气体传感器的发展概况
和发展方向
玛日耶姆·图尔贡
107551600545
气体传感器的发展概况和发展方向
【摘要】本文对气体传感器进行分类，介绍了半导体型气体传感器、电阻型气体传感器、非电阻型气体传感器等几种常见气体传感器的特性、总结了这些气体传感器的工作原理，并阐述这几种气体传感器在日常生活及特殊场合中的应用及其选用时的原则。探讨了气体检测仪器在检测对象、检测范围和检测方式上向小型化、智能化、多功能化和通用化等方面不断向前发展的方向。
【关键词】气体传感器；特性；应用；发展方向
一、前言
目前，随着人们环保意识的提高，环境问题日益受到政府和社会关注。环境问题变成了重要的民生问题，影响到人民生活幸福感，甚至环境问题严重威胁群众健康。
近年来生态环境污染状况日趋严重，各种工业废水，废气直接排入水体及空气，造成极为严重的环境污染。影响着人们的正常生活和生存发展，并导致环境污染的气体进行处理是十分急迫的问题。随着科学技术的发展,人们生活水平的提高,对气体传感器的需求已有所不同;同时,随着近年酸雨、温室效应、臭氧层破坏、环境污染等,严重影响了人类的健康和生存,这就给气体传感器提出了新的研究课题和增加了新的研究内容和难度。检测气体的种类由原来的还原性气体(H2、 C4、 H10、 CH4等)扩展到毒性气体(CO、NO2、 H2S、NO、NH3、 PH3等)以及食品有关的气体(鱼、肉鲜度(CH3)3、醋酸乙脂等)[1]。气体传感器作为气体检测最基础的部分，为了满足这些需求,气体传感器必须具有较高的灵敏度和选择性,重复性和稳定性要好,而且能批量生产,性能价格要高等。
随着人们环保意识的增强以及各国对有毒气体排放和污染物排放方面的严格立法，各种气体传感器正在得到越来越广泛的应用。目前，随着生命科学、人工智能、材料科学等学科的发展，气体传感器的应用领域越来越广泛，在大气监测、食品工业、汽车尾气快速实时测定、有毒气体检测安全检查和航空航天等方面，越来越多地显示出气体传感器的重要作用[2]。
二、气体传感器的发展概况
2.1气体检测仪
气体检测仪是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具，主要是指便携式/手持式气体检测仪。主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类。气体检测的目的是分析各种气体混合物中各组分的含量或其中某一组分的含量。气体检测仪表一般由传感器、信号放大、处理单元、显示单元以及控制单元组成，其中传感器是最关键的部分。
2.2传感器
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器按其基本效应可分为：物理传感器，化学传感器，生物传感器。按检测对象，化学传感器分为气体传感器、湿度传感器、离子传感器。
物理传感器
传感器生物传感器气体传感器
化学传感器离子传感器
湿度传感器
2.2.1气体传感器
气体传感器是整个气体检测系统的核心，一般安装在探头内。探头首先通过气体传感器对气体样品进行处理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥和样品抽吸等过程，然后通过传感器将某种气体体积分数转化成对应电信号，实现相应的功能。气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置，气体传感器通常是用来检测气体的类别、浓度和成分。气体传感器的种类很多，分类方法也各不相同[2]。
国外从30年代开始研究开发气体传感器,至今已经走过了半个多世纪,品种到达了数百种。过去研究开发的气体传感器主要用于家庭中常用的煤气、液化石油气、天然气以及矿井中的瓦斯气体的检测和报警,并取得了很大的成绩,基本上满足了市场的需要。进入90年代,随着科学技术的发展,人们生活水平的提高,对气体传感器的需求已有所不同。
2.2.2气体传感器分类
按气体传感器的材料分，可分为半导体型和非半导体型。应用广泛的气体传感器有：半导体型气体传感器、固体电解质气体传感器、电化学传感器、接触燃烧式气体传感器，光学气体传感器等。
1.半导体型气体传感器
自从1962年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器问世以来,半导体气体传感器由于具有灵敏度高、响应时间快等优点,其产品发展非常迅速,目前已成为世界上产量最大、应用最广的传感器之一。这种类型的传感器在气体传感器中约占 60％，根据其机理分为电阻型半导体气体传感器和非电阻型半导体气体传感器。
1.1 电阻型半导体气体传感器
电阻型半导体气体传感器是将气体浓度的变化转变成电阻值变化的一种传感器。典型的电阻型半导体气体传感器材料是：SnO2、ZnO、Fe2O3等，因为这些材料存在气敏效应，当表面吸附某种气体时会引起电导率的变化。
电阻型半导体气体传感器中应用最广泛的是 SnO2气敏元件，其工作原理是：
SnO2和空气中电子亲和性大的气体发生反应，形成吸附氧束缚晶体中的电子，使器件处于高阻状态；当它与被测气体接触时，气体与吸附氧发生反应，元件表面电导增加，电阻减小。
电阻型气体传感器具有成本低、制造简单、灵敏度高、响应快、寿命长、对湿度敏感低、电路简单等优点。但是由于其自身的结构和材料原因，也决定了它的缺陷，当电阻型气体传感器工作于高温下时，选择性较差、元件参数分散、稳定性不理想、功率要求高；当探测气体中混有硫化物时容易中毒。
1.2 非电阻型半导体气体传感器
1.2.1 结型气体传感器
结型气体传感器又称气敏二极管，是利用气体改变二极管的整流特性。将金属与半导体结合做成整流二级管，其整流作用来源于金属和半导体功函数的差异，随着功函数因吸附气体而变化，其整流作用也随之变化。
1.2.2MOSFET 型气体传感器
气敏二极管的特性曲线左移可以看作二极管导通电压发生改变，这一特性如果发生在场效应管的栅极，将使场效应管的阈值电压U T改变，利用这一原理可以制成 MOSFET 型气敏器件。氢气敏 MOSFET 是一种最典型的气体传感器，它用金属钯(Pd)制成钯栅。在含有氢气的气氛中，由于钯的催化作用，氢气分子分解成氢原子扩散到钯与二氧化硅的界面，最终导
致 MOSFET 的阈值电压U T发生变化。使用时常将栅漏短接，可以保证 MOSFET 工作在饱和区。
利用这一气敏器件可以测出氢气浓度。氢气敏 MOSFET 在氢气浓度高时其灵敏度变低，氢气浓度低时灵敏度则升高[2]。
2固体电解质气体传感器
这种传感器元件为离子对固体电解质隔膜传导，称为电化学池，分为阳离子传导和阴离子传导，是选择性强的传感器，研究较多达到实用化的是氧化锆固体电解质传感器，其机理是利用隔膜两侧两个电池之间的电位差等于浓差电池的电势。稳定的氧化锆固体电解质传感器已成功地应用于钢水中氧的侧定和发动机空燃比成分测量等。为弥补固体电解质导电的不足，近几年来在固态电解质上蒸镀一层气体敏膜，把周围环境中存在的气体分子数量和介质中可移动的粒子数量联系起来[3]。
3接触燃烧式气体传感器
接触燃烧式传感器适用于可燃性气体 CO、H2、CH4的检测。可燃气体接触表面催化剂 Pt、Pd 时燃烧、发热，燃烧热与气体浓度有关。这种类型的传感器应用面广、体积小、结构简单稳定性好，缺点是选择性差[3]。
4电化学式气体传感器
电化学式气体传感器可分为原电池式,定电位电解式、电量式,离子电极式四种类型。原电池式气体传感器通过检测电流来检测气体的浓度,市售的检测缺氧的仪器几乎都配有这种传感器,近年来,又开发了检测酸性气体和毒性气体的原电池式传感器。定电位式传感器是通过测量电解时流过的电流来检测气体的浓度,和原电池式不同的是,它需要由外界施加特定电压,它除了能检测CO、NO、NO2、O2、SO2等气体外,还能检测血液中的氧浓度。电量式气体传感器是通过被测气体与电解质反应产生的电流来检测气体的浓度。离子电极式气体传感器出现得较早,通过测量离子极化电流来检测气体的浓度。电化学式气体传感器主要的优点是检测气体的灵敏度高,选择性好。
