以及小型化路线以外，传感器创新的应用模式也不断涌现。

1.1 SP35胎压传感器

英飞凌去年年底在Convergence2006展会上推出了SP35胎压传感器，这是第一款将TPMS模块所有功能融入单一封装的器件。这个高度集成的器件安装在印刷电路板(PCB)上，与电池和天线一起组成一个完整的TPMS模块，使汽车行业供应商可以经济有效地满足美国安全法规的要求。该独立封装器件集成了带有8位微控制器的微机电系统(MEMS)压力、加速和温度传感器，TPMS模块和电子控制单元之间通过调幅/调频(AM/FM)、射频(RF)发送器和低频(LF)接收器进行无线通信。MCU芯片还带有存储器、电池电压监测器和高级功率控制单元。通过去除TPMS模块中的独立通信芯片，SP35使模块设计复杂度和成本降低了大约10%。

与英飞凌SP35的单片TPMS解决方案相呼应，飞思卡尔的8针脚胎压监测传感器MPXY8020A也是一款高集成度产品。它由一个变容压力传感器元件、一个温度传感元件和一个界面电路(具有唤醒功能)组成，所有这三个元件都在单块芯片中。MPXY8020A可与遥控车门开关(RKE)系统结合使用，提供一个高度集成的低成本系统。

1.2 MEMS

MEMS是面向汽车安全应用的传感器技术的一个亮点。专家最新提出一个汽车“黑匣子”的概念，该“黑匣子”用以监控汽车的速度、安全带的使用状况以及由于汽车急转弯、急刹车、行驶不稳定、异常减速和不安全倒车等原因造成的超重力行驶，为驾驶者提供指导和预警帮助。这些系统配有加速感应器和回转感应器，采用MEMS技术以减小器件尺寸和成本，并获得了市场的认可。

1.3 ViSe智能图像传感器

在高端的汽车中，人们常常会使用智能图像传感器来辅助驾驶。由于该传感器价格昂贵，一直未能普及，但是就在近日，瑞士CSEM公司宣称其利用ViSe智能图像传感器设计的实时视觉系统，能把汽车视觉系统的成本从数千美元降低到数百美元。CSEM采用了双芯片解决方案，即该公司专有的视觉传感器搭配ADI公司并不昂贵的BlackfinDSP。CSEM正计划下一步把一个专有DSP芯片和其图像芯片集成在一起，提供单芯片解决方案。

1.4超声波传感器

面向倒车系统应用的传感器技术也是目前的热门之一。Murata推出了一系列超声波传感器产品用于倒车系统。以其MA40MF14-5B为例，该产品不仅具有小体积、防水、窄范围检测、响铃时间短等特点，最特别之处为该产品采用了110°×50°的不对称光栅，以提高检测的准确性，避免误操作。

1.5电池IVT传感器

作为汽车的核心技术，发动机控制系统和底盘控制系统对传感器的要求一直以高精度与高可靠性为主。这类传感器技术已经非常成熟，其市场也主要以北美和欧洲为主。在这个应用领域内，为了进一步提升汽车的附加价值，传感器厂商在精准处下了不少功夫，如利用先进传感器提升电池的使用效率等。

以德尔福公司新近推出的电池IVT传感器为例，由于车载电子设备越来越多，使为其提供电力的电池和交流电机工作负荷不断增大，因此对电池充电状态(SOC)进行准确计算以确保电池发挥最佳性能的重要性也日益突出。德尔福的电池IVT传感器可帮助电池达到最佳性