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主要特點(diǎn)傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代，而且還可能建立新型工業(yè)，從而成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)基礎(chǔ)上的，已成功應(yīng)用在硅器件上做成硅壓力傳感器。
主要功能常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬：
光敏傳感器——視覺
聲敏傳感器——聽覺
氣敏傳感器——嗅覺
化學(xué)傳感器——味覺
壓敏、溫敏、 傳感器（圖1）
流體傳感器——觸覺
敏感元件的分類：
物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。
化學(xué)類，基于化學(xué)反應(yīng)的原理。
生物類，基于酶、抗體、和激素等分子識別功能。
通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類（還有人曾將敏感元件分46類）。
1)光纖傳感器
光纖傳感器技術(shù)是隨著光導(dǎo)纖維實(shí)用化和光通信技術(shù)的發(fā)展而形成的一門嶄新的技術(shù)。光纖傳感器與傳統(tǒng)的各類傳感器相比有許多特點(diǎn)，如靈敏度高.抗電磁干擾能力強(qiáng)，耐腐蝕，絕緣性好，結(jié)構(gòu)簡單，體積小.耗電少，光路有可撓曲性，以及便于實(shí)現(xiàn)遙測等.
光纖傳感器一般分為兩大類，一類是利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成的傳感器.稱為功能型傳感器;另一類是光纖僅僅起傳輸光波的作用，必須在光纖端面或中間加裝其他敏感元件才能構(gòu)成傳感器，稱為傳光型傳感器。無論哪種傳感器，其工作原理都是利用被測量的變化調(diào)制傳輸光光波的某一參數(shù)，使其隨之變化，然后對已調(diào)制的光信號進(jìn)行檢測，從而得到被測量。
光纖傳感器可以測量多種物理量.目前已經(jīng)實(shí)用的光纖傳感器可測量的物理量達(dá)70多種，因此光纖傳感器具有廣闊的發(fā)展前景.
2)紅外傳感器
紅外傳感器是將輻射能轉(zhuǎn)換為電能的一種傳感器，又稱為紅外探測器.常見的紅外探測器有兩大類，熱探測器和光子探m器.熱探測器是利用人射紅外輻射引起探測器的敏感元件的沮度變化，進(jìn)而使有關(guān)物理參數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化，通過測量有關(guān)物理參數(shù)的變化來確定紅外探測器吸收的紅外輻射.熱探測器的主要優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)波段寬，可以在室沮下工作，使用方便。但是，熱探測器響應(yīng)時(shí)間長，靈敏度較低，一般用于紅外輻射變化緩慢的場合.如光譜儀、測溫儀、紅外攝像等。光子紅外探測器是利用某些半導(dǎo)體材料在紅外輻射的照射下，產(chǎn)生光子效應(yīng)，使材料的電學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，通過測最電學(xué)性質(zhì)的變化，可以確定紅外輻射的強(qiáng)弱。光子探測器的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，響應(yīng)速度快，響應(yīng)頻率高。但一般需在低溫下_L作，探測波段較窄，一般用于側(cè)溫儀、航空掃描儀、熱像儀等。紅外傳感器廣泛用于測溫、成像、成分分析、無損檢測等方面，特別是在軍事上的應(yīng)用更為廣泛，如紅外偵察、紅外雷達(dá)、紅外通信、紅外對抗等。
3)氣敏傳感器
氣敏傳感器是指能將被側(cè)氣體濃度轉(zhuǎn)換為與其成一定關(guān)系的電量輸出的裝置。氣敏傳感器的性能必須滿足下列條件:
(1)能夠檢淵易爆炸氣體的允許濃度、有害氣體的允許濃度和其他基準(zhǔn)設(shè)定濃度.并能及時(shí)給出報(bào)薯、顯示與控制信號;
(2)對被側(cè)氣體以外的共存氣體或物質(zhì)不敏感;
(3)長期穩(wěn)定性好、重復(fù)性好
(4)動(dòng)態(tài)特性好、響應(yīng)迅速;
(5)使用、維護(hù)方便，價(jià)格便宜等。
4)生物傳感器
生物傳感器是利用生物或生物物質(zhì)做成的、用以檢測與識別生物體內(nèi)的化學(xué)成分的傳感器。生物或生物物質(zhì)是指酶、微生物、抗體等，被側(cè)物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)人生物敏感膜，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)(物理、化學(xué)反應(yīng))，通過變換器將其轉(zhuǎn)換成可定量、可傳輸、處理的電信號.按照所用生物活性物質(zhì)的不同，生物傳感器包括酶傳感器、微生物傳感器、免疫傳感器、生物組織傳感器等。酶傳感器具有靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，目前已實(shí)用化的商品達(dá)200種以上，但由于酶的提煉工序復(fù)雜，因而造價(jià)高，性能也不太穩(wěn)定。微生物傳感器與酶傳感器相比，價(jià)格便宜，性能穩(wěn)定，它的缺點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間較長(數(shù)分鐘)，選擇性差，目前微生物傳感器已成功應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測和醫(yī)學(xué)中，如測定水污染程度、診斷尿毒癥和搪尿病等。免疫傳感器的基本原理是免疫反應(yīng)，目前已研制成功的免疫傳感器達(dá)兒十種以上。生物組織傳感器制作簡便，工作壽命長，在許多情況下可取代酶傳感器，但在實(shí)用化中還存在選擇性差、動(dòng)植物材料不易保存等問題。目前生物傳感器的開發(fā)與應(yīng)用正向著多功能化、集成化的方向發(fā)展。半導(dǎo)體生物傳感器是將半導(dǎo)體技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，為生物傳感器的多功能化、小型化、微型化提供了重要的途徑。