5.光学气体传感器
5.1 直接吸收式光气体传感器
红外线气体传感器是典型的吸收式光学气体传感器，是根据气体分别具有各自固有的光谱吸收谱检测气体成分，非分散红外吸收光谱对 SO2、CO、CO2、NO 等气体具有较高的灵敏度。另外紫外吸收、非分散紫外吸收、相关分光、二次导数、自调制光吸收法对 NO、NO2、SO2、CH (CH4)等气体具有较高的灵敏度。
5.2 光反应气体传感器
是利用气体反应产生色变引起光强度等光学特性改变，传感元件是理想的，但是气体光感变化受到限制，传感器的自由度小。
5.3 气体光学特性的新传感器
光导纤维温度感器为这种类型，在光纤顶端涂敷触媒与气体反应、发热。顶端温度改变，导致光纤温度改变。利用光纤测温已达到实用化程度，检测气体也是成功的[3]。
6.气体传感器的应用
气体传感器在日常生活和工业生产中应用广泛，可用于有害气体鉴别、报警与控制，烟雾报警器，酒精检测报警器等场合[3]。
6.1特殊场所可燃气体火灾探测
在煤矿、石油、化工等企业，一但发生可燃气体泄露，极易造成大面积火灾并引起爆炸事故，所以在这些场所对煤气、天然气、液化气等可燃性气体进行气体泄露检测，可以做到
极早期的预防灾害的发生。可燃性气体监测的原理是：针对某中具有一定选择性、灵敏度高、响应时间短的气体传感器，将气体传感器安装在生产，储备、使用等车间场所中，及时监测气体含量，如果可燃性气体含量达到预先设定值或气体浓度达到气体最低爆炸浓度界限，通过控制器启动报警装置或开动保护系统，从而达到预防火灾灾害、减小爆炸危险的目的。6.2气体传感器在国外航天器上的应用
气体传感器作为航天器上不可缺少的眼睛和鼻子，主要用于载人舱内有害气体成分变化监测、航天器发动机工作期间燃料燃烧情况、航天器关键部位气体或液体的泄漏判断以及深空探测过程中行星大气环境检测等方面［4-14］，为航天器产品质量、安全、宇宙环境探知和宇航员身体健康等提供非常重要的参考数据。因此国外多个宇航研究机构都在大力支持研究和研发适合航天器上工作的各类气体传感器，并多次在航天器上进行应用。地面上气体的监测有多种方法，如气相色谱仪、液相色谱仪、各类质谱仪以及各类气体传感设备，相比较于地面设备和仪器，气体传感器因体积小、功耗低、质量轻、灵敏度高，重复性好、成本低等优点［15-17］，所以在航天器上得到广泛应用。
因航天器工作环境的特殊性，对应用在航天器上的各类传感器相比较与地面或传统传感器的技术要求更加严格，如体积更小、功耗更低、质量更轻、灵敏度更高以及可靠性更稳定等。为了能够满足以上要求，国外对航天器上的各类气体传感器进行了深入研究，研发出一系列的具有创新性的各类气体传感器。这些气体传感器主要是安装在航天器舱内、发动机喷口处以及宇航员随身携带，用于检测航天器内材料气体释放、管道泄漏和发动机喷口气体成分变化等［8，14］，为航天器和宇航员的安全提供了必不可少的保障手段。国外航天器上的气
体传感器采用当前最新的微机械加工技术、纳米技术、光学技术、集成电路技术以及新材料等技术，使得国外的气体传感器具有较高的微型化、集成化和智能化等性能，能够满足航天器在轨期间多种气体成分的监测，保证了航天器的安全。
7.选择气体传感器的原则
人们根据不同的环境需要已开发生产了应用于不同场合的各种形式的气体传感器，气体传感器的正确选择和合理使用是化工安全生产的一个重要问题。选择气体传感器的主要原则是:
1. 能够检测有害、易燃、易爆气体的允许浓度和其它基准设定浓度，并能及时给出报警、显示和控制信号。
2. 对被测气体以外的共存气体或物质不敏感。
3. 性能稳定，寿命长。
4. 响应迅速，重复性好。
5. 维护方便，价格便宜。
8.感器的现状及发展趋势
8.1发展的三个阶段
传感技术的发展经历了三个阶段,即结构型传感器、物性型传感器和智能型传感器。
（1）结构型传感器以其结构部分变化或结构部分变化后而引起某种场的变化来反映被测量的大小及变化。经常使用的方法是以传感器机构的位移或力的作用使传感器产生电阻、电感或电容等值的变化来反映被测量的大小。
（2）物性型传感器利用构成传感器的某些材料本身的物理特性在被测量的作用下发生变化,从而将被测量转换为电信号或其他信号输出。例如,利用半导体材料在热辐射照射下会产生各种光效应的特性可制成光敏电阻、光敏三极管等光敏元件。利用二氧化锡材料在某些气体作用下,其阻值会发生变化的特性可以制成气敏元件。由于物性型传感器无可动部件,
灵敏度高,因此,可减少对被测对象的影响,从而能解决结构型传感器不能解决的某些参数及非接触测量的问题,扩大了传感器应用领域。
（3）智能型传感器把传感器与微处理器有机地结合成一个高度集成化的新型传感器。它与结构型、物性型传感器相比,能瞬时获取大量信息,对所获得的信息还具有信号处理的功能,使信息的质量大大提高,其功能也扩展了。以网络化智能传感器为例,它以嵌入式微处理器为核心,集成了传感单元、信号处理单元和网络接口单元,使传感器由单一功能、单一检测向多功能和多点检测发展;从被动检测向主动进行信息处理方向发展;从孤立元件向系统化、网络化发展;从就地测量向远距离实时在线测控发展,它已成为传感器技术发展的主要方向之一。
8.2感器的现状
我国传感器行业虽起步较早,但直到1986年“七五”开始才正式将传感器技术列入国家重点攻关项目,展开以机械敏、力敏、气敏、温敏、生物敏为主的5大敏研究。经过十几年的发展,现已形成了一定规模的产业格局,其特点有:
(1)厂商多,上规模的企业少。
(2)地区发展不平衡。
(3)品种多,档次不高。目前国内共有主要传感器产品1000多种,国产敏感元器件950种,基本涵盖了信息采集的各种领域。但是,水平还处在国际80年代末或90年代初的水平。(4)生产研发多以大学和研究所为依托,专业公司少。
当然,从80年代开始发展传感器技术至今,也取得了一些骄人的成绩,虽然规模有限但也给了我们信心,看到前途的光明。
(1)综合实力得到加强目前全行业职工总数约42万人,固定资产5亿多元,共引进50多条生产线与专用设备。传感器行业产值每年都以(10～15)%的速率增长。
(2)拓宽了开发领域已经由过去的少数品种扩展到光敏、热敏、力敏、电压敏、磁敏、气敏、湿敏、声敏、射线敏、离子敏、生物敏等各种传感器,以及变送器、二次仪表等多种类、多形式产品,与国外研制领域相当。同时形成了近40个院校、研究所的骨干科研队伍。
(3)扩大了生产规模热敏电阻器、ZnO压敏电阻器、可燃性气体传感器、光电二极管等十几个品种已形成一定规模的生产能力。经过“九五”阶段的努力,已建成敏感技术国家重点实验室,包括南北两部分(北方在北京中科院电子所,南方在上海冶金所)。此外,还建立了传感器国家工程研究中心,并形成了4个生产基地:
(1)湿敏传感器。主要以中科院新疆物理所和成都715厂为主,年产量达到2000～3000万只,有少量出口。
(2)电压敏传感器。主要以西安无线电二厂为主,年产量1000～2000万只。
(3)集成霍尔开关。南京中旭微电子有限公司(从南京半导体总厂分出),生产能力3000～4000万只/年。
(4)石英谐振称重传感器。深圳清华传感设备有限公司,产值1000多万元。产品以出口为主。
8.3传感器发展趋势
传感器技术是现代科技的前沿技术，许多国家已将传感器技术与通信技术和计算机技术列为同等重要的位置，称之为信息技术的三大支柱之一。传感器技术作为国内外公认的具有发展前途的高新技术，正得到空前迅速的发展，并且在相当多的领域被越来越广泛地利用。
目前，全世界约有40个国家从事传感器的研制、生产和应用开发，研发机构达6000余家，其中以美、德、日、俄等国实力较强。" SENSOR + TEST”传感器展览会与“SENSORS EXPO”传感器展览交流会是欧洲和北美地区最大和最专业的传感器和传感器系统集成展会，汇集欧州与美国的绝大部分传感器与仪表制造厂商，其展出产品在很大程度上代表了当前全
