浅析现代测试技术的发展趋势及其与传感器的联系
摘要:随着自动化技术的高速发展，测试技术已成为促进当代生产的主流环节，同时也是生产过程自动化和经营管理现代化的基础。没有性能好、精度高、质量可靠的仪器测试到各种有关的信息，要实现高水平的自动化就是一句空话【1】，而且现代测试技术也越来越趋向于高度智能化、集成化和网络化。伴随着以信息技术、网络技术和计算机技术为核心科技浪潮的到来，现代测试技术在全球化的驱动下，朝着标准化、通用、网络化的方向迈进。传感器是在测试系统中是一个非常关键的部件，起着重要的作用，并与现代测试技术之间的联系日益密切。
关键词: 发展方向智能多传感集成网络编程语言平台测试传感器当今时代，以Internet为代表的计算机网络的迅速发展及相关技术的日益完善，为测控网络的普遍建立和广泛应用铺平了道路。这种网络化测试形式是把TCP/IP协议作为一种嵌入式的应用，嵌入到现场智能仪器的程序存储器中，使信号的收、发都以TCP/IP方式进行。在这样的测控网络中，仪器设备充当着网络中独立节点的角色，信息可跨越网络传输至所及的任何领域，实时、动态(包括远程)的在线测控成为现实。在国防、通信、航空、航天、气象、制造等领域，对大范围的网络化测控将提出更迫切的需求，网络技术也必将在测控领域得到广泛的应用；网络化仪器很快发展并逐渐成熟起来，使测试网络由传统的集中模式转变为分布模式，从而有力地带动和促进现代测试技术的进步。由此可见，网络化将成为未来测试技术的重要发展趋势。
进入21世纪后，随着计算机技术和软件技术的发展，电子测量仪器领域发生了一场革命性的变革，传统的测试仪器逐步被与PC机相配合使用的模块式仪器所取代，形成了所谓的“虚拟仪器”，自动测试系统结构也从传统的机架层迭式结构发展成为模块化结构，当通用硬件平台确定后，决定仪器功能的将是软件，而不是硬件，现代测试技术逐步向标准化、规模化、网络化方向发展。
1 现代测试技术的发展趋势
1.1 智能化
回顾测试仪器仪表的发展历史，从第一代基于电磁测量原理、以模拟测量为主的指针式仪表，到第二代将模拟信号的测量转化为数字信号测量并以数字显示的数字式仪表，再到当今的第三代仪器——智能仪器【8】，它可以贮存大量的测量信息并对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断。智能仪器的核心之一是微处理器，微处理器与测试电路组成一个有机的整体，在只读存储器内的程序是仪器的“灵魂”；系统采用总线结构【10】，所有外围设备都挂在总线上，微处理器按地址对它们进行访问；当测试电路完成一次测量后，微处理器读取测量数据，存入读写存储器中并进行数据处理，最后以各种方式输出，如显示、打印或送给系统的主控制器等。典型智能化仪器仪表的基本结构示意图如图1所示。
图 1 典型智能化仪器基本结构表示意图
随着微电子技术的进步、专用集成电路的飞速发展以及DSP(Digital signal processor)芯片的兴起，超大规模集成的新器件、表面贴装技术、多层线路板印刷、圆片规模集成和多芯片模块等新工艺以及CAD、CAM、CAPP、CAT等计算机辅助手段的使用，多媒体技术、大机交互、模糊控制、人工神经元网络等新技术也在智能仪器仪表中得到了广泛应用，使仪器智能化水平不断提高【2】。DSP芯片的大量问世，使仪器仪表数字信号处理功能大大加强。近年
来，美国TI公司提出一种新的“DSPS”概念，以DSP芯片为核心，配合先进的混合信号电路、ASIC电路、元件及开发工具等提供整个应用系统的解决方案。人工智能与专家系统的发展及在仪器中的应用正在加速仪器智能化的进程，测试仪器具有自学习、自诊断能力，并根据知识库进行理解、推理、判断与分析，这是测试仪器实现高度智能化的重要方向。近年发展起来的一种新的智能仪器——虚拟仪器，它是计算机资源、模块化功能硬件与应用软件的有机结合，利用软件在屏幕上生成各种仪器面板，完成对数据的处理、表达、传送、存储、显示等功能。与传统仪器相比，其主要优点是可以由用户自己定义、自己设计仪器系统，以满足不同的要求，使仪器的功能更加强大、灵活、易于扩展、智能化更高，而且很容易同网络、外设及其他应用设备相连接，既降低了价格，节省开发、维护的费用，又缩短了技术开发周期。目前，测试技术正向自动识别和自动组态方向发展，以实现“即插即用”，根据不同应用场合所需功能灵活配置硬件设备，使测试系统具有更高的智能和通用性。另外，要真正做到各种传感类型的完全自动识别，能完全随意更换传感器类型还很难，在很多情况下，仪器利用自身系统的特定结构进行识别，尽量减少或避免硬件的开销，从而减低硬件设计成本。
1.2 多传感集成化
目前，现代测试技术向着多传感集成数据融合技术飞速发展，它具体包括两方面的内容：基于多传感集成的不同物理量(或环境参量)的检测技术。这是近年来测试技术的研究重点，如何把多种传感器集中于一个测试系统，综合利用来自多传感器的信息，便成了智能检测系统中正待解决的问题。目前，其集成方式还没有固定的模式，归纳起来有三种：集成于芯片中、集成于仪器中和集成于系统中。从现在国内外的研究看，目前多传感集成的传感类型多属同一类型的信号，适应于不同类型的多传感集成技术是测试技术的发展趋势，以提高系统的通用性，减少重复设计开销，从而减低硬件设计成本。
基于多传感集成的信息融合技术【6】，它充分利用多传感器资源得到不同时空信息，依据某种准则进行组合而获得被测对象的解释或描述。这是由于每种传感器都有一定特点，它只能在某一范围内、从某一方面描述被测对象，而没有任何一种传感器可以保证在任何时候都能提供全面、准确无误的信息。这
时，便需要将多传感器获得的多种信息进行综合分析、组合、判断，即多传感器数据融合。它是综合利用多传感器信息，通过它们之间的协调和性能互补的优势，克服单个传感器的不确定性和局限性，提高整个传感器系统有效性能，全面准确地描述被测对象。
1.3 网络化
随着计算机、通讯和网络技术的不断发展，一种涵盖范围更宽、应用领域更广的全新现代测试技术——网络化测试技术逐步形成并目渐清晰，网络化测试技术与具备网络功能的新型仪器应运而生，并使检测技术的现场化、远程化、网络化成为可能。这种测试网络将现场的智能仪表和装置作为节点，通过网络将节点连同控制室内的仪器仪表和控制装置联成有机的测试系统，各测控装置负责采集数据并进行处理，然后将数据通过网络传送给主控机，由主控机进行保存、综合、分析、判断，从而进行远程检测，集中控制，其功能将远远大于系统中各独立个体功能的总和。就国内外的研究情况看，网络化测试技术【11】主要存在如下两种形式：一是局域通信网络，主要有集散控制系统(Distributed ControlSystem—DCS)和现场总线控制系统(Fieldbus control sys—tem—FCS)；二是直接连接到Internet上。集散控制系统是一种典型的局域通信网络，既有分散的仪器，又有集中的计算机控制，具有集中管理和分散控制的特点，由集中管理部分、分散控制部分和通讯部分组成。其优点在于采用高速通信网络使系统的处理能力大大提高；能够控制多个智能I/O站，从而可以采集更多的点和控制更多的回路；功能分散、危险分散，提高了系统的可靠性。
近年来，现场总线控制系统已成为检测技术【2】发展的新热点，它是一种用于各种现场自动化设备与其控制系统的网络通信技术，一种用于各种现场仪表与基于计算机的控制系统之间进行的数据通信系统[5]。在现场总线控制系统中，现场仪表与控制室仪表具有以现场总线为数字通信干线的全数字化通信构成方式，节省了控制仪表出入接口的模/数和数/模转换，以及现场与控制室的大量联接导线，从而可以提高检测与控制的精度和整个系统的可靠性；现场总线控制系统的现场仪表是智能化的数字仪表，具有多种功能，可以实现多参数的检测，并提高了系统的实时性与可靠性；现场总线控制系统是全数字化和模
块化的系统，具有完全的开放性，不仅有利于系统性能最佳集成和扩展，并且工程设计、安装、调试与维护都非常简便，从而降低费用，缩短工期，有利于柔性生产的实现。目前较流行的现场总线主要有CAN (控制局域网络)、L0NW0RKS (局部操作网络)、ROFIBUS(过程现场总线)、HART(可寻址远程传感器数据通路)、FF(现场总线基金会)现场总线等。
2 测试系统的接口、编程语言标准化