5)機(jī)器人傳感器
機(jī)器人傳感器是一種能將機(jī)器人目標(biāo)物特性(或參量)變換為電量輸出的裝置，機(jī)器人通過傳感器實(shí)現(xiàn)類似于人類的知覺作用。機(jī)器人傳感器分為內(nèi)部檢測
傳感器和外界檢測傳感器兩大類。內(nèi)部檢測傳感器是在機(jī)器人中用來感知它自己的狀態(tài)，以調(diào)整和控制機(jī)器人自身行動(dòng)的傳感器。它通常由位置、加速度、速度及JR力傳感器組成。外界檢測傳感器是機(jī)器人用以感受周圍環(huán)境、目標(biāo)物的狀態(tài)特征信息的傳感器.從而使機(jī)器人對環(huán)境有自校正和自適應(yīng)能力。外界槍側(cè)傳感器通常包括觸覺、接近覺、視覺、聽覺、嗅覺、味覺等傳感器。機(jī)器人傳感器是機(jī)器人研究中必不可缺的重要課題，需要有更多的、性能更好的、功能更強(qiáng)的、集成度更高的傳感器來推動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展。
6)智能傳感器
智能傳感器是一種帶有微處理機(jī)的，兼有信息檢測、信息處理、信息記憶、邏輯思維與判斷功能的傳感器。本書第9章將對這種傳感器進(jìn)行詳細(xì)闡述。
3.數(shù)字傳感器
數(shù)字式傳感器是指能把被測(模擬)量直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字徽輸出的傳感器。數(shù)字式傳感器是檢測技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是傳感器技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)重要方向。
數(shù)字式傳感器可分為三類:一是直接以數(shù)宇量形式輸出的傳感器，如絕對編碼器可以將位移鰭直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。二是以脈沖形式愉出的傳感器.如增量編碼器、光柵、磁柵和感應(yīng)同步器可以將位移量轉(zhuǎn)換成一系列計(jì)數(shù)脈沖，再由計(jì)數(shù)系統(tǒng)
所計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)來反映被側(cè)量的值;三是以頻率形式輸出的傳感器，能把被測量換成與之相對應(yīng)的、且便于處理的頻率輸出，因此也叫做頻率式傳感器.數(shù)字式傳感器在機(jī)床數(shù)控、自動(dòng)化和計(jì)量、檢測技術(shù)中得到日益廣泛的應(yīng)用。
傳感器的原理與分類
一、傳感器的定義
國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
二、傳感器的分類
目前對傳感器尚無一個(gè)統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的有如下三種：
1、按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。
2、按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器。
3、按傳感器輸出信號的性質(zhì)分類，可分為：輸出為開關(guān)量(“1”和"0”或“開”和“關(guān)”)的開關(guān)型傳感器;輸出為模擬型傳感器;輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。
關(guān)于傳感器的分類：
1.按被測物理量分：如：力，壓力，位移，溫度，角度傳感器等;
2.按照傳感器的工作原理分：如：應(yīng)變式傳感器、壓電式傳感器、壓阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、光電式傳感器等;
3.按照傳感器轉(zhuǎn)換能量的方式分：
(1)能量轉(zhuǎn)換型：如：壓電式、熱電偶、光電式傳感器等;
(2)能量控制型：如：電阻式、電感式、霍爾式等傳感器以及熱敏電阻、光敏電阻、濕敏電阻等。
4.按照傳感器工作機(jī)理分：
(1)結(jié)構(gòu)型：如：電感式、電容式傳感器等;
(2)物性型：如：壓電式、光電式、各種半導(dǎo)體式傳感器等。
5.按照傳感器輸出信號的形式分：
(1)模擬式：傳感器輸出為模擬電壓量;
(2)數(shù)字式：傳感器輸出為數(shù)字量，如：編碼器式傳感器。
三、傳感器的靜態(tài)特性
傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。
四、傳感器的動(dòng)態(tài)特性
所謂動(dòng)態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)來表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。
五、傳感器的線性度
通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度(非線性誤差)就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線;或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。
六、傳感器的靈敏度
靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí)，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。
七、傳感器的分辨力
分辨力是指傳感器可能感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化超過分辨力時(shí)，其輸出才會發(fā)生變化。
通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。
八、電阻式傳感器
電阻式傳感器是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。
九、電阻應(yīng)變式傳感器
傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高(通常是絲式、箔式的幾十倍)、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。