球范围内先进传感器的发展趋势。
2011年的“SENSOR + TEST”传感器展览会和2012年的“SENSORS EXPO”传感器展出的传感器种类主要有:MEMS传感器、光纤传感器、气体传感器和无线传感器等。从目前各类传感器的应用领域范围和市场销售增长情况可以预测出:在未来10年甚至更长的时间，MEMS 传感技术、光纤传感技术、气体传感技术及无线传感技术仍将是传感器领域的发展重点，而且其应用将渗透各个领域。
（1）MEMS传感器
MEMS ( micro electro mechanical systems)技术是采用微制造技术，在一个公共硅片基础上整合了传感器、机械元件、执行器(actuator)与电子元件。MEMS通常会被看作是一种系统单晶片（SoC），它让智能型产品得以开发，并得以进人很多的次级市场，为包括汽车、保健、手机、生物技术、消费性产品等各领域提供解决方案。MEMS技术已被认为是21世纪最有前途的技术之一。
（2）光纤传感器
伴随着光导纤维和光纤通信技术发展而出现的光纤传感器，其传感灵敏度要比传统传感器高许多倍，而且它可以在高电压、大噪声、高温、强腐蚀性等很多特殊环境下工作，还可以与光纤遥感、遥测技术配合，形成光纤遥感系统和光纤遥测系统。光纤传感技术是许多经济、军事强国争相研究的高新技术，它可广泛应用于国民经济的各个领域和国防军事领域。（3）无线传感器
无线传感器分为两种概念:无线传感模块和无线传感网络。
微机电系统和低功耗高集成数字设备的发展，使得低成本、低功耗、小体积的传感器节点得以实现。这样的节点配合各类型的传感器，可组成无线传感器网络(WSN)。无线传感网络是一种开创了新的应用领域的新兴概念和技术，广泛应用于战场监视、大规模环境监测和大区域内的目标追踪等领域。
（4）气体传感器
气体传感器是以气敏器件为核心组成的、能把气体成分转换成电信号的装置。气体传感器的基本性能是能按要求检测出气体的成分、浓度等参数，不受其他气体或物质的干扰;可以重复多次使用，有较长的使用寿命和稳定性;动态特性好等。
气体传感器主要用于在煤矿、石油、化工等领域，对煤气、天然气、液化气等可燃性气体进行气体泄漏、浓度等实时在线监测，可早发现事故隐患，避免重大灾害的发生。
气体传感器的研究涉及面广、难度大，属于多学科交叉的研究领域。未来，要切实提高气体传感器各方面的性能指标需要多学科、多领域研究者的协同合作。综合气体传感器研究现状和市场对气体传感器的需求情况，未来气体传感器技术发展的主要方向有:新气敏材料与制作工艺的研究开发;新型气体传感器的研制;智能化气体传感器的发展;向低功耗、多功能、集成化方向发展。
8.4的宏观技术特点分析
（1）传感器尺寸愈加减小、功耗及成本进一步降低
各种控制仪器设备的功能越来越强，要求各个部件体积越小越好，因而传感器本身体积也是越小越好。从国外发展趋势看，采用新型封装结构及其技术，建立MEMS封装单元库，注重成本的新封装结构与MEMS研发之间的进一步整合，成为另一个发展趋势。（2）由器件级向系统级发展
展会展出的器件级产品较少，大部分都是系统级的，反映了主流的技术方向正在从单一器件走向系统融合。
MEMS本身具备有系统化的概念，由于MEMS制备工艺与CMOS等工艺难以完全兼容，封
装的过程往往需要将MEMS芯片与其他电路集成在一个封装体内，形成一定的功能，具有系统级封装的内涵。
（3）智能化和多传感器融合趋势进一步发展
智能化是传感器的主要发展趋势之一，仅有信息检测能力的传感器将越来越不能满足应用需求，其发展趋势是传感器技术与通信技术、计算机技术等进行智能的结合。智能化传感器是将一个或多个敏感元件、精密电路、微处理器、通信接口、智能软件等相结合，并封装在一个组件内，将具有信息采集、信息处理、数据存储、自诊断(自检各部分是否正常，及时发现故障部件并通知主系统)、自补偿(通过软件对传感器的非线性、温漂、时漂等进行自动补偿)、在线校准(操作者可灵活改变输人零值或标准量值，传感器可自动校准)、逻辑判断、双向通信、数字输出等功能，极大地提高传感器的准确度、稳定性和可靠性。
在航空领域，未来航空工业的发展将对测控传感器提出更多的需求，以MEMS、无线传感、光纤传感和气体传感为基础的传感器技术是重要的发展方向，智能传感器、光电传感器以及传感器系统等与它都有着技术上密切的联系，它将带动与促进航空传感器技术的更新与发展。但是，采用新材料、新工艺、新技术对传统的传感器进行改进和发展，仍是航空测控传感器发展的重要方向。
8.5的一些竞争品牌
还有以下一些品牌：
HONEYWELL（霍尼韦尔）ADI（亚德诺）MOTOROLA（摩托罗拉）TOSHIBA（东芝）P+F（倍加福) IDEC（和泉）KEYENCE（基恩士）SHINKOH ELECS （新光）SARTORIUS（赛多利斯）OMRON（欧姆龙）SICK（施克）TURCK （图尔克）SCHNEIDER（施耐德）SUNX（神视）SHARP（夏普）VISHAY（威世）BANNER（邦纳）ANV（士研）BALLUFF（巴鲁夫）BELDEN（百通）BECKHOFF（倍福）BRUEL（申克）BEILIN（碑林）
8.6传感器基地
山东昌润科技有限公司和山东昊润自动化技术有限公司是由山东辰坤集团重点投资兴建的高新技术企业，专业从事MEMS硅电容智能传感器、硅压阻OEM传感器及变送器仪器仪表的研发、设计与制造。总资产6亿元，占地1200亩。
9.研究展望
气体传感器的发展
随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视,对各种有毒、有害气体的探测,对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测都对气体传感器提出了更高的要求。纳米、薄膜技术等新材料研制技术的成功应用为气体传感器集成化和智能化提供了很好的前提条件[18]的气体传感器, 特别是开发和完善智能气体传感器系统,可以在气体泄漏事故中起到报警、检测、识别、智能决策等方面的作用,大大提高气体泄漏事故处置的工作效率和安全性,对于控制事故损失具有重要的作用。气体传感器的国内外的研究未来气体传感器的发展也将围绕这两方面展开工作。主要内容为:
(1)气敏材料的进一步开发:一方面寻找新的添加剂对已开发的气敏材料的敏感特性进一步提高,尤其是通过选择不同的添加剂来改善同一基质材料对不同气体的选择性;另一方面充分利用纳米、薄膜等新材料制备技术使气敏材料各方面的性能均得到大大改善。
2)新型气体传感器的开发和设计:根据气体与气敏材料可能产生的不同效应设计出新型气体传感器是气体传感器未来发展的重要方向和后劲。目前仿生气体传感器也在研究中。警犬的鼻子就是一种灵敏度和选择性都非常好的理想气敏传感器,结合仿生学和传感器技术研究类似狗鼻子的”电子鼻”将是气体传感器发展的重要趋势和目标之一[19]。
3)气体传感器传感机理的研究:新的气敏材料和新型传感器层出不穷,需要在理论上对它们的传感机理进行深入研究。
(4)气体传感器的智能化:生产和生活日新月异的发展变化对气体传感器提出了更高的要求,气体传感器智能化是其发展的必由之路。纳米、薄膜技术等新材料制备技术的成功应用为气体传感器集成化和智能化提供了很好的前提条件[20]。
三、结束语
随着人们生话水平的不断提高和对环保的日益重视，对各种有毒、有害气体的探测，对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测都对气体传感器提出了更高的要。随着新材料新技术的使用，气体检测系统智能化、数字化的水平愈来愈高。
气体传感器在易燃、易爆、有毒、有害气体的检测和检测中的应用越来越广泛。一方面,在这类气体的生产、储运、使用等场所使用气体传感器监测气体的含量,及早发现泄漏事故;另一方面,在气体泄漏事故抢险救援中,消防部队可使用它及时侦测泄漏气体的种类和浓度,以采取正确的战术。随着气敏材料和气体传感器的发展,它们对于减少气体爆炸、火灾等事故的发生将起到更大的作用。