接口的标准化是实现1TS开放性的关键技术之一。为此测试界一直在努力建立一种标准化接口。测试系统接口标准化包括:总线接口级标准化，该级主要是各种总线协议:测试资源或测试资源标准化，该级将属于具体仪器的信息以标准方式对仪器访问的信息区公开:测试过程的标准化，该级完成测试实施的控制、测试的描述转换成对信号和测量类型的描述的标准化:测试策略的标准化，该级包括测试方法、测试策略和维护数据等。产品设计的标准化，以一定的格式描述UUT的设计信息，包括测试目的、UUT能力/限制、UUT设计目的、用于实现UUT设计目的的技术、UUT音件的包装和安装、UUT的测试点和配置控制等。1999年由RFl联盟建立并经IEEE认可的IEEE P ISOS接口标准，为测试接口的统一奠定了基础。长期以来测试程序都是采用ATLAS语言。ATLAS 是一种基于信号的测试语言，其应用而和开发环境适用范围小，导致技术进展缓慢。而且，ATLAS代码中也需要包括很多ATE专用语句，这在一定程度上限制了TPS的可移植性。LabVIEⅣⅠ、LabⅣⅠ indoⅣⅠs/CVI、VC等软件，以及C语言、可视化编程等编程语言大有取代ATLAS的趋势。
3 集成仪器、通用测试平台规模化
仪器与计算机技术的深层次结合将产生全新的仪器结构概念。以现有的虚拟仪器、卡式仪器以及VXI总线和MMS为基础的模块化仪器，进而将出现集成仪器的概念。集成仪器将基十“信息的数据采集（A/DC）——信号的分析处理(DSP)——输出(D/AC)及显小”的结构模型。集成仪器的出现，提高了测试系统的灵活性和便携性，在不降低仪器性能的前提下，可以方便地进行测试资源配置，最大程度的发挥现有测试资源的作用，同时减小测试系统的体积，降低了测试系统开发维护的费用。NxTestATS是通用自动测试系统的最新发展方向【9】，并将成为新一代自动测试系统的标准。TPT给出了NxTestATS的框架,
NxTestATS的特征是:软件结构是按照IEEE 1226.3划分层次，其表现形式是基十组件的功能模块可挂在软总线上。使用组件技术，模块之间、层次之间通过接口实现测试信息的交互，交互模式是而向对象客户/服务器机制，使用组件技术可以实现软件功能的添加、裁减和重构。采用ⅣⅠ仪器驱动器规范的IEEE 1226.3资源管理标准，最大限度的实现仪器的可互换性和TPS的可移植性。采用IEEE 1232标准，定义了ATS故障诊断服务接口，提高ATS故障诊断水平。
4 测试软件通用化
ⅣⅠ是可互换仪器【7】标准的简称。ⅣⅠ的目的在于简化仪器替换的任务，在仪器的更新过程中保护测试软件，允许TPS跨平台移植。ⅣⅠ体系包含不同的仪器类组件，在VPP的基础上为仪器驱动程序制定了新的编程接口标准，测试程序实现了与仪器的无关性。该标准的仪器驱动程序还增加了仪器仿真、状态缓存等机制，使测试程序的设计、调试及运行效率都有较大幅度的提高。ⅣⅠ系统结构把传统的仪器驱动程序分成分类驱动程序及具体仪器驱动程序两部分。分类仪器驱动程序按照仪器功能把仪器分成小波器、数字多用表、射频信号发生器等若干类，并对每类仪器驱动程序异出的函数种类、函数名及调用参数进行统-定义。而具体仪器驱动程序完成了对特定型号仪器的控制，其异出的函数与对应类驱动异出的函数在函数种类、函数调用参数等方而完全相同。在测试软件中应用的COTS技术包括COM组件技术，以及各种测试编程环境。COM组件技术在测试软件体系结构实现中起着重要作用。基于组件技术的功能模块通过接口与其他组件打交道，操作系统提供统一的通信规范，各个组件就像挂在软总线上一样通过公共信道传递信息。使用组件使得软件系统开放性和重用性得到根本保证。实现软件开发和应用是不断“迭代和增量”的过程。同时DCOM(分布式组件技术)，为远程测试软件的开发提供了强有力的支持。在XML语言基础上提出的TML是XML语言在测试系统应用的具体体现。TML为交换和实现测试信息提供一个框架，并能与现存的系统和标准很好地兼容，是目前一个充满希望的发展方向。
5 远程测试网络化
远程测试网络将现场的智能仪表和控制装置联成有机的测试系统，各测试
装置负责采集数据并进行处理，然后将数据通过网络传送给}控机。由}控机进行保存、综合、分析、判断，从而进行远程检测、集中控制，其功能远大十系统中各个独立个体功能的总和。网络化测试技术}要存在如下两种形式:一是局域通信网络:二是直接连接到Internet上。这种网络化测试形式是把TCP/IP 协议作为一种嵌入式的应用，嵌入到现场智能仪器的程序存储器中，信号的收发都以TCP/ IP方式进行。在这样的测控网络中，仪器设备各充当着网络中独立节点角色，信息可跨越网络传输至所涉及的任何领域，使实时、动态(包括远程)的在线测控成为现实。在通信、航天、气象、制造等领域，大范围的网络化测控将提出更迫切的要求，网络技术也必将在测控领域得到广泛的应用，使测试网络由传统的集中模式转变为分布模式，从而有力的带动和促进现代测试技术的进步，网络化测势必将成为现代测试技术的发展趋势。
6 现代测试技术与传感器
当代测试技术已经突破了传统的方法，广泛应用于各个领域。七十年代中，随着微电子技术的飞跃发展，在测试技术中又引进了微电子技术和计算机技术，出现了一次新的突破。可以这样来评价:测试技术引入了电子技术后，把测量从空间的限制中解放出来。从接触式测量发展为非接触式测量，或者远距离测量。引入微电子技术和计算机技术之后，又进一步把测量从时间的限制中解放出来。我们不仅可以实时的进行检测，而且可以把获得的信息存贮起来，在我们需要的时候来加以利用和处理。使得现代测试技术在现代化的生产和科学研究工作中的重要性和地位更加突出了。
当前的传感、测量和仪器在机械系统和制造过程中的作用和重要性较之过去有明显提高，已作为必须的组成部分参与到系统的功能中，这种地位的变化，加之机械及制造技术的快速发展导致对传感、测量和仪器的研究不断深入，内容不断拓展。当前乃至将来一段时间内，在本领域内研究的问题主要集中在传感原理、数字化测量、超精密测量、测量理论及基准标准等方面。各种物理量、化学量、生物量…等，之所以可用电子技术来进行测量，从理论上讲，这是由于它们与电量之间所具有的共性。一切动态系统，不论它们是机械的、热力的、生物学的、……等，还是电气的，都可以用各种形式的微分方程来描述。这就构成了它们之间的可以互相转换的共同基础。各种能量之间的转换和机电模拟
理论等这些都已经是我们十分熟悉的。
而在应用电子技术对各种非电量的测量中，传感器是非常重要的部件，因为它是实现把非电量转换为电量的关键部件。然而，在这种转换过程中，要求的并不是能量转换的效率，而是量值的正确传递。随着生产和科学技术的发展，对被测量的要求也在不断发展中。发展的趋势对传感器的要求是:提高传感器的性能，寻找新的传感原理，和正确地运用传感器。特别是在测试系统中引入微电子技术和计算机技术之后，是值得人们十分重视的。因为，在现代测试系统中，传感器已经不再是一个孤立的部件，而是测试系统整体中有机的一部份，它们是相互渗透相辅相成的。诚然，传感器是测试系统赖以获得信息的器件，然而，在现代测试系统中，借助于电路设计和计算机技术，可以改善传感器的性能和扩展它的功能。
当在测试系统中还可以引入微电子技术和计算机技术之后，我们不仅可以在电路上采取非线性校正方法来改善传感器的线性度，还可以采用软件来改善非线性。因为，计算机具有运算功能。在某种程上讲，利用软件校正有更大的灵活性和适应性。微电子技术和计算机技术的一个特点是:它可以把获得的洁息存贮起来，根据需要对信息进行处理。因此，在测试系统中引入微电子技术和计算机技术之后，测量不再仅仅是实时的测量，而是把测量从时间的限制中解放出来，从而扩展了传感器的功能。
为了解决硫化质量问题，过去主要是利用温度传感器来控制加热温度，以及凭借操作者的经验，拜耳公司还设计了一种硫化计算尺，但是都不能有效地解决问题。我们在研制橡胶硫化过程检测控制仪中，运用了微电子技术和计算机技术的存贮、逻辑判断和快速运算功能，通过温度检测实现了硫化过程的控制。在硫化控制仪中，温度传感器仍是对硫化平板的温度进行实时检测。但是，由于平板巨大的热惯性.温度波动不存在突变，只是一个缓变的过程。根据这个情况，我们采用定时检测，并按照橡胶硫化的数学模型，将测得的温度数据转换为等效硫化时问。与此同时，根据实时温度随时调节加热状态，把温度波动控制在较窄的范围内。通过现场的运行试验，达到了保证橡胶制品的硫化质量和节约能源的效果。而传感器的温度稳定性是普遍存在的问题。在一般的测量要求中，有时可以不予考虑。但是，在高精确度的测量要求之中，温度的影
响常常是不容许忽视的。传统的做法大都采用恒温或者元器件补偿等措施。这些做法往往或者不太容易实现，或者不太经济和不十分理想。我们在数据表的研究中就有这样的例子。