十、壓阻式傳感器
壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。用作壓阻式傳感器的基片(或稱膜片)材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。
十一、熱電阻傳感器
熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。在溫度檢測精度要求比較高的場合，這種傳感器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。用于測量-200℃～+500℃范圍內(nèi)的溫度。
十二、傳感器的遲滯特性
遲滯特性表征傳感器在正向(輸入量增大)和反向(輸入量減小)行程間輸出-一輸入特性曲線不一致的程度，通常用這兩條曲線之間的最大差值△MAX與滿量程輸出F·S的百分比表示。遲滯可由傳感器內(nèi)部元件存在能量的吸收造成。
傳感器的定義和分類
一、傳感器的定義
信息處理技術(shù)取得的進(jìn)展以及微處理器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件，作為系統(tǒng)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)組成，其重要性變得越來越明顯。最廣義地來說，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的器件。國際電工委員會(IEC: International Electrotechnical Committee)的定義為：“傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量的信號”。按照Gopel 等的說法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字)能力的傳感器”。傳感器是傳感器系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它是被測量信號輸入的第一道關(guān)口。傳感器系統(tǒng)的原則框圖示于圖1-1，進(jìn)入傳感器的信號幅度是很小的，而且混雜有干擾信號和噪聲。為了方便隨后的處理過程，首先要將信號整形成具有最佳特性的波形，有時(shí)還需要將信號線性化，該工作是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電路完成的。在某些情況下，這些電路的一部分是和傳感器部件直接相鄰的。成形后的信號隨后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸入到微處理器。德國和俄羅斯學(xué)者認(rèn)為傳感器應(yīng)是由二部分組成的，即直接感知被測量信號的敏感元件部分和初始處理信號的電路部分。按這種理解，傳感器還包含了信號成形器的電路部分。傳感器系統(tǒng)的性能主要取決于傳感器，傳感器把某種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。有兩類傳感器：有源的和無源的。有源傳感器能將一種能量形式直接轉(zhuǎn)變成另一種，不需要外接的能源或激勵(lì)源有源(a)和(b)傳感器的信號流程無源傳感器不能直接轉(zhuǎn)換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵(lì)能傳感器承擔(dān)將某個(gè)對象或過程的特定特性轉(zhuǎn)換成數(shù)量的工作。其“對象”可以是固體、液體或氣體，而它們的狀態(tài)可以是靜態(tài)的，也可以是動(dòng)態(tài)(即過程)的。對象特性被轉(zhuǎn)換量化后可以通過多種方式檢測。對象的特性可以是物理性質(zhì)的，也可以是化學(xué)性質(zhì)的。按照其工作原理，傳感器將對象特性或狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成可測定的電學(xué)量，然后將此電信號分離出來，送入傳感器系統(tǒng)加以評測或標(biāo)示。各種物理效應(yīng)和工作機(jī)理被用于制作不同功能的傳感器。傳感器可以直接接觸被
測量對象，也可以不接觸。用于傳感器的工作機(jī)制和效應(yīng)類型不斷增加，其包含的處理過程日益完善。
常將傳感器的功能與人類5 大感覺器官相比擬：
光敏傳感器——視覺 聲敏傳感器——聽覺
氣敏傳感器——嗅覺 化學(xué)傳感器——味覺
壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺
與當(dāng)代的傳感器相比，人類的感覺能力好得多，但也有一些傳感器比人的感覺功能優(yōu)越，例如人類沒有能力感知紫外或紅外線輻射，感覺不到電磁場、無色無味
的氣體等。
對傳感器設(shè)定了許多技術(shù)要求，有一些是對所有類型傳感器都適用的，也有只對特定類型傳感器適用的特殊要求。針對傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)在不同場合均需
要的基本要求是：
高靈敏度抗干擾的穩(wěn)定性(對噪聲不敏感)線性容易調(diào)節(jié)(校準(zhǔn)簡易)
高精度高可靠性無遲滯性工作壽命長(耐用性)
可重復(fù)性抗老化高響應(yīng)速率抗環(huán)境影響(熱、振動(dòng)、酸、堿、空氣、水、塵埃)的能力
選擇性安全性(傳感器應(yīng)是無污染的)互換性低成本寬測量范圍小尺寸、重量輕和高強(qiáng)度寬工作溫度范圍傳感器的定義和分類
二、傳感器的分類
可以用不同的觀點(diǎn)對傳感器進(jìn)行分類：它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng))；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。
根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類
傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換
成電信號。
化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。