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传感器技术文献综述 学校邕江大学专业 09信息学号 40号姓名赵丽霞 一、摘要 传感器技术是综合多种学科的复合型技术, 是一门正在蓬勃发展的现代化传感器技术。本文通过将所看的传感器相关文献总分为传感器、智能传感器以及无线传感器网络三个类别, 对每一类别进行综述, 分析每类别传感器研究中所存在的不足,探讨了相应的解决方案。 二、关键词:传感器 三、引言 传感器技术是一门正在蓬勃发展的现代化传感器技术, 是涉及微机械与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、电路与系统、传感技术、神经网络技术以及模糊控制理论等多种学科的综合性技术, 而该技术也广泛应用到了军事、太空探索、智能家居、农业、医疗等领域。在伴随着“信息时代” 的到来,作为获取信息的重要手段——传感器技术得到飞速发展, 其应用领域越来越广, 人们对其要求越要越高, 需求也越来越迫切。但传感器技术的广泛应用以及飞速发展并不代表着该技术已经成熟, 相反在很多方面它还只是一项新兴的技术, 依然存在很多的问题等待我们去解决。如何能够让我们的传感器装置很快的适应周围的环境, 迅速准确的处理传输客户所需求的信号, 并可以根据客户的要求作出相应的反应以及如何可以尽量的延长传感器装置的生存时间等等。这些问题都是我们在研究传感器技术的过程中所应该解决的问题。 四、传感器 传感器是一种物理装置, 能够探测、感受外界的信号、物理条件 (如光、热、温度、湿度等或化学组成, 并将探知到的信息传递给其他装置。该装置相当我们的人类的眼睛、鼻子、舌头、耳朵以及皮肤等一些感知器官。这样,精确快速地感
受外界的信号就是迅速正确作出反应实施行动的前提条件。现在的物理传感器、生物传感器都是力图解决感知、精确以及快速这三个难题。例如气体流量监测就有很多种的感知方法,但每种方法都存在着精确以及反应速率方面的问题, 所以还需要不断的改进。然而,有很多的问题大自然已经很好的为我们解决了, 我们应该取其精华。因此, 我认为仿生传感器一定会解决很多传感器方面的问题。 模仿沙漠蚂蚁利用太阳偏振光在沙漠中很好的辨别方向机理设计了偏振测角传感器。在我们的生活中, 大自然还有很多聪明的发明, 这些都可以应用到我们现在所讨论的传感器技术中。比如鲸鱼、鸽子能够探测到地球微弱的磁场并根据其来确定旅行路线; 双髻鲨能都根据探测到微弱的生物电来捕食, 在它的双髻上分布着许多微小的孔,传感器也可以设计成与此相同的结构来探测微弱的电磁波, 并可以将此项技术应用到医学中来检测人体的健康;苍蝇的嗅觉特别灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到,仿生学家根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能,利用活的苍蝇,把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪,用来检测舱内气体的成分。此外,还有很多的动物都具有特异功能,可以利用这些大量的自然资源来实现我们对自然界一些信息的需求,可以直接利用动物,降低成本,可以根据研究其特异功能的机制, 改进现在的传感器。 目前的传感器往往仅能感知一种或几种物理量。因此, 要尽量集成传感器的功能。在实际中, 需要检测的物理量往往不是唯一的, 这样就需要多种传感器共同工作来完成对这些物理量的检测, 浪费了大量资源, 比如人力资源——我们要花费大量的时间与精力去部署以及维护这些节点, 通信资源——每个节点都会向基站发送信号, 占用带宽, 容易造成数据拥堵。要求一种传感器可以同时感知多种物理量比较困难, 这样可以将多种传感器固定在同一装置上, 通过程序让它们在分配间隙时间内轮流工作发送数据, 间隙时间越短, 该传感器的整体测量效率也就越高。但如果对测量的实时性要求不高的话, 一个传感器装置就可以达到预期效果。也可以在监测区域分布多个的装置, 编制程序, 使在同一时刻能够测量到多种物理量。 五、智能传感器
单位代码01 学号 分类号TN7 密级 文献综述 关于红外报警器的综述 院（系）名称信息工程学院 专业名称电子信息工程 学生姓名 指导教师 2013年3月20日
关于红外线报警器的综述 摘要 随着社会的发展，科学技术的进步和安全防范意识的增强，人们越来越注重自身所处的环境是否安全。当家中无人或者仅有老人孩子在家时，必须考虑家庭成员生命和财产的绝对安全。目前，许多住宅小区的安防主要依靠安装防盗窗、防盗门以及人工防范。这样不仅有碍美观，不符合防火的要求，而且不能有效地防止坏人的侵入。报警器的应用类型非常多，但热释电红外线报警器是最广泛的，因为它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，具有较高的应用价值。 本文简要通过对红外报警器组成的个个模块进行分析，介绍了红外报警器的两种常见方式即：主动式和被动式，进而又分析了两种方式的选择原则，最后有对红外线报警器的发展前景进行了预测。 关键词：红外线，热释电传感器，报警器，单片机
引言 随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对其住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。相反地，经济的快速增长也带来了相当大的负面社会效应，城乡、区域收入差距进一步拉大，流动人口也开始迅速增加，盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出了增长趋势，人们越来越渴望有一个安全生活的空间，但是犯罪分子的作案手段越来越高明，他们甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那种依靠安装防盗门窗、或靠人防的防范方式越来越不能满足人们日常防范的要求。这时，传统的家庭住宅显然己经远远不能满足人们的需求。人们迫切需要一种智能型的家庭防盗报警系统，能可靠的进行日常安全防范工作，及时发现各种险情并通知户主，以便将险情消灭在萌芽状态，这样人们便可安心工作，同时也保证了居民的生命财产不受损失。于是有关家庭、办公室和仓库等处的安全防范和自动报警系统的开发研制日益被科研单位和生产厂家所重视，现在市场上也出现了各种名目繁多的报警装置，但多由于可靠性较差、功能单一或造价高而难于普及。 而随着电子通讯技术的飞速发展，单片微机以其具有体积小、价格低、集成度高、性价比高等突出优点已在工业控制、智能仪表、数控机床、数据采集以及各种家用电器等方面得到了广泛应用。因此利用单片机和一些简单的外围器件来开发一种适合于家庭的低价位、运行可靠的智能型安全防范报警系统安全防范系统，对室内出现入室盗窃等自动发出报警信息并通知户主进行及时处理已经势在必行。 报警器的类型多种多样，例如：红外监控无线报警器,超声波防盗报警器,红外线防盗报警器，高灵敏红外报警器，触摸式延时防盗报警器, 触摸式防盗报警器,红外报警器, 红外线声光报警器等。 红外线作为一种不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。所以在众多报警器的分类方式中，红外线报警器由于简单实用，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠而被广泛应用。红外报警器直接决定系统的灵敏度与稳定性，是整个系统品质的保障，红外防盗报警器又称红外探测器。中国安防厂商在这些年，无论在技术的掌握与生产能力的提升上，均有明显的改善，这都归功于中国厂商的产品设计和生产技术，并致力于降低成本，使中国安防产品开始得到厂商们的认可，加上低价对于甲方有着重要的吸引力，使得本国产品在市场上成长迅速。虽然本国产品的品质仍与进口产品有段差距，但在用户对安防产品不熟悉的情况下，中国安防产品扔