感应同步器数显表的工作方式，在原理上讲有两种:鉴幅式和鉴相式。前者电路比较复杂，后者则较为简单。但是，我国目前生产的数显表普遍采用鉴幅式工作方式。过去也有些单位在鉴相式工作方式方面做过一些工作，结果不十分理想。原因是鉴幅式有较好的抗干扰能力和稳定性。在鉴幅式电路中有一个幅值的门槛电路，信号只有在大于门槛电平值时才能工作，平时总是处于低电平状态。因此，干扰和温度等环境的影响受到门槛电平的抑制。在梁相式电路中，移相的状态就反映位移状态。但是，干扰和温度等环境的变化，都会对感应同步和电路带来相移，从而造成了数字的闪动和漂移，影响测量结果的准确性和使用。
在引入微电子技术和计算机技术后，我们在微处理机数显表的研究中，利用了微处理机的分时工作和选址工作的特点，在每次测量过程中都经过两个步骤:校正和测量，克服了下述缺点。也就是在每次测量时，先在没有信号输入的情况下检查一下整个测试系统的相移状态，然后接入信号测量它的相移。由于检测过程是十分短暂的，可以认为是同时进行的。这样再用无信号时检测的数据来校正实际测量的结果，就消除了包括温度在内的各种环境因素的影响，可以得到比较满意的结果。
目前传感器研究发展动向之一，是从单一功能向多功能、智能化方向发展。这一方面是微电子技术的发展为它创造了条件，另一方面计算机技术为它的实际应用提供了可能。灵敏度、分辨力是传感器的主要参数。提高传感器的灵敏度、分辨力常受到它的制造、原材料、噪声以及微弱信号检测技术的限制。运用电子技术来提高其灵敏度是不乏先例的，典型的是应变片的全桥工作方式。我们在位移检测中，采用正、余弦分解技术来提高分辨力都已经是十分成熟的。
然而，更进一步的限制来自噪声和微弱信号的检测能力，微电子技术和计算机技术的发展为这方面的工作提供了条件。
大多数传感器的输出信号是模拟信号。理论上在不考虑干扰的情况下.模拟信号有无限的分辨力。实际上由于刻线精度、人眼的分辨能力的限制、模拟
信号的分辨力仍然是有限的。相对地来说，数字信号有高的分辨率。但是，我们知道，一个A/D转换器的精确度不仅取决于它的位数，而且决定于它的基准电源的精确度和稳定度。在测试系统中引入微电子技术和计算机技术之后就可以相对地降低这些要求，为进一步提高灵敏度、分辨力创造了条件。
但是，最大的困难还是噪声和干扰。当噪声和干扰淹没了信号时，检测将无法进行。长时期来，我们一直在探索如何提高微弱信号检测的能力。根据我们提出的确知弱信号瞬态检测的理论，在微电子技术和计算机技术的帮助下，在实验室中，目前我们可以做到在信噪比为-10dB的情况下，能够正确的接受信号。现在的这套装置还比较复杂，速度还较慢，离实际应用还有距离。但是，它展现着良好的前景。我们相信，随着微电子技术的不断发展，更大规模和更高运算速度的集成电路的出现，它将变为现实。
我们知道，对于被测量的信号，我们总是可以赋予一定的特征的。例如脉冲信号，正弦波信号，……等，信号波形前后有规则的依从关系。而噪声、干扰波形的前后则是无规则的依从关系。这就说明信号波形与噪声干扰波形在瞬态上是有差别的。利用这种差别，我们就可以从噪声、干扰的淹没中将确知的弱信号分离出来，加以检测。
现代测试技术在应用了电子技术和计算机技术后，把测量从空间和时间的限制中解放出来。非电量之所以可以用电子技术来进行测量，是由于它们可以用各种型式的微分方程来描述。所以，在一个测试系统中，包括传感器在内的各个环节，都只是系统的微分方程式中的一个部分或分式。这就不难理解它们相互之同的相辅相成关系了。因此，在一个非电量的测量系统中，传感器是一个重要的部件。然而从系统的角度来看也只是一个环节。有如解一个方程组，孤立的一个方程式是不可能求解的。只有联系起来，才能求得正确的解。在现代的电路分析和设计中，已经出现这样一种方法，按照要求的数学模型，例如传递函数选用相应的基本组件来构成需要的电路。现代测试系统，也同样适用于这种方法。特别是计算机技术可以作各种数学定义函数的运算。运用数学方法可以带来很多好处，包括更好的运用传感器，是值得我们注意的。所以，对于一个测试系统，我们需要综合考虑传感器与电路、硬件和软件，才能得到最佳的方案和结果。
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传感器的目前现状与发展趋势 吴伟 1106032008 材控2班 摘要：传感器是高度自动化系统乃至现代尖端技术必不可少的一个关键组成部分。传感器技术是世界各国竞相发展的高新技术，也是进入21 世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器技术所涉及的知识领域非常广泛，其研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。本文首先介绍了传感器的基本知识和传感器技术的发展历史。之后，综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究状况。最后，展望了现代传感器技术的发展和应用前景。 关键词：传感器技术；传感器；研究现状；趋势 引言 当今社会的发展，是信息化社会的发展。在信息时代，人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理。而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段，是现代科学的中枢神经系统。它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置，一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的“大脑”，把通信系统比喻为传递信息的“神经系统”，那么传感器就是感知和获取信息的“感觉器官”。 传感器技术是现代科技的前沿技术，发展迅猛，同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置。现代传感器技术具有巨大的应用潜力，拥有广泛的开发空间，发展前景十分广阔。 1 传感器的基本知识
1.1 传感器的定义和组成 广义地说，传感器是指将被测量转化为可感知或定量认识的信号的传感器。从狭义方面讲，感受被测量，并按一定规律将其转化为同种或别种性质的输出信号的装置。传感器一般由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源四部分组成，其中敏感元件和转换元件可能合二为一，而有的传感器不需要辅助电源。 1.2 传感器技术的基本特性 在测试过程中，要求传感器能感受到被测量的变化并将其不失真地转换成容易测量的量。被测量有两种形式：一种是稳定的，称为静态信号；一种是随着时间变化的，称为动态信号。由于输入量的状态不同，传感器的输入特性也不同，因此，传感器的基本特性一般用静态特性和动态特性来描述。衡量传感器的静态特性指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和漂移等。影响传感器的动态特性主要是传感器的固有因素，如温度传感器的热惯性等，动态特性还与传感器输入量的变化形式有关。 2 传感器技术的发展历史与回顾 传感器技术是在20世纪的中期才刚刚问世的。在那时，与计算机技术和数字控制技术相比，传感技术的发展都落后于它们，不少先进的成果仍停留在实验研究阶段，并没有投入到实际生产与广泛应用中，转化率比较低。在国外，传感器技术主要是在各国不断发展与提高的工业化浪潮下诞生的，并在早期多用于国家级项目的科研研发以及各国军事技术、航空航天领域的试验研究。然而，随着各国机械工业、电子、计算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发展，以日本和欧美等西方国家为代表的传感器研发及其相关技术产业的发展已在国际市场中逐步占有了重要的份额。 我国从20世纪60年代开始传感技术的研究与开发，经过从“六五”到“九五”的国家攻关，在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面获得长足的进步，初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系，并在数控机床攻关中取得了一批可喜的、为世界瞩目的发明专利与工况监控系统或仪器的成果。但从总体上讲，它还不能适应我国经济与科技的迅速发展，我国不少传感器、信号
