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新的传感器应该大致包括哪些?

时间:2022-06-29 点击次数:

传感器在科学技术、工业和农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器的要求越来越高,这是传感器技术发展的强大驱动力。现代学习技术的快速进步提供了强有力的支持。


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随着科学技术的发展,传感器也在不断更新和发展。

1、开发新型传感器

新的传感器应该大致包括:使用新的原理,填补传感器的空白,仿生传感器和其他方面。它们是相互关联的。传感器的工作机制是基于各种效果和规律,从而激励人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料,开发具有新原理的新型物理传感器,是开发高性能、多功能、低成本、小型化传感器的重要途径。结构传感器发展较早,目前越来越成熟。结构传感器,一般来说,其结构复杂,体积大,价格高。物理传感器大致相反,有许多有吸引力的优势,而且过去的发展还不够。世界各国都投入了大量的人力和物质资源来加强对物质传感器的研究,使其成为值得注意的发展趋势。其中,利用量子力学效应开发的低灵敏度阈值传感器用于检测微弱信号,是新的发展趋势之一。

2、集成化、多功能化、智能化。

传感器集成包括两个定义。一个是具有相同功能的多个元件的并列化。同一类型的单个传感器元件通过集成过程排列在同一平面上,并排列为一维线性传感器。CCD图像传感器属于这种情况。集成的另一个定义是多功能集成,它将传感器与放大、操作和温度补偿集成到一个设备中。

随着集成技术的发展,各种混合集成和单片集成压力传感器相继出现,其中一些已成为商品。集成压力传感器具有电阻、电容等类型,其中电阻集成传感器发展迅速,应用广泛。

传感器的多功能性也是其发展方向之一。在一个典型的多功能实例中,由美国一所大学传感器研发中心开发的单片硅多维传感器可以同时测量三个线速度、三个离心加速度(角速度)和三个角加速度。主要部件是由四个正确设计的悬臂梁组成的单片硅结构,以及九个正确布置在每个悬臂梁上的阻力敏感部件。多功能不仅可以降低生产成本,减少体积,而且可以有效提高传感器的稳定性、可靠性等性能指标。

将多个不同功能的传感元件集成在一起,不仅可以同时测量多个参数,还可以综合处理和评价这些参数的测量结果,可以反映被测系统的整体状态。从上面可以看出,集成给固态传感器带来了许多新的机会,也是多功能的基础。

传感器与微处理器的结合,使其不仅具有检测功能,而且具有信息处理、逻辑判断、自我诊断、思维等人工智能,称为智能传感器。在半导体集成技术的帮助下,传感器部分和信号预处理电路、输入输出接口、微处理器等在同一芯片上,成为大型集成智能传感器。可以说,智能传感器是传感器技术与大规模集成电路技术相结合的产物,其实现将取决于传感器技术和半导体集成技术水平的提高和发展。这种传感器具有多功能、性能高、体积小、适合大规模生产和使用方便等优点,可以肯定地说,是传感器的重要方向之一。

3、开发新材料。

传感器材料是传感器技术的重要基础,是传感器技术升级的重要支撑。随着材料科学的进步,传感器技术越来越成熟,其种类也越来越多。除了早期使用的半导体材料和陶瓷材料外,导光纤和超导材料的发展为传感器的发展提供了物质基础。例如,根据许多基于硅的半导体材料易于微型化、集成、多功能、智能,半导体光热探测器具有高灵敏度、高精度、非接触特性,发展红外传感器、激光传感器、光纤传感器等现代传感器在敏感材料、陶瓷材料、有机材料发展迅速,可使用不同配方混合原料,再精密部署化学成分,经过高精度成型烧结,获得一种或多种气体识别敏感材料,用于制作新的气体传感器。此外,聚合物有机敏感材料,具有非常敏感的气体。

4、采用新工艺。

在新传感器的发展中,新工艺的采用是不可或缺的。新工艺的含义非常广泛,主要是指与新兴传感器发展密切相关的微加工技术。这种技术,又称微加工技术,是近年来随着集成电路技术的发展而发展起来的。它是一种微电子加工技术,如离子束、电子束、分子束、激光束和化学蚀刻。目前,它越来越多地应用于传感器领域,如溅射、蒸发、等离子体蚀刻、化学气体沉积(CVD)、延伸、扩散、腐蚀、光刻等。到目前为止,国内外已经有大量的传感器使用上述工艺。


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