重庆工商大学 毕业论文(设计)文献综述计信学院计算机科学与技术专业(本科) 10级软件1 班 课题名称：基于Android的手机系统 助手软件的实现 学生姓名：学号： 指导教师：职称：
基于Android的手机系统助手软件的实现 【摘要】随着手机的普及以及手机应用的深入人心，近几年“智能手机”成为了人们关注的话题。在现今这个智能手机系统群雄纷争的时候，2008年Google 推出了一款名为Android的开源智能手机操作系统。Android凭借其开放性和良好的人机界面，受到广大手机生产商的重视。 Android是基于Linux平台的开源手机操作系统的名称，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，而且不存在任何以往阻碍移动产业创新的专有权障碍，号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。 从Android的从业角度分析，Android的开发概括为两类：一是系统开发，包括低层linux内核的裁剪和扩展，硬件驱动的开发和系统移植等，从业人员主要工作在硬件厂商的公司里：而是应用开发，主要包括游戏开发、Android互联网客户端开发和工具软件开发等。随着用户群体的不断壮大，Android系统有望成为手机操作系统的“Windows”所以Android应用开发应用需求将非常大。据库技术在信息管理当中的地位不言而喻，它已经成为先进信息技术的重要组成部分，是现代计算机信息系统和计算机应用系统的基础和核心。 【关键词】Android、智能手机、应用开发 一、Android简介 1、Android的前世今生 Android平台是开放手机联盟为创造一代更好的移动电话而合作开发的产品。该联盟由谷歌领导，成员包括移动运营商，手机设备制造商，元件制造商，软件解决方案和平台供应商以及销售商。从软件开发的角度，机器人立足于开源世界。 市场上第一款基于Android系统的手机G1由HTC制造并供应给T - Mobile 用于销售。然而，该设备从放出风声到真正发布，用了大概一年的时间，因为发布的sdk补丁累计了一年才使唯一的软件开发工具变得可用。随着G1发布日期的临近，Android团队发布了SDK1.0，为新的平台而设计的应用也开始浮出水面。
传感器技术综述 Luqingsong@https://www.doczj.com/doc/2c11198468.html, 摘要：本文简介了传感器技术的原理、分类和应用，以位移传感器为例概述了传感器技术的研究现状，在此基础上分析了我国传感器技术发展中存在的问题和解决方法，分析了传感器技术的发展方向。 关键词：传感器技术应用研究发展方向 1传感器 传感器是一种检测装置，一般由敏感元件、传感元件和其他辅助件组成，有时也将信号调节也转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器通常可以按照一系列方法进行分类。根据用途分类，传感器常以测别的物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等；根据工作原理分类，传感器可以依据工作原理进行命名，如振动传感器、磁敏传感器、生物感器等；按输出信号，可分为模拟传感器和数字传感器等；还可按照传感器的制造工艺、构成、作用形式等进行分类。[1] 随着微电子技术、微机械加工技术、光电科学以及当代生物科学等高新技术的推动下，传感器己经从过去单一功能转变为功能多样、科技含量高的新型产品。传感器技术是当前代表国家综合科研水平的重要技术，传感器技术的具体应用是传感器技术转化的重要途径和方法。其所涉及的知识领域非常广泛，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。 2主要传感技术分类[2][5] 2.1光电传感技术 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、经济性好，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
文献综述 电子信息工程 烟雾报警器设计制作 摘要：面对人类社会经济与技术急速发展的时代，伴随着电子、计算机、通讯和现代控制技术的快速发展，现代火灾报警控制器这一高技术产品正向着智能化，网络化发展。本文主要讲述了传感器在火灾报警方面的运用，介绍了烟雾报警的工作原理以及传感器的种类以及未来发展的趋势。 关键词：传感器；火灾报警器；新技术 1.烟雾报警系统的组成部分简介及其相关应用 1.1 烟雾报警器行业的现状、发展及特点 二十多年前,中国的消防报警产品才刚刚起步，无论产品技术含量、产品系列完整性、使用性，还是社会影响程度都是相当低的。国外的产品和品牌一统天下，占领中国的大部分市场。由于中国的建设正在飞速发展，市场大的惊人，难道这由中国发展带来的成果只能由外国企业来瓜分？可幸的是中国企业抓住了机遇，顶住了挑战，先是一批国家的科研院所，后是一批国营企业、民营企业，业内也吸引和凝聚一大批国内的技术和管理精英，花了十多年时间，通过几次产品更新换代，就使自己的产品紧紧跟上了国际水平，并且夺回了大部分国内市场，使得现在大多国外产品只有招架之功，这是典型的自力更生，走自己的路。当然目前而言，我们基本占据的是国内市场，对外还刚启动。中国企业正虎视眈眈，准备进军海外市场。 消防报警产品是一个系列产品，包括火灾探测设备、信息传输设备、报警分析控制器、消防控制联动。是物理传感技术、自动控制、计算机技术、数据传输和管理、智能楼宇等技术的综合集成，属于高新技术。依托中国多年的基本建设的发展，这个行业也得到发展，具备了和国外知名企业抗衡的能力。在目前中国许多冠名以高新技术的行业中，中国企业大多做的是下游的制造和服务，分取极少一部分的利润，象消防报警产品那样又拥有自我知识产权，又拥有大量市场的行业其实是很少的。 在消防报警产品的技术含量上，国内产品和国外产品差距不是很大，许多指标已经超越，存在的问题是：类似于国外消防报警产品的大批量规模化的生产才刚起步，有待于积累经验和技术；也因此在产品一致性和长期稳定性上有一些差距；国内正在形成权重的大型企业和集团，这样可以带领国内的各家企业去冲击海外市场，并最终占领海外的消防报警市场。 1.2火灾探测器的简介
生物传感器综述
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生物传感器课程论文 论文题目：生物传感器技术在环境分析 与检测方面的应用研究进展专业: 分析化学 姓名:雷杰 学号：120１5１305２9 指导教师：晋晓勇 时间：２０1５年1０月23日
生物传感器技术在环境分析与检测方面的应用研究进展 摘要：生物传感器作为一类新兴传感器,它是以生物分子敏感元件,将化学信号、热信号、光信号转换成电信号或者直接产生电信号予以放大输出,从而得到检测结果。文章综述了生物传感器在环境监测,包括水环境、大气环境等领域的应用和最新进展,并展望了环境监测生物传感器的发展前景及发展方向。 关键词:生物传感器技术；环境分析检测;