传感器的发展前景 近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。传感器正向着微型化、高精度、高可靠性、低功耗、智能化、数字化发展。这不仅促进了传统产业的改造，而且可导致建立新型工业，是21世纪新的经济增长点。 向微型化发展：各种控制仪器设备的功能越来越大，要求各个部件体积能占位置越小越好，因而传感器本身体积也是越小越好，这就要求发展新的材料及加工技术，目前利用硅材料制作的传感器体积已经很小。如传统的加速度传感器是由重力块和弹簧等制成的，体积较大、稳定性差、寿命也短，而利用激光等各种微细加工技术制成的硅加速度传感器体积非常小、互换性可靠性都较好 向高精度发展：随着自动化生产程度的不断提高，对传感器的要求也在不断提高，必须研制出具有灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。目前能生产万分之一以上的传感器的厂家为数很少，其产量也远远不能满足要求。 向高可靠性、宽温度范围发展：传感器的可靠性直接影响到电子设备的抗干扰等性能，研制高可靠性、宽温度范围的传感器将是永久性的方向。提高温度范围历来是大课题，大部分传感器其工作范围都在-20℃～70℃，在军用系统中要求工作温度在-40℃～85℃范围，而汽车锅炉等场合要求传感器的温度要求更高，因此发展新兴材料（如陶瓷）的传感器将很有前途。 向微功耗及无源化发展：传感器一般都是非电量向电量的转化，工作时离不开电源，在野外现场或远离电网的地方，往往是用电池供电或用太阳能等供电，开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向，这样既可以节省能源又可以提高系统寿命。目前，低功耗损的芯片发展很快，如T12702运算放大器，静态功耗只有1.5μA，而工作电压只需2～5V。 向智能化数字化发展：随着现代化的发展，传感器的功能已突破传统的功能，其输出不再是一个单一的模拟信号（如0～10mV），而是经过微电脑处理好后的数字信号，有的甚至带有控制功能，这就是所说的数字传感器。智能传感器具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相
测试技术的发展现状以及未来的发展趋势 姓名：赵新 班级：机械5-1班 学号： 10号
测试技术的发展现状以及未来的发展趋势 概述 测试是测量与试验的简称。 测量内涵：对被检测对象的物理、化学、工程技术等方面的参量做数值测定工作。 试验内涵：是指在真实情况下或模拟情况下对被研究对象的特性、参数、功能、可靠性、维修性、适应性、保障性、反应能力等进行测量和度量的研究过程。 试验与测量技术是紧密相连，试验离不开测量。在各类试验中，通过测量取得定性定量数值，以确定试验结果。而测量是随着产品试验的阶段而划分的，不同阶段的试验内容或需求则有相对应的测量设备和系统，用以完成试验数值、状态、特性的获取、传输、分析、处理、显示、报警等功能。 产品测试是通过试验和测量过程，对被检测对象的物理、化学、工程技术等方面的参量、特性等做数值测定工作，是取得对试验对象的定性或定量信息的一种基本方法和途径。 测试的基本任务是获取信息。因此，测试技术是信息科学的源头和重要组成部分。 信息是客观事物的时间、空间特性，是无所不在，无时不存的。但是人们为了某些特定的目的，总是从浩如烟海的信息中把需要的部分取得来，以达到观测事物某一本值问题的目的。所需了解的那部分信息以各种技术手段表达出来，提供人们观测和分析，这种对信息的表达形式称之为“信号”，所以信号是某一特定信息的载体。 信息、信号、测试与测试系统之间的关系可以表述为：获取信息是测试的目的，信号是信息的载体，测试是通过测试系统、设备得到被测参数信息的技术手段。 同时，在军事装备及产品全寿命周期内要进行试验测试性设计与评价，并通过研制相应的试验检测设备、试验测试系统（含软、硬件）确保军事装备和产品达到规定动作的要求，以提高军事装备和产品的完好性、任务成功性，减少对维修人力和其它资源要求，降低寿命周期费用，并为管理提供必要的信息。 全寿命过程又称为全寿命周期，是指产品从论证开始到淘汰退役为止的全过程。产品全寿命过程的划分，各国有不同的划分。美国把全寿命过程划分为6个阶段：初步设计、批准、全面研制、生产、使用淘汰（退役）。我国将全寿命周期划分为5个阶段：论证、研制、生产、使用、退役。 这五个阶段都必须采用试验、测量技术，并用试验手段，通过测量设备和测量系统确保研制出高性能、高可靠的产品。因此，测试技术是具有全局性的关键技术。尤其在高新技术领域，测试技术具有极其重要地位。 美军武器装备在试验与评定管理中，对试验与评定的类型分为：研制试验与评定、使用试验与评定、多军种试验与评定、联合试验与评定、实弹试验、核防护和生存性试验等类。 但最主要的和最重要的是研制性试验与评定、使用试验与评定两种。试验与评定是系统研制期间揭示关键性参数问题的一系列技术，这些问题涉及技术问题（研制试验）；效能、实用性和生存性问题（使用试验）；对多个军种产生影响问题（多军种联合试验）；生存性和杀伤率（实弹试验）等。但核心是研制性试验与评定及使用性试验与评定，主要解决军工产品在研制过程中的技术问题和使用的效能、适应性和生存性问题。 研制试验与评定是为验证工程设计和研制过程是否完备而进行的试验与评定，通过研制试验与
“汽车电子控制技术”课程论文 现代汽车传感器的应用与发展趋势 （072200777 通信与信息系统胡世锋） 摘要：本文介绍了现代汽车传感器的种类和检测对象,以及传感器在汽车电子控制系统中的应用概况,阐述了汽车传感器的现状, 并对汽车传感器的发展趋势作了预测,即汽车传感器会向着微型化、集成化和智能化的方向发展。 关键词：传感器；汽车；控制系统 0 引言 汽车工业是我国国民经济发展的支柱产业之一。现代汽车正由一个单纯交通工具朝着能满足人类需求和安全、舒适、方便及无污染的方向发展。当前,汽车电子已成为汽车工业发展的核心技术。据有关统计,在汽车上的电子元件的相关价值已经从20世纪70年代的零增长到2000年的中级汽车的20%左右。据预测,未来汽车电子产品的费用将占整车费用的30%,并认为汽车上70%的革新将来源于汽车电子。 汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。20世纪末期,为了实现可持续发展战略,发达国家对汽车工业提出的新要求,促进了传感器应用和技术的快速发展。传感器的研发和生产单位采用新材料和新的加工技术开发和生产新一代的传感器及系统,满足汽车工业的需求。 1 汽车传感器的种类及其在电子控制系统中的应用 20世纪80年代以来,汽车上应用的传感器越来越多,表1列出了汽车传感器的种类和检测对象。 表1 汽车传感器的种类和检测对象
各类传感器主要应用在发动机电子控制系统、底盘电子控制系统和车身电子控制系统,见表2 。 表2 汽车电子控制系统用传感器 2 汽车传感器的发展现状 2.1 温度传感器 温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点，其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的准确度高,但响应特性差;热敏电阻式温度传感器灵敏度高,响应特性好,但线性差,适应温度较低;热偶电阻式温度传感器的准确度高,测量温度范围宽,但需要配合放大器和冷端处理一起使用。 已实用化的产品有热敏电阻式温度传感器（通用型-50℃～130℃，精度1.5%，响应时间10ms；高温型600℃～1000℃, 精度5%，响应时间10ms）、铁氧体式温度传感器（ON/OFF 型，-40℃～120℃，精度2.0%)、金属或半导体膜空气温度传感器（-40℃～150℃，精度2.0%、
