传感器的发展动向

2021-09-30 11:26

当前,传感器技术的主要发展动向,一是开展基础研究,发现新现象,开发传感器的新材 料和新工艺;二是实现传感器的集成化与智能化。

 1.发现新现象

  利用物理现象、化学反应和生物效应是各种传感器工作的基本原理,所以发现新现象与新 效应是发展传感器技术的重要的工作,是研究新型传感器的重要基础,其意义极为深远。例 如,日本夏普公司利用超导技术研制成功高温超导磁传感器,是传感器技术的重大突破,其灵 敏度比霍尔器件高,仅次于超导量子干涉器件。而其制造工艺远比超导量子干涉器件简单,它 可用于磁成像技术,具有广泛推广价值。

  2. 开发新材料

  传感器材料是传感器技术的重要基础,由于材料科学的进步,人们在制造时,可任意控制 它们的成分,从而设计制造出用于各种传感器的功能材料。例如,半导体氧化物可以制造各种气体传感器,而陶瓷传感器工作温度远高于半导体,光导纤维的应用是传感器材料的重大突 破,用它研制的传感器与传统的相比有突出的特点。有机材料作为传感器材料的研究,引起国 内外学者的极大兴趣。

  3. 采用微细加工技术

  半导体技术中的加工方法,如氧化、光刻、扩散、沉积、平面电子工艺、各向异性腐蚀以 及蒸镀、溅射薄膜工艺都可用于传感器制造,因而制造出各式各样的新型传感器。例如,利用 半导体技术制造出压阻式传感器,利用薄膜工艺制造出快速响应的气敏、湿敏传感器,日本横 河公司利用各项异性腐蚀技术进行高精度三维加工,在硅片上构成孔、沟棱锥、半球等,制作 出全硅谐振式压力传感器。

  4. 研究多功能集成传感器

  日本丰田研究所开发出同时检测Na+. K*和H*等多离子传感器。这种传感器的芯片尺寸 为2.5 mm *0. 5 mm,仅用一滴血液即可同时快速检测出其中Na \ K*、的浓度,适用于 医院临床,使用非常方便。

  催化金属栅与MOSFET相结合的气体传感器已广泛用于检测氧、氨、乙醇、乙烯和一氧 化碳等。

  我国某传感器研究所研制的硅压阻式复合传感器可以同时测量压力与温度。

  5. 智能化传感器

  智能化传感器是一种带微处理器的传感器,它兼有检测、判断和信息处理功能。其典型产 品如美国霍尼尔公司的ST-3000型智能传感器,其芯片尺寸为3 mm x4 mm x2 mm,采用半 导体工艺,在同一芯片上制作CPU - EPROM和静压、压差、温度等三种敏感元件。

  6. 新一代航天传感器研究

  众所周知,在航天器的各大系统中,传感器对各种信息参数的检测,保证了航天器按预定 程序正常工作,起着极为重要的作用。随着航天技术的发展,航天器上需要的传感器越来越 多,例如,航天飞机上安装约3 500个传感器,对其指标性能都有严格要求,如小型化、低功 耗、高精度、高可靠性等都有具体指标。为了满足这些要求,必须釆用新原理、新技术研制岀 新型的航天传感器。

  7. 仿生传感器研究

  值得注意的一个发展动向是仿生传感器的研究,特别是在机器人技术向智能化高级机器人 发展的今天。仿生传感器就是模拟人的感觉器官的传感器,即视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器、触觉传感器等。目前只有视觉与触觉传感器解决的比较好,其他几种远 不能满足机器人发展的需要。也可以说,至今真正能代替人的感觉器官功能的传感器极少,需 要加速研究,否则将会影响机器人技术的发展。
来源:韦克威科技

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