０.前言 生物传感器这门课属于分析化学和生物化学的一门交叉学科，它涉及到生物化学、电化学等多个基础学科。就目前生物传感器研究的历史阶段，它仍然处于十分活跃的研究阶段,生物传感器的研究逐渐变得专业化、微型化、集成化、也有一些生物相容的生物传感器,生物可控和智能化的传感器制成[1]。基于生物传感器的基本结构和性能，从它的选择性,稳定性，灵敏度和传感器系统的集成化发展的特点和趋势,科研人员主要研究生物传感器在医疗、食品工业和环境监测等方面,它的发展对生产生活都有极大影响，尤其是生物传感器专一性好、易操作、设备简单、可现场检测、便携式、测量快速准确、适用范围广,从而深受研究者的青睐。本文主要概述了近三年来生物传感器在环境分析与检测方面的应用研究，从而对以后生物传感器技术的研究有所帮助与借鉴。 1.生物传感器技术 1.1生物传感器的组成及工作原理 生物传感器主要是由生物识别和信号分析两部分组成。生物识别部分是由具有分子识别能力的生物敏感识别元件构成,包括细胞、生物素、酶、抗体及核酸。信号分析部分通常叫换能器。它们的工作原理一般是根据物质电化学、光学、质量、热量、磁性等,物理化学性质将被分析物与生物识别元件之间反应的信号转变成易检测、量化的另一种信号,比如电信号、焚光信号等,再经过信号读取设备的转换过程，最终得到可以对分析物进行定性或定量检测的数据[2]。 生物传感器识别和检测待测物的工作原理:首先,待测物分子与识别元素接触；然后,识别元素把待测物分子从样品中分离出来；接着,转换器将识别反应相应的信号转换成可分析的化学或物理信号;最后，使用现代分析仪器对输出的信号进行相应的转换，将输出信号转化为可识别的信号。生物传感器的各个部分包括分析装置、仪器和系统也由此构成。生物传感器中的识别元素决定了传感器的特异性,是生物定性识别的决定因素；识别元素与待测分子的亲合力，以及换能器和检测仪表的精密度，在很大程度上决定了传感器的灵敏度和响应速度。
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
浅谈传感器技术在汽车领域的应 用 院系信息工程系 专业 年级 学生姓名 指导教师
目录 1 摘要 1.1 汽车传感器举足轻重 1.2 国内传感器生产水平低 1.3 汽车上的主要传感器 1.4 汽车传感器的发展趋势 2 传感器类型 2.1里程表传感器 2.2安全气囊传感器 2.3 速度传感器 3 基本原理和发展 致谢 参考文献
1 摘要汽车传感器发展综述 在20世纪60年代，汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器，它们与仪表或指示灯连接。 进入70年代后，为了治理排放，又增加了一些传感器来帮助控制汽车的动力系统，因为同期出现的催化转换器、电子点火和燃油喷射装置需要这些传感器来维持一定的空燃比以控制排放。80年代，防抱死制动装置和气囊提高了汽车安全性。 今天，传感器有用来测定各种流体温度和压力（如进气温度、气道压力、冷却水温和燃油喷射压力等）的传感器；有用来确定各部分速度和位置的传感器（如车速、节气门开度、凸轮轴、曲轴、变速器的角度和速度、排气再循环阀（EGR）的位置等）；还有用于测量发动机负荷、爆震、断火及废气中含氧量的传感器；确定座椅位置的传感器；在防抱死制动系统和悬架控制装置中测定车轮转速、路面高差和轮胎气压的传感器；保护前排乘员的气囊，不仅需要较多的碰撞传感器和加速度传感器。面对制造商提供的侧量、顶置式气囊以及更精巧的侧置头部气囊，还要增加传感器。随着研究人员用防撞传感器（测距雷达或其他测距传感器）来判断和控制汽车的侧向加速度、每个车轮的瞬时速度及所需的转矩，使制动系统成为汽车稳定性控制系统的一个组成部分。 老式的油压传感器和水温传感器是彼此独立的，由于有着明确的最大值或最小值的限定，其中一些传感器的实际作用就相当于开关。随着传感器向电子化和数字化方向发展，它们的输出值
气体传感器模块 1、概述 气体传感器模块包含了一个MQ2型烟雾传感器，该传感器具有良好的重复性和长期的稳定性，响应时间短，长时间工作性能好。可用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。本模块接口是黑色色标，黑色色标是模拟口，需要连接到主板上带有黑色标识接口。 2、技术规格 ●工作电压：5 0V±0 1 V ●加热电压：5 0V±0 1 V ●加热电阻：33Ω±5% （室温） ●加热功率：＜800mw ●预热时间：＞24h ●检测范围：100-10000ppm ●检测温度：20±2℃（标准） ●使用温度：-20℃-50℃ ●储存温度：-20℃-70℃ ●相对湿度：＜95%RH ●氧气浓度：21%(标准条件) 3、功能特性 ●10K可调电阻用于调节灵敏度； 1
●使用前必须先加热一段时间； ●当检测到可燃气体时，蓝色指示灯亮； ●具备数字信号与模拟信号输出接口； ●传感器稳定性强、检测速度快； ●模块的白色区域是与金属梁接触的参考区域； ●具有反接保护，电源反接不会损坏IC； ●支持mBlock图形化编程，适合全年龄用户； ●使用RJ25接口连线方便； ●配有VCC、GND、DO、AO接头支持绝大多数Arduino系列主控板。 4、引脚定义 气体传感器模块有四个针脚的接头,每个针脚的功能如下表 序号引脚功能 1 GND 地线 2 VCC 电源线 2
3 AO 模拟量输出 4 DO 数字量输出 表1 4-Pin 接头功能表 5、接线方式 ●RJ25连接 由于气体传感器模块接口是黑色色标，当使用RJ25接口时，需要连接到主控板上带有黑色色标的接口。以Makeblock Orion为例，可以连接到6，7，8号接口，如图 图1 气体传感器模块与Makeblock Orion连接 ●杜邦线连接 当使用杜邦线连接到Arduino Uno主板时，模块AO引脚需要连接到ANALOG（模拟）口，DO引脚需要连接到DIGITAL（数字）口,如下图所示： 3
火灾自动报警系统 缓解城市用地紧张的角度出发的，同时考虑便于集中供电、供热、供气，便于集中管理和控制，例如便于计算机管理控制系统和闭路电视及共用天线系统的应用等。高层大型建筑不论普通型(如民用住宅)还是豪华型(如火灾自动报警及其消防联动系统，作为火灾的先期预报、火灾的及时扑灭、保障人身和财产安全，起到了不可替代的作用。火灾自动报警系统是为了人们及时采取有效措施，控制和扑灭火灾，而设置在建筑物中或其他场所的一种自动消防设施，是人类同火灾做斗争的有力工具。本系统可负责不断地监视现场的温度、浓度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接到的信号与内存的正常整定值比较、判断确定火灾[1]。当发生火灾时，可实现声光报警、浓度显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾传感器，具有一定的实用价值。 现代建筑的特点是高层大型建筑增多。这主要是从高级宾馆)，都日益重视防火和保安技术的普及应用。国家建筑防火规范规定，住宅楼高10层以上、建筑物高24m以上的均为高层建筑范畴。高层建筑楼层多，人员密集，如果发生火灾，疏散困难，扑救也困难。因此高层建筑，特别是高级宾馆及居民楼，一旦失火，损失严重，极有可能造成人员饬亡。为了保证高层建筑安全可靠，万无一失，必须从建筑设计上采取防范措施，安装功能齐全可靠的自动报警与消防系统。 传统的火灾系统探测报警是根据某种单一的火灾探测器所采集的火灾探测参数，采用阀值比较法来判定火灾的[2]。但是，火灾信号的多样性和探测器类型的单一性之间的矛盾是的误报的现象十分普遍。为了能够提早准确报警，目前大量的研究人员正在研制智能型探测器来取代传统的单一传感器，用于区分非火灾信号和火灾信号。人工嗅觉模拟技术数以新兴的多学科交叉技术，它由气敏传感器阵列、模拟识别系统、信息提取技术三部分组成[3]。人工嗅觉技术应用于火灾火灾报警报警系统中可以利用气体传感器矩阵列完成火灾信息的数据融合，增加信息可靠性：模式识别中的模糊神经网络算法完善了火灾判断规则，增加判别的灵活性：多种信息提取技术能使非线性信号线性化，使火灾判别更简单化。如果对多传感探测器的信息只是进行简单的或非判断，相当于把多传感器进行简单的组合，并不能充分发挥多传感探测器的有效作用。而人工嗅觉模拟技术中的气体