传感器技术的研究应用现状与发展前景 传感器技术作为信息技术的三大基础之一，是当前各发达国家竞相发展的高技术是进入21 世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力，而现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。传感器是信息系统的源头, 在某种程度上是决定系统特性和性能指标的关键部件。本文回顾了传感器技术的发展历史，综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究应用状况，并通过简述当前的应用实例，展望了现代传感器技术的发展和应用前景。 1.引言 传感器是将物理、化学、生物等自然科学和机械、土木、化工等工程技术中的非电信号转换成电信号的换能器。当今社会的发展是信息化社会的发展，在信息时代人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理，而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段，是现代科学的中枢神经系统，它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的大脑，把通信系统比喻为传递信息的神经系统，那么传感器就是感知和获取信息的感觉器官。传感器技术是现代科技的前沿技术，发展迅猛，同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置现代传感器技术具有巨大的应用潜力拥有广泛的开发空间，发展前景十分广阔。 2.传感器的发展历史及分类 2.1传感器技术的发展历史 传感器技术是20世纪的中期才刚刚问世的，在那时与计算机技术和数字控制技术相比，传感技术的发展都落后于它们，不少先进的成果仍停留在实验研究阶段并没有投入到实际生产与广泛应用转化率比较低。在国外，传感器技术主要是在各国不断发展与提高的工业化浪潮下诞生的，并在早期多用于国家级项目
传感器课程报告 ——————之传感器的未来发展发现及其四大重要领域的论述马竞怡 在当今社会，传感器与人类的生活息息相关，可以说，21世纪将是传感器的时代。总体说来，传感器的未来发展趋势可概括为五化：智能化、集成化、微型化、多样化、可移动化。随着材料科学、纳米技术、微电子等领域前沿技术的突破以及经济社会发展的需求，将有四大领域可能成为传感器技术未来发展的重点。 第一种领域是可穿戴式应用。以谷歌眼镜为代表的可穿戴设备是最受关注的硬件创新。谷歌眼镜内置多达10余种的传感器，包括陀螺仪传感器、加速度传感器、磁力传感器、线性加速传感器等，实现了一些传统终端无法实现的功能，如使用者仅需眨一眨眼睛就可完成拍照。它的主要结构包括，眼镜前方悬置的一台摄像头和一个位于镜框右侧的宽条状的电脑处理器装置，还有一条可横置于鼻梁上方的平行鼻托和鼻垫感应器，鼻托可调整，以适应不同脸型。在鼻托里植入了电容，它能够辨识眼镜是否被佩戴的。根据环境声音在屏幕上显示距离和方向，在两块目镜上分别显示地图和导航信息技术的产品。音响系统采用骨导传感器。眼镜的主要功能是通过一个微型投影仪实现，简单来讲，这是一个微型投影仪，我们的视网膜是幕布。 当前，可穿戴设备的应用领域正从外置的手表,眼镜,鞋子,戒指等向更广阔的领域扩展，如apple watch，小米手环，智能运动鞋，甚至智能戒指，电子肌肤等。日本东京大学已开发出一种可以贴在肌肤上的柔性可穿戴式传感器。设想用于保健、医疗、体育、社会福利等领域，还计划嵌入体内使用。 第二个领域是无人驾驶领域。以谷歌公司的无人驾驶车辆项目开发为例，通过车内安装的照相机、雷达传感器和激光测距仪，以每秒20次的间隔，生成汽车周边区域的实时路况信息，并利用人工智能软件进行分析，预测相关路况未来动向，同时结合谷歌地图来进行道路导航。另外无人飞行器，无人探测器，无人航天等也有上升空间。 第三个领域是医护和健康监测。 红外传感器是我们生活中常用的传感器，我们可用它来进行监测，预防森林火灾，可用来设备故障监测，甚至名画防伪。 现在一种全新的医疗监测技术正在到来，由传统的电荷耦合设备（CCD）图像传感器技术到基于标准CMOS 技术的新型图像传感器技术的过渡。基于CMOS的新型图像传感器技术以其高度灵活性、出色的静态和动态特性以及在各种系统环境下表现出的易集成性在医用电子产品行业中开创出了一个全新领域，为用户提供了更多选择。CMOS传感器相比于CCD而言，它的系统集成度更高，动力要求较低，图像抓取功能更为灵活界面智能化程度更高，动态范围更大，感光度更高，拥有更高的系统集成度。此外CCD需要数种工作电压、外部时钟发生器以及高级驱动力和分析电子元件，这对空间和电能消耗有很高的要求。因此，CCD图像传感器在性能特性以及使用的灵活性等方面已不能完全满足当今市场的系统需求，从CCD图像传感器到CMOS区域传感器的改朝换代已在所难免。 CMOS已经开始席卷了医疗领域，内窥镜将会chip to tip ,它将很小的传感器芯片移到内窥镜顶端以减小内窥镜尺寸，为传递电信号用细线代替光纤，为简化插入操作而提高柔软度。低成本CMOS传感器还有望实现一次性内窥镜。这是因为，存在购买新的内窥镜比消毒成本更低以及消毒不到位等情况。通过更好的设计，像素的灵敏度和信噪比将得到改善。对于内窥镜无法到达的小肠，胶囊内镜是对这一部位进行检查的唯一一种无创方法，对于胶囊内镜等以此种传感器为基础开发的生物的生物测量应用需求将会越来越大。 极大型传感器面积代表着另外一种发展趋势。这类传感器可用作操作过程复杂的传统X射线胶片的替代品。
M E M S传感器的现状及 发展前景 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
毕 业 设 计 指 导 课 论 文 MEMS传感器的现状及发展前景 摘要：MEMS传感器是随着纳米技术的发展而兴起的新型传感器,具有很多新的特性,相对传统传感器其具有更大的优势。在追求微型化的当代,其具有良好的发展前景,必将受到各个国家越来越多的重视。文章首先介绍了MEMS传感器的分类和典型应用,然后着重对几个传感器进行了介绍,最后对MEMS传感器的发展趋势与发展前景进行了分析。 关键词：MEMS传感器;加度计;陀螺仪;纳米技术;微机构;微传感器StatusandDevelopmentProspectofMEMSSensors Abstract:MEMSsensorisanewtypeofsensorwiththedevelopmentofnanotechnology.Ithasma nynewfeatures,whichhasagreatadvantageovertraditionalsensors.Inthepursuitofminia turizationofthecontemporary,itsgoodprospectsfordevelopment,willbesubjecttomorea
ndmoreattentioninvariouscountries.Firstly,theclassificationandtypicalapplicatio nofMEMSsensorareintroduced.Then,severalsensorsareintroduced.Finally,thedevelopm enttrendanddevelopmentprospectofMEMSsensorareanalyzed. Keywords:MEMSsensor;accelerometer;gyroscope;nanotechnology;micro- mechanism;micro-sensor 目录 一、引言 MEMS传感器是采用微机械加工技术制造的新型传感器,是MEMS器件的一个重要分支。1962年,第一个硅微型压力传感器的问世开创了MEMS技术的先河,MEMS技术的进步和发展促 进了传感器性能的提升。作为MEMS最重要的组成部分,MEMS传感器发展最快,一直受到各发达国家的广泛重视。美、日、英、俄等世界大国将MEMS传感器技术作为战略性的研究领域之一,纷纷制定发展计划并投入巨资进行专项研究。 随着微电子技术、集成电路技术和加工工艺的发展,MEMS传感器凭借体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成以及耐恶劣工作环境等优势,极大地促进了传感器的微型化、智能化、多功能化和网络化发展。MEMS传感器正逐步占据传感器市场,并逐渐取代传统机械传感器的主导地位,已得到消费电子产品、汽车工业、航空航天、机械、化工及医药等各领域的青睐。