有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的。化學(xué)傳感器技術(shù)問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價(jià)格問題等，解決了這類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會有巨大增長。
常見傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和工作原理列于表1.1。
按照其用途，傳感器可分類為：
壓力敏和力敏傳感器，位置傳感器，液面?zhèn)鞲衅?，能耗傳感器，速度傳感器，熱敏傳感器?加速度傳感器，射線輻射傳感器，振動(dòng)傳感器，敏傳感器，磁敏傳感器，敏傳感器，真空度傳感器，物傳感器等。
以其輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為：
模擬傳感器——將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。
數(shù)字傳感器——將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。
膺數(shù)字傳感器——將被測量的信號量轉(zhuǎn)換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。開關(guān)傳感器——當(dāng)一個(gè)被測量的信號達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號。
在外界因素的作用下，所有材料都會作出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)。它們中的那些對外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用來制作傳感器的敏感元件。從所應(yīng)用的材料觀點(diǎn)出發(fā)可將傳感器分成下列幾類：
(1)按照其所用材料的類別分金屬 聚合物 陶瓷 混合物
(2)按材料的物理性質(zhì)分 導(dǎo)體 絕緣體 半導(dǎo)體 磁性材料
(3)按材料的晶體結(jié)構(gòu)分單晶 多晶 非晶材料與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開發(fā)工作，可以歸納為下述三個(gè)方向：
(1)在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)，然后使它們能在傳感器技術(shù)中得到實(shí)際使用。
(2)探索新的材料，應(yīng)用那些已知的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)來改進(jìn)傳感器技術(shù)。
(3)在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和反應(yīng)，并在傳感器技術(shù)中加以具體實(shí)施。
現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進(jìn)展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開發(fā)強(qiáng)度。傳感器開發(fā)的基本趨勢是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。表1.2中給出了一些可用于傳感器技術(shù)的、能夠轉(zhuǎn)換能量形式的材料。
按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為：
集成傳感器 薄膜傳感器 厚膜傳感器 陶瓷傳感器集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。
使用混合工藝時(shí)，同樣可將部分電路制造在此基板上。
厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3 制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。
陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產(chǎn)。完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后，已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結(jié)。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性，在某些方面,可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。
每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低，以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。
傳感器技術(shù)特點(diǎn)
中國傳感器產(chǎn)業(yè)正處于由傳統(tǒng)型向新型傳感器發(fā)展的關(guān)鍵階段，它體現(xiàn)了新型傳感器向微型化、多功能化、數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的總趨勢。傳感器技術(shù)歷經(jīng)了多年的發(fā)展，其技術(shù)的發(fā)展大體可分三代：
第一代是結(jié)構(gòu)型傳感器，它利用結(jié)構(gòu)參量變化來感受和轉(zhuǎn)化信號。
第二代是上70年代發(fā)展起來的固體型傳感器，這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構(gòu)成，是利用材料某些特性制成。如：利用熱電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、光敏效應(yīng)，分別制成熱電偶傳感器、霍爾傳感器、光敏傳感器。
第三代傳感器是以后剛剛發(fā)展起來的智能型傳感器，是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與檢測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，使傳感器具有一定的人工智能。
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