` 气体传感器的发展概况 和发展方向 玛日耶姆·图尔贡 107551600545 Word文档
气体传感器的发展概况和发展方向 【摘要】本文对气体传感器进行分类，介绍了半导体型气体传感器、电阻型气体传感器、非电阻型气体传感器等几种常见气体传感器的特性、总结了这些气体传感器的工作原理，并阐述这几种气体传感器在日常生活及特殊场合中的应用及其选用时的原则。探讨了气体检测仪器在检测对象、检测围和检测方式上向小型化、智能化、多功能化和通用化等方面不断向前发展的方向。 【关键词】气体传感器；特性；应用；发展方向 一、前言 目前，随着人们环保意识的提高，环境问题日益受到政府和社会关注。环境问题变成了重要的民生问题，影响到人民生活幸福感，甚至环境问题严重威胁群众健康。 近年来生态环境污染状况日趋严重，各种工业废水，废气直接排入水体及空气，造成极为严重的环境污染。影响着人们的正常生活和生存发展，并导致环境污染的气体进行处理是十分急迫的问题。随着科学技术的发展,人们生活水平的提高,对气体传感器的需求已有所不同;同时,随着近年酸雨、温室效应、臭氧层破坏、环境污染等,严重影响了人类的健康和生存,这就给气体传感器提出了新的研究课题和增加了新的研究容和难度。检测气体的种类由原来的还原性气体(H2、 C4、 H10、 CH4等)扩展到毒性气体(CO、NO2、 H2S、NO、NH3、 PH3等)以及食品有关的气体(鱼、肉鲜度(CH3)3、醋酸乙脂等)[1]。气体传感器作为气体检测最基础的部分，为了满足这些需求,气体传感器必须具有较高的灵敏度和选择性,重复性和稳定性要好,而且能批量生产,性能价格要高等。 随着人们环保意识的增强以及各国对有毒气体排放和污染物排放方面的严格立法，各种气体传感器正在得到越来越广泛的应用。目前，随着生命科学、人工智能、材料科学等学科的发展，气体传感器的应用领域越来越广泛，在大气监测、食品工业、汽车尾气快速实时测定、有毒气体检测安全检查和航空航天等方面，越来越多地显示出气体传感器的重要作用[2]。 二、气体传感器的发展概况 2.1气体检测仪 气体检测仪是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具，主要是指便携式/手持式气体检测仪。主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类。气体检测的目的是分析各种气体混合物中各组分的含量或其中某一组分的含量。气体检测仪表一般由传感器、信号放大、处理单元、显示单元以及控制单元组成，其中传感器是最关键的部分。 2.2传感器 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器按其基本效应可分为：物理传感器，化学传感器，生物传感器。按检测对象，化学传感器分为气体传感器、湿度传感器、离子传感器。 物理传感器 传感器生物传感器气体传感器 化学传感器离子传感器 湿度传感器
气体传感器的发展概况 和发展方向 玛日耶姆·图尔贡 107551600545
气体传感器的发展概况和发展方向 【摘要】本文对气体传感器进行分类，介绍了半导体型气体传感器、电阻型气体传感器、非电阻型气体传感器等几种常见气体传感器的特性、总结了这些气体传感器的工作原理，并阐述这几种气体传感器在日常生活及特殊场合中的应用及其选用时的原则。探讨了气体检测仪器在检测对象、检测范围和检测方式上向小型化、智能化、多功能化和通用化等方面不断向前发展的方向。 【关键词】气体传感器；特性；应用；发展方向 一、前言 目前，随着人们环保意识的提高，环境问题日益受到政府和社会关注。环境问题变成了重要的民生问题，影响到人民生活幸福感，甚至环境问题严重威胁群众健康。 近年来生态环境污染状况日趋严重，各种工业废水，废气直接排入水体及空气，造成极为严重的环境污染。影响着人们的正常生活和生存发展，并导致环境污染的气体进行处理是十分急迫的问题。随着科学技术的发展,人们生活水平的提高,对气体传感器的需求已有所不同;同时,随着近年酸雨、温室效应、臭氧层破坏、环境污染等,严重影响了人类的健康和生存,这就给气体传感器提出了新的研究课题和增加了新的研究内容和难度。检测气体的种类由原来的还原性气体(H2、 C4、 H10、 CH4等)扩展到毒性气体(CO、NO2、 H2S、NO、NH3、 PH3等)以及食品有关的气体(鱼、肉鲜度(CH3)3、醋酸乙脂等)[1]。气体传感器作为气体检测最基础的部分，为了满足这些需求,气体传感器必须具有较高的灵敏度和选择性,重复性和稳定性要好,而且能批量生产,性能价格要高等。 随着人们环保意识的增强以及各国对有毒气体排放和污染物排放方面的严格立法，各种气体传感器正在得到越来越广泛的应用。目前，随着生命科学、人工智能、材料科学等学科的发展，气体传感器的应用领域越来越广泛，在大气监测、食品工业、汽车尾气快速实时测定、有毒气体检测安全检查和航空航天等方面，越来越多地显示出气体传感器的重要作用[2]。 二、气体传感器的发展概况 2.1气体检测仪 气体检测仪是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具，主要是指便携式/手持式气体检测仪。主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类。气体检测的目的是分析各种气体混合物中各组分的含量或其中某一组分的含量。气体检测仪表一般由传感器、信号放大、处理单元、显示单元以及控制单元组成，其中传感器是最关键的部分。 2.2传感器 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器按其基本效应可分为：物理传感器，化学传感器，生物传感器。按检测对象，化学传感器分为气体传感器、湿度传感器、离子传感器。 物理传感器 传感器生物传感器气体传感器 化学传感器离子传感器 湿度传感器
[1] 王青云. 基于单片机的温度测量系统[J] 2010，(05). [2] 彭立，张建洲，王少华. 自适应温度控制系统的研制[J]东北师大学报(自然科学版), 1994,(01) . [3] Jack Shandle. 即将来临的32位浪潮——ARM构架在32位微控制器领域的应用[J]单片机与嵌入式系统应用, 2004,(03) . [4] 刘侃,张永泰,刘洛琨. ARM程序设计优化策略与技术[J]单片机与嵌入式系统应用, 2004,(04) . [5] 何立民．从Cygnal 80C51F看8位单片机发展之路．单片机与嵌入式系统应用[M]，2002年，第5期：P5~8 [6] 夏继强. 单片机实验与实践教程. 北京：北京航空航天大学出版社, 2001 [7] 徐惠民、安德宁．单片微型计算机原理接口与应用．第1版[M]．北京：北京邮电大学出版社，1996 [8] 张媛媛,何怡刚,徐雪松. 基于C8051F020的温湿度控制箱设计[J]国外电子元器件, 2004,(10) . [9] 江孝国,王婉丽,祁双喜. 高精度PID温度控制器[J]电子与自动化, 2000,(05) . [10] 于洋. 高低温试验箱微机自动控制系统的设计[J]工业仪表与自动化装置, 2003,(02) . [11] 沈聿农.传感器及应用技术[M].北京:化学工业出版社,2001. [12] 范晶彦.传感器与检测技术应用[M].北京:机械工业出版社,2005. [13] 王俊峰,孟令启.现代传感器应用技术[M].北京:机械工业出版社,2007. [14] 金发庆.传感器技术与应用[M].