测试测量技术发展趋势 0 评级 | 0.00 out of 5 打印 概览 作者：徐赟, 技术市场工程师, NI 中国分公司 30多年来，作为测试测量行业的创新者和虚拟仪器技术的领导者，National Instruments一直致力于为工程师和科学家们提供一个通用的软硬件平台，用于科技应用和工程创新。伴随着测试需求的多样化和复杂化，这种以软件为核心的测试策略正逐渐成为行业主流的技术，并得到广泛的应用，在提高效率的同时降低测试成本。在新兴商业技术不断涌现的今天和未来，测试测量行业正呈现出五个重要的发展方向。 目录 1.趋势一：软件定义的仪器系统成为主流 2.趋势二：多核/并行测试带来机遇和挑战 3.趋势三：基于FPGA的自定义仪器将更为流行 4.趋势四：无线标准测试的爆炸性增长 5.趋势五：协议感知（Protocol-Aware）ATE将影响半导体的测试 趋势一：软件定义的仪器系统成为主流 如今的电子产品(像iPhone和Wii等)已越来越依重于软件去定义产品的功能。同样的，在产品设计和客户需求日益复杂的今天，用于测试测量的仪器系统也朝着以软件为核心的模块化方向发展，使得用户能够更快更灵活的将测试集成到设计过程中去，进一步减少了开发时间。 通过软件定义模块化硬件的功能，用户可以快速实现不同的测试功能，并应用定制数据分析算法和创建自定义的用户界面。相比于传统仪器固定的功能限制和只是“测试结果”的呈现，以软件为核心的模块化仪器系统能够赋予用户更多的主动权，甚至将自主的知识产权(IP)应用到测试系统中。(见图1) 在业界，被认为是最保守的客户之一的美国国防部在2002年向国会提交的报告中指出下一代测试系统(NxTest)必须是基于现成可用商业技术(COTS)的模块化的硬件，并同时强调了软件的能动作用。最新的合成仪器(Synthetic Instrumentation)的概念也无非是经过重新包装的虚拟仪器技术，将软件的开放性和硬件的模块化重新结合在了一起。
未来传感器的发展趋势 课程论文 论文题目：未来传感器的发展趋势学院： 专业： 姓名： 学号： 指导老师： 二零一二年五月六日
目录 中文摘要 (3) 英文摘要 (3) 一、引言 (4) 二、传感器的历史 (5) 三、未来传感器的发展趋势 (7) (一)未来传感器的特点 (7) (二)未来传感器的几大方向 (8) (三)几个热门的研究方向 (8) 四、结束语 (9)
摘要：在人类进入信息时代的今天，人们的一切社会活动都是以信息获取与信息转换为中心的，传感器作为信息获取与信息转换的重要手段，是信息科学最前端的一个阵地，是实现信息化的基础技术之一。在工程科学与技术领域里，可以认为：传感器是人体“五官”的工程模拟物。 当前，我国传感器产业正处于由传统型向新型传感器发展的关键阶段，它体现了新型传感器向微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化发展的总趋势。我国在传感器生产产业化过程中，应该兼顾引进国外和自主创新两方面。在引进国外先进技术中，可以提高自己的技术，同时也满足了国内市场的需求，形成了传感器生产产业规模。发现新效应，开发新材料、新功能；研研究生物感官、开发仿生传感器等为主要寻求传感器技术发展的新途径。 关键词：信息获取信息转换信息化关键趋势 Abstract:In the information age in human today, people of all social activities are based on information acquisition and information conversion as the center, sensor information acquisition and information conversion as the important means of information science is the same a position, is the foundation to realize the information technical one. In the engineering science and technology field, can think: sensor is human body \"facial features,\" engineering simulation objects. At present, our country sensors from the traditional industry is in the key of the development of new sensors stage, it reflects the new sensor to miniaturization, muti_function change, digital, intelligent, systematic and network the general trend of development. Our country in the sensor in the process of industrialization of production, should give consideration to the introduction of foreign and independent innovation two aspects. In introducing foreign advanced technology, can improve their technology, but also meet the demand of the domestic market, formed the sensor manufacturing industry scale. Find new effects, the development of new materials, new function; Research on biological research, develop bionic sensors senses as the main seek sensor technology development new way. Keywords: information acquisition information conversion informatization key trend
压力传感器研究现状及发展趋势 传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一,从宇宙开发到海底探秘,从生产的过程控制到现代文明生活,几乎每一项技术都离不开传感器,因此,许多国家对传感器技术的发展十分重视,如日本把传感器技术列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导体和传感器) 之一。在各类传感器中压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低、便于集成化的优点,可广泛用于压力、高度、加速度、液体的流量、流速、液位、压强的测量与控制。除此以外,还广泛应用于水利、地质、气象、化工、医疗卫生等方面。由于该技术是平面工艺与立体加工相结合,又便于集成化,所以可用来制成血压计、风速计、水速计、压力表、电子称以及自动报警装置等。压力传感器已成为各类传感器中技术最成熟、性能最稳定、性价比最高的一类传感器。因此对于从事现代测量与自动控制专业的技术人员必须了解和熟识国内外压力传感器的研究现状和发展趋势。 1 压力传感器的发展历程 现代压力传感器以半导体传感器的发明为标志,而半导体传感器的发展可以分为四个阶段[1 ] : (1) 发明阶段(1945 - 1960 年) :这个阶段主要是以1947 年双极性晶体管的发明为标志。此后,半导体材料的这一特性得到较广泛应用。史密斯(C.S. Smith) 与1945 发现了硅与锗的压阻效应[2 ] ,即当有外力作用于半导体材料时,其电阻将明显发生变化。依据此原理制成的压力传感器是把应变电阻片粘在金属薄膜上,即将力信号转化为
