淺談傳感器技術(shù)在生產(chǎn)和生活中的研究與應(yīng)用

云南省臨滄高級(jí)技工學(xué)校 施春梅

一、傳感器的研究現(xiàn)狀

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

從20世紀(jì)80年代起，逐步在世界范圍內(nèi)掀起一股“傳感器熱”，各先進(jìn)國(guó)都極為重視傳感技術(shù)和傳感器研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。傳感技術(shù)已成為重要的科技領(lǐng)域，傳感器及其系統(tǒng)生產(chǎn)已成為重要的新興行業(yè)。

二、傳感器的種類

傳感器種類及品種繁多，原理也各式各樣?？梢杂貌煌挠^點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)行分類。

按工作原理，傳感器可分類為：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(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

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(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

按照其用途，傳感器可分為：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、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等。

以其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)，傳感器可分類為：模擬傳感器將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。數(shù)字傳感器將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。膺數(shù)字傳感器將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。

三、傳感器的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的高速發(fā)展，人們生活水平的迅速提高，傳感器技術(shù)越來(lái)越受到普遍的重視，它的應(yīng)用已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。

1.在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的測(cè)量與控制方面的應(yīng)用

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，必須對(duì)溫度、壓力、流量、液位和氣體成分等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工作狀態(tài)的監(jiān)控。診斷生產(chǎn)設(shè)備的各種情況，使生產(chǎn)系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高效益 目前傳感器與微機(jī)、通訊等的結(jié)合滲透，使工業(yè)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化，更具有準(zhǔn)確、效率高等優(yōu)點(diǎn)。

2.傳感器技術(shù)在汽車電控系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著人們生活水平的提高，汽車已逐漸走進(jìn)千家萬(wàn)戶。汽車的安全舒適、低污染、高燃率越來(lái)越受到社會(huì)重視，而傳感器在汽車中相當(dāng)于感官和觸角。只有它才能準(zhǔn)確地采集汽車工作狀態(tài)的信息，提高自動(dòng)化程度。汽車傳感器主要分布在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)和車身控制系統(tǒng)。普通汽車上大約裝有l(wèi)O~2O只傳感器，而高級(jí)豪華車有的使用傳感器多達(dá)300個(gè)。因此傳感器作為汽車電控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它將直接影響到汽車技術(shù)性能的發(fā)揮。

3.傳感器技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用社會(huì)的飛速發(fā)展

醫(yī)學(xué)傳感器作為拾取生命體征信息的五官，它的作用日益顯著。并得到廣泛應(yīng)用。例如，在圖像處理、臨床化學(xué)檢驗(yàn)、生命體征參數(shù)的監(jiān)護(hù)監(jiān)測(cè)、呼吸、神經(jīng)、心血管疾病的診斷與治療等方面，使用傳感器十分普及，現(xiàn)傳感器在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備中已無(wú)所不在。

4.傳感器技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

近年來(lái)．環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。人們迫切希望擁有一種能對(duì)污染物進(jìn)行連續(xù)、快速、在線監(jiān)測(cè)的儀器，傳感器滿足了人們的要求。

5.傳感器技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用

在軍事方面的應(yīng)用傳感器技術(shù)在軍用電子系統(tǒng)的運(yùn)用促進(jìn)了武器、作戰(zhàn)指揮、控制、監(jiān)視和通信方面的智能化。傳感器在遠(yuǎn)方戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視系統(tǒng)、防空系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、導(dǎo)彈系統(tǒng)等方面，都有廣泛的應(yīng)用，是提高軍事戰(zhàn)斗力的重要因素。

6.傳感器技術(shù)在家用電器方面的應(yīng)用

8O年代以來(lái)．隨著以微電子為中心的技術(shù)革命的興起．家用電器正向自動(dòng)化、智能化、節(jié)能、無(wú)環(huán)境污染的方向發(fā)展。自動(dòng)化和智能化的中心就是研制由微電腦和各種傳感器組成的控制系統(tǒng)。隨著人們對(duì)家用電器方便、舒適、安全、節(jié)能的要求的提高，傳感器將越來(lái)越得到顯著應(yīng)用。

四、傳感器的發(fā)展趨向

1.向高精度發(fā)展

隨著自動(dòng)化生產(chǎn)程度的不斷提高，對(duì)傳感器的要求也在不斷提高，必須研制出具有靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動(dòng)化的可靠性。

2.向高可靠性、寬溫度范圍發(fā)展

傳感器的可靠性直接影響到電子設(shè)備的抗干擾等性能，研制高可靠性、寬溫度范圍的傳感器將是永久性的方向。提高溫度范圍歷來(lái)是大課題，大部分傳感器其工作范圍都在-20℃～70℃，在軍用系統(tǒng)中要求工作溫度在-40℃～85℃范圍，而汽車鍋爐等場(chǎng)合要求傳感器的溫度要求更高，因此發(fā)展新興材料(如陶瓷)的傳感器將很有前途。

3.向微型化發(fā)展

各種控制儀器設(shè)備的功能越來(lái)越大，要求各個(gè)部件體積能占位置越小越好，因而傳感器本身體積也是越小越好，這就要求發(fā)展新的材料及加工技術(shù)，目前利用硅材料制作的傳感器體積已經(jīng)很小。而利用激光等各種微細(xì)加工技術(shù)制成的硅加速度傳感器體積非常小、互換性可靠性都較好。

4.向智能化數(shù)字化發(fā)展

隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能，其輸出不再是一個(gè)單一的模擬信號(hào)(如0～10mV)，而是經(jīng)過(guò)微電腦處理好后的數(shù)字信號(hào)，有的甚至帶有控制功能，這就是數(shù)字傳感器。

五、傳感器技術(shù)面臨的桃戰(zhàn)和機(jī)遇

新技術(shù)革命的到來(lái)，世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。因此可以說(shuō)，沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。由此可見(jiàn)，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái)，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。