北京:机械工业出版社,2006. [15] Goldman JM, Petterson MT, Kopotic RJ, Barker SJ.Masimosignal extraction pulse oximetry[J].J Clin Monit Comput.2000;16(7):7 5-83. [16] D. Tulone. On the feasibility of global time estimation under isolation conditions in wireless sensor networks. [17] 王春晖. 环境试验箱中制冷系统的原理分析及优化概述[J]电子质量, 2003,(12) [18] 李建中. 单片机原理及应用[M]西安电子科技大学出版社,2010.(02) [19] 周航慈.单片机应用程序设计技术[M].北京：北京航空航大大学出版社，2005. [20] 何立民.单片机高级教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001. [21] 夏继强.单片机实验与实践教程[M].北京：北京航空航天大学出版社, 2001. [22] 徐惠民,安德宁.单片微型计算机原理接口与应用[M]．北京：北京邮电大学出版社，1996. [23] 李广第．单片机基础[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1999. [24] 赵晓安. MCS-51单片机原理及应用[M]. 天津：天津大学出版社，2001. [25] 杨清梅,孙建民.传感器与测试技术[M].哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社,2005. [26] 范晶彦.传感器与检测技术应用[M].北京:机械工业出版社,2005. [27] 王俊峰,孟令启.现代传感器应用技术[M].北京:机械工业出版社,2007. [28] 宋文绪,杨帆.自动检测技术[M].北京:高等教育出版社,2000. [1] 王青云. 基于单片机的温度测量系统[J] 2010，(05). [2] 彭立，张建洲，王少华. 自适应温度控制系统的研制[J]东北师大学报(自然科学版), 1994, [3] YD. Tulone. Is it possible to ensure strong data guarantees in highly mobile [4] Jack Shandle. 即将来临的32位浪潮——ARM构架在32位微控制器领域的应用[J]单片机与嵌入式系统应用, 2004,(03) .
山东工商学院 学年论文 题目：传感器技术的研究现状与发展趋势姓名：xxx 学号：200905xxxx 专业：电子信息工程 指导老师：xxx
传感器技术的研究现状与发展趋势 姓名 （山东工商学院信息与电子工程学院，山东烟台 264005） 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 The Sensor Technology Current Research And Development Trend CHEN Cxxxx-xxx (School of Information and Electronic Engineering, Shandong Institute of Business and Technology, Yantai, 264005,China) Abstract:Sensor is an essential and critical component of highly automated system and cutting-edge technology. Sensor Technique is what many developed countries are competing in. It is also one of the ten top technologies with priority in the 21st century. There are a large amount of areas of knowledge involved in Sensor Technique. Meanwhile, it also has been in close relation with the advance of other fields of technologies. This paper first introduces the basic knowledge of the Sensor and the history of the Sensor Technology .Then it summarizes the main investigation on Sensor Technique of Photoelectric Sensor and Biosensor in recent years .Last,it forecasts the development and future applied fields of the modern Sensor Technology. Key words:Sensor Technique; Sensor; Current Research; trend
《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
压力传感器文献综述 摘要：传感器技术是综合多种学科的复合型技术，是一门正在蓬勃发展的现代化传感器技术。本文通过部分文献资料对压力传感器的发展过程、研究现状和发展趋势做一简要介绍。关键词：压力；传感器； 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) 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。史密斯与1945 发现了硅与锗的压阻效应,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。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,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 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。美、日、英、法、德和独联体等国都把传感器技术列为国家重点开发关键技术之一。美国长期安全和经济繁荣至关重要的22项技术中就有６项与传感器信息处理技术直接相关。关于保护美国武器系统质量优势至关重要的关键技术，其中８项为无源传感器。。正是由于世界各国普遍重视和投入开发，传感器发展十分迅速。目前，我国传感器行业规模较小，应用范围较窄。为此，我们亟须转变观念，将传感器的研发由单一型传感器的研发，转化为高度集成的新型传感器研发。新型传感器的开发和应用已成为现代系统的核心和关键，它将成为21世纪信息产业新的经济增长点。改革开放30年来，我国传感器技术及其产业取得了长足进步，主要表现在：建立了传感技术国家重点实验室、微米/纳米国家重点实验室、国家传感技术工程中心等研究开发基地；MEMS、MOEMS等研究项目列入了国家高新技术发展重点；在“九五”国家重科技攻关项目中，传感器技术研究取得了51个品种86个规格新产品的成绩，初步建立了敏感元件与传感器产业；2007年传感器业总产量达到20.93亿只，品种规格已有近6000种，并已在国民经济各部门和国防建设中得到一定的应用。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 这是一类研究成果较多的传感器,但投入实际领域的并不是太多。光纤传感器基本原理是将光源发出的光经光纤送入调制区,在调制区内,外界被测参数与进入调制区的光相互作用,使光的强度、频率、相位、偏振等发生变化成为被调制的信号光,再经光纤送入光探测器、