电信号进行测量。此阶段最小尺寸大约为1cm。 (2) 技术发展阶段(1960 - 1970 年) :随着硅扩散技术的发展,技术人员在硅的(001) 或(110) 晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成较薄的硅弹性膜片,称为硅杯[3 ] 。这种形式的硅杯传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性好、成本低、便于集成化的优点,实现了金属- 硅共晶体,为商业化发展提供了可能。 (3) 商业化集成加工阶段(1970 - 1980 年) :在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术,扩散硅传感器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主,发展成为可以自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术[4 ] ,主要有V 形槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化法自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀,数千个硅压力膜可以同时生产,实现了集成化的工厂加工模式,成本进一步降低。 (4) 微机械加工阶段(1980 年- 今) :上世纪末出现的纳米技术,使得微机械加工工艺成为可能。 通过微机械加工工艺可以由计算机控制加工出结构型的压力传感器,其线度可以控制在微米级范围内。利用这一技术可以加工、蚀刻微米级的沟、条、膜,使得压力传感器进入了微米阶段。 2 压力传感器国内外研究现状 从世界范围看压力传感器的发展动向主要有以下几个方向。 2. 1 光纤压力传感器[5 ]
传感器应用的发展现状与研究趋势 1 引言 随着工业数字化、智能化发展，传感器在机械加工，温度监测，可穿戴设备、智能家居、智慧交通中得到了广泛的应用。传感器技术水平在一定程度上反映了一个国家科技现代化的水平，传感器在实现自动化控制及测试控制中发挥着重要的作用。传感器技术在近些年来发展迅速，与计算机技术和通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，近年来，我国传感器市场发展比较迅猛，但是我国传感器技术并不成熟，在国际竞争中并不占优势，传感器市场被德国、美国、日本等工业国家所主导。根据传感器技术的发展趋势，它将由简单的传感器系统向智能化、集成化、微型化、网络化、多样化的复杂传感器系统方向发展。近年来我国传感器产业快速增长，应用模式也日渐成熟。传感器的重要性可说是不言而喻的，它在机械加工，可穿戴设备、智能家居、智能交通等各个领域都有着极为重要的应用。传感器在智能可穿戴设备、智能家居和智能交通的最新应用，以及目前传感器的市场前景、现代科技中，自动化与智能化己经成为新的发展方向，传感器作为自动测量与控制中的关键环节，在社会的生产生活中应用十分广泛，且具有巨大的发展空间[1-3]。 1 传感器的研究现状 1.1 光电传感器技术 光电式传感器是以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器，它具有非接触、响应快、性能可靠等卓越特性。随着光电科技的飞速发展，光电传感器己成为光电传感器己成为各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，并在传感器应用中占据着重要的地位，其中在非接触式测量领域更是扮演者无法替代的角色。光电传感器工作时，光电器件负责将光能(红外辐射、可见光及紫外辐射)信号转换为电学信号。光电器件不仅结构简单，且具有响应快、可靠性强等优势，在自动控制、智能化控制等方面应用前景十分广阔。此外，光电传感器除了对光学信号进行测量，还能够对引起光源变化的构件或其它被测量进行信息捕捉，再通过电路对转换的电学信号进行放大和输出[4]。 1.2生物传感器技术 生物传感器的原理主要由两大部分组成:生物功能物质的分子识别部分和转换部分前者的作用是识别被测物质，当生物传感器的敏感膜与被测物接触时，敏感膜上的某种生化活性物质就会从众多化合物中挑选适合于自己的分子并与之产生作用，使其具有选择识别的能九转换部分，是由于细胞膜受体与外界发生了共价结合，通过细胞膜的通透性改变，诱发了一系列的电化学过程，而这种变换得以把生物功能物质的分子识别转换为电信号，形成了生物传感器[5]。 1.3气敏传感器技术 气体传感器是指将被测气体浓度转换为与其成一定关系的电量输出的装置或器件。被测气体的种类
传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力。而现代们学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。 随着科技的发展，传感器也在不断的更新发展。 1、开发新型传感器 新型传感器，大致应包括：①采用新原理；②填补传感器空白；③仿生传感器等诸方面。它们之间是互相联系的。传感器的工作机理是基于各种效应和定律，由此启发人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器件，这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径。结构型传感器发展得较早，目前日趋成熟。结构型传感器，一般说它的结构复杂，体积偏大，价格偏高。物性型传感器大致与之相反，具有不少诱人的优点，加之过去发展也不够。世界各国都在物性型传感器方面投入大量人力、物力加强研究，从而使它成为一个值得注意的发展动向。其中利用量子力学诸效应研制的低灵敏阈传感器，用来检测微弱的信号，是发展新动向之一。 2、集成化、多功能化、智能化 传感器集成化包括两种定义，一是同一功能的多元件并列化，即将同一类型的单个传感元件用集成工艺在同一平面上排列起来，排成1维的为线性传感器，CCD图象传感器就属于这种情况。集成化的另一个定义是多功能一体化，即将传感器与放大、运算以及温度补偿等环节一体化，组装成一个器件。 随着集成化技术的发展，各类混合集成和单片集成式压力传感器相继出现，有的已经成为商品。集成化压力传感器有压阻式、电容式、等类型，其中压阻式集成化传感器发展快、应用广。 传感器的多功能化也是其发展方向之一。所谓多功能化的典型实例，美国某大学传感器研究发展中心研制的单片硅多维力传感器可以同时测量3个线速度、3个离心加速度（角速度）和3个角加速度。主要元件是由4个正确设计安装在一个基板上的悬臂梁组成的单片硅结构，9个正确布置在各个悬臂梁上的压阻敏感元件。多功能化不仅可以降低生产成本，减小体积，而且可以有效的提高传感器的稳定性、可靠性等性能指标。 把多个功能不同的传感元件集成在一起，除可同时进行多种参数的测量外，还可对这些参数的测量结果进行综合处理和评价，可反映出被测系统的整体状态。由上还可以看出，集成化对固态传感器带来了许多新的机会，同时它也是多功能化的基础。 传感器与微处理机相结合，使之不仅具有检测功能，还具有信息处理、逻辑判断、自诊断、以及“思维”等人工智能，就称之为传感器的智能化。借助于半导体集成化技术把传感器部分与信号预处理电路、输入输出接口、微处理器等制作在同一块芯片上，即成为大规模集成智能传感器。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，它的实现将取决于传感技术与半导体集成化工艺水平的提高与发展。这类传感器具有多能、高性能、体积小、适宜大批量生产和使用方便等优点，可以肯定地说，是传感器重要的方向之一。 3、新材料开发 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,传感器技术日臻成熟,其种类越来越多,除了早期使用的半导体材料、陶瓷材料以外,光导纤维以及超导材料的开发,为传感器的发展提供了物质基础。例如,根据以硅为基体的许多半导体材料易于微型化、集成化、多功能化、智能
电子测量技术的现状及 发展趋势 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
电子测量论文 题目：电子测量技术现状及发展趋势姓名： 班级： 学号：
摘要:本文综合论述了电子测量技术的现状和总体发展趋势,分析了电子测量仪器的研究开发，阐述了我国电子测量技术与国际先进技术水平的差距，进而提出了发展电子测量仪器技术的对策。特别是由于测试技术的突破带来的电子测量仪器的革命性变化.同时,针对业界自动测试系统的发展历史和现状提出了作者的一些看法,并介绍了业界的最新进展和最新标准.近年来，以信息技术为代表的新技术促进了电子行业的飞速增长，也极大地推动了测试测量仪器和设备的快速发展。鉴于中国在全球制造链和设计链的重要地位，使得这里成为全球各大测量仪器厂商的大战场，同时，也带动了中国本土测试测量技术研发与测试技术应用的迅速发展。 关键词: LXI ATE 自动测试系统智能化虚拟技术总线接口技术VXI
目录 摘要................................................................................................I 前言 (1) 第一章测试技术现状及其存在的问题 (2) 第二章电子测量技术的发展方向 (2) （一）总线接口技 术 (2) （二）软件平台技 术 (3) （三）专家系统技 术 (3) （四）虚拟测试技 术 (3) 第三章展望未来 (4) 参考文献 (5)
前言 中国电子测量技术经过40多年的发展，为我国国民经济、科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。随着世界高科技发展的潮流，中国电子测量仪器也步入了高科技发展的道路，特别是经过“九五”期间的发展，我国电子测量技术在若干重大科技领域取得了突破性进展，为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。进入21世纪以来,科学技术的发展已难以用日新月异来描述。新工艺、新材料、新的制造技术催生了新的一代电子元器件,同时也促使电子测量技术和电子测量仪器产生了新概念和新发展趋势。本文拟从现代电子测量技术发展的三个明显特点入手,进而介绍下一代自动测试系统的概念和基本技术,引入合成仪器的概念，面向21世纪的我国电子测量技术的发展趋势和方向是：测量数据采集和处理的自动化、实时化、数字化；测量数据管理的科学化、标准化、规格化；测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化。GPS技术、RS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先进地面测量仪器等将广泛应用于工程测量中，并发挥其主导作用。
传感器的发展史及新型传感器的发展方向 今天,信息技术对社会发展信、科学进步起到了决定性的作用。现在信息技术的基础包括信息采集、信息传输与信息处理,而信息的采集离不开传感器技术。所以说 传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础,是现代科技的开路先锋, 最后美国开始不要 第二段 近年来,传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多效用化、系统化、网络化,它不仅促进了传统产业的改造,而且可导致建立新型工业,是21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统(MEMS)技术基础上的,目前已成功应用在硅器件上形成硅压力传感器(如上述EJX变送器)。 微电子机械加工技术,包括体微机械加工技术、表面微机械加工技术、LIGA技术(X光深层光刻、微电铸和微复制技术)、激光微加工技术和微型封装技术等。 MEMS的发展,把传感器的微型化、智能化、多效用化和可靠性水平提高到了新的高度。传感器的检测仪表,在微电子技术基础上,内置微处理器,或把微传感器和微处理器及相关集成电路(运算放大器、A/D或D/A、存贮器、网络通讯接口电路)等封装在一起完成了数字化、智能化、网络化、系统化。(注：MEMS技术还完成了微电动机或执行器等产品,将另作文介绍)网络化方面,目前主要是指采用多种现场总线和以太网(互联网),这要按各行业的特点,选择其中的一种或多种,近年内最流行的有FF、Profibus、CAN、Lonworks、AS-Interbus、TCP/IP等。 除MEMS外,新型传感器的发展还有赖于新型敏感材料、敏感元件和纳米技术,如新一代光纤传感器、超导传感器、焦平面陈列红外探测器、生物传感器、纳米传感器、新型量子传感器、微型陀螺、网络化传感器、智能传感器、模糊传感器、多效用传感器等。 多传感器数据融合技术正在形成热点,它形成于20世纪80年代,它不同于一般信号处理,也不同于单个或多个传感器的监测和测量,而是对基于多个传感器测量结果基础上的更高层次的综合决策过程。有鉴于传感器技术的微型化、智能化程度提高,在信息获取基础上,多种效用进一步集成以致于融合,这是必然的趋势,多传感器数据融合技术也促进了传感器技术的发展。 多传感器数据融合的定义概括：把分布在不同位置的多个同类或不同类传感器所提供的局部数据资源加以综合,采用计算机技术对其进行分析,消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾,加以互补,降低其不确实性,获得被测对象的一致性解释与描述,从而提高系统决策、规划、反应的快速性和正确性,使系统获得更充分的信息。其信息融合在不同信息层次上出现,包括数据层(像素层)融合、特征层融合、决策层(证据层)融合。由于它比单一传感器信息有如下优点,即容错性、互补性、实时性、经济性,所以逐步得到推广应用。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。 我国传感器产业要适应技术潮流,向国内外两个市场相结合的国际化方向发展,让传感器和检测仪表抓住信息化的发展机遇。 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。 传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力。 传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力。而现代
《传感器原理与应用》结课论文国外传感器现状及发展趋势 学院：计算机与信息工程学院 专业：通信工程 班级：13级通信工程 学号： ： 指导教师：袁博 学年学期：2016-2017学年第一学期
摘要：传感器技术是现代技术的应用具有巨大的发展潜力，通过传感器技术的应用现状，在未来发展中存在的问题和面临的挑战，传感器技术现状与发展趋势。 关键字：传感器，现状，发展趋势。 正文： 一、传感器的定义和组成 根据国家标准（GB7665—87），传感器（transduer/sensor）的定义是：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。 这一定义包含了以下几方面的含意：①传感器是测量装置，能完成检测任务：②它的输出旦是某一被测量，可能是物理量．也可能是化学量、生物量等；②它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等，这种量可以是气、光、电物理量，但主要是电物理量；④输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。 关于传感器，我国曾出现过多种名称，如发送器、传送器、变送器等，它们的涵相同或相似。所以近来己逐渐趋向统一，大都使用传感器这一名称了。 但是，在我国还经常有把‘传感器”和“敏感元件”等同使用的情况。当从仪器仪表学科的角度强调是一种感受信号的装置时，称其为。传感器”：而从电子学的角度强调它是一种能感受信号的电子元件时，称其为“敏感元件”。两种
不同的提法在大多数情况下并不矛盾。例如热敏电阻，既可以称其为“温度传感器”，也可以称之为“热敏元件”。但在有些情况下则只能概括地用“传感器”一词来称谓。例如，利用压敏元件作为敏感元件，并具有质量块、弹按和阻尼等结构的加速度传感器，很难用“敏感元件％类的词称谓，而只“传感器”则更为贴切。 传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。 （1）敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一种量的元件。 是一种气体压力传感器的示意图。膜盒2的下半部与壳体l固接，上半部通过连扦与磁芯 4相连，磁芯4置于两个电感线圈3中，后者接人转换电路5。这里的膜盒就是敏感元件，其外部与大气压力尸。相通，部与被测量压力尸相通。当尸变化时．引起膜盒上半部移动，即输出相应的位移量。 （2）转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。在图2—2中，转换元件是可变电感线圈3，它把输入的位移量转换成电感的变化。 （3）转换电路：上述电路参数接入转换电路．便可转换成电量输出。 实际上，有些传感器很简单．有些则较复杂，大多数是开环系统，也有些是带反馈的闭环系统。 最简单的传感器由一个敏感元件（兼转换元件）组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶；有些传感器由敏感元件组成，没有转换电路，如压电式加