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传感器关键字：光电效应 光电元件 光电特性 传感器分类 传感器应用 摘要：在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。
由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。
这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用，它一种是以光电效应为理论基础，由光电材料构成的器件。
正文：一、理论基础——光电效应光电效应一般有外光电效应、光导效应、光生伏特效应。
光照在照在光电材料上，材料表面的电子吸收的能量，若电子吸收的能量足够大是，电子会克服束缚脱离材料表面而进入外界空间，从而改变光电子材料的导电性，这种现象成为外光电效应根据爱因斯坦的光电子效应，光子是运动着的粒子流，每种光子的能量为hv(v 为光波频率，h 为普朗克常数，h ＝6.63*10-34 J/HZ)，由此可见不同频率的光子具有不同的能量，光波频率越高，光子能量越大。
假设光子的全部能量交给光子，电子能量将会增加，增加的能量一部分用于克服正离子的束缚，另一部分转换成电子能量。
根据能量守恒定律：式中，m 为电子质量,v 为电子逸出的初速度,A 微电子所做的功。
由上式可知，要使光电子逸出阴极表面的必要条件是h>A 。
由于不同材料具有不同的逸出功，因此对每一种阴极材料，入射光都有一个确定的频率限，当入射光的频率低于此频率限时，不论光强多大，都不会产生光电子发射，此频率限称为“红限”。
相应的波长为 式中，c 为光速，A 为逸出功。
当受到光照射时，吸收电子能量，其电阻率降低的导电现象称为光导效应。
它属于内光电效应。
当光照在半导体上是，若电子的能量大与半导体禁带的能级宽度，则电子从价带跃迁到导带，形成电子，同时，价带留下相应的空穴。
浅析我国红外传感器的发展与应用学院：信息科学与工程学院专业：物联网工程班级： 15xx班学号：**********xx姓名：gllh摘要：红外传感器是一种能感应红外电磁波信号并将其转换为电学输出信号的传感器，由红外传感器组成的红外焦平面阵列（IRFPA）是红外热成像技术的核心器件。
[5]随着红外传感器技术不断发展，我国在对红外传感器的利用方向也有着不断的进步，红外传感器由于诸多特点在军用和民用领域都取得了广泛的应用，尤其是红外探测、红外成像、红外制导等方面，但还是与世界水平有所差距，本文简述国内外红外传感器的应用，围绕红外传感器测量的意义、目前红外传感器测量的原理、红外传感测量的现状、不同红外传感器的对比和结论展开讨论。
关键字：红外传感器、应用、原理、对比、现状目录：一．摘要 (2)二．目录 (3)三．红外传感器测量的意义 (4)四．目前红外传感器种类及测量方法 (4)1．被动红外传感器 (4)2．红外点传感器 (4)3．不分光红外传感器 (4)五．红外传感器应用现状 (5)1．热成像相机 (5)2．红外制导 (6)3．红外运动探测 (7)六．红外传感器原理与方法对比 (8)七．结论 (12)八．参考文献 (14)一．红外传感器测量的意义利用红外传感器进行测量时具有测量速度快、灵敏高的特点，红外传感器可以不直接接触被测物体而进行测量工作，对于无接触温度测量，无损探伤以及分析气体成分等方面的检测工作而言，其常需要用红外线传感器来进行操作，比如测量体温、测量物体运动等，任何自身具有一定的温度的物质都能辐射红外线，因此利用红外线的反射与折射等物理性能即可进行测量工作。
红外传感技术是近几十年来新兴的一门技术,经过多年的研究发展,它己在科技、军事、生产、生活等各个方面得到广泛的应用。
其应用主体现在以下方面:(1)红外福射计:用于福射和光谱福射测量;(2)査找与跟踪系统:运用红外原理查找和跟踪目标物,并确定其空间位置并对其动作进行跟踪;(3)热成像系统:呈现所有的分布图像;(4)红外测距系统:实现物体间距离的测量;(5)通讯系统:建立无线通信方式;(6)混合系统:以上各类系统中的两个以上的组合。
无线传感器网络技术的发展及应用概述无线传感器网络技术（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种新兴的信息通信技术，它在短距离内构建无线网络，利用传感器节点进行信息采集、处理和传输。
自20世纪90年代初至今，WSN技术在农业、环境监测、智能交通、医疗、工业控制等领域得到了广泛的应用，并取得了显著的成就。
本文将介绍WSN技术的相关概念、发展历程、特点、应用及未来展望。
概念与发展历程WSN是由大量的微型无线传感器节点组成的自组织网络，用于对物理环境和特定目标进行无线监测、控制和反馈。
WSN的发展可以追溯到上世纪80年代起，当时美国国防部对无线传感器的需求日益增加，有关方面开始探索无线传感器网络的理论和实践。
在上世纪90年代初，美国传感器技术公司（Sensor Technologies）开始推出一些小型、低功耗的无线传感器，这标志着WSN技术开始向商业化发展。
进入21世纪后，WSN技术方兴未艾，许多学者和企业开始积极研究和推广WSN技术，连续发表了一系列重要的研究成果，如LEACH（低能耗自适应簇层协议）协议、TinyOS（一个基于分布式操作系统的WSN平台）等等。
近年来，WSN技术的应用初始化，越来越广泛，涉及领域也越来越多。
特点无线传感器网络技术的最显著的特点之一是低成本。
由于无线传感器节点规模小、硬件简单等原因，WSN技术的成本较低。
另外，WSN还具有灵活的配置和动态的部署、高容错性和自组织性、对环境的适应性强、实时性好等特点。
这些优点为WSN技术在实际应用中带来了很大的便利和可行性。
应用WSN技术在多个领域的应用表现抢眼，下面将对其中几个领域进行简要介绍。
一、农业领域农业是一个复杂的生态系统，在此系统中，无线传感器网络技术可用于监测土壤湿度、温度、湿度、气压、光照等环境条件，为农业生产提供实时性的基础信息，全面提升农业生产水平。
此外，WSN技术还可用于智能化的农耕机械自动化控制等方面。
传感器在检测技术中的应用及发展的研究一：传感器在检测技术中的作用及地位检测（Detection）是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。
能够自动的完成整个检测处理过程的技术称为自动检测与转换技术。
检测技术是现代化领域中很有发展前途的技术，他在国民经济中起着极其重要的作用。
近几十年来，自动控制理论和计算机技术迅速发展，并已应用到生产和生活的各个领域。
但是，由于作为“感觉器官”的传感器技术没有与计算机技术协调发展，出现了信息处理功能发达、检测功能不足的局面。
目前许多国家已投入大量人力、物力，发展各类新型传感器，检测技术在国民经济中的地位也日益提高。
传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态，为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。
随着人类探知领域和空间的拓展，电子信息种类日益繁多，信息传递速度日益加快，信息处理能力日益增强，相应的信息采集——传感技术也将日益发展，传感器也将无所不在。
传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一，其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能；其水平越高，系统的自动化程度就越高。
在一套完整的机电一体化系统中，如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号，我们所需要的用于系统控制的信息就无法获得，进而使整个系统就无法正常有效的工作。
传感器（Sensor）是一种常见的却又很重要的器件，它是感受规定的被测量的各种量并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置。
对于传感器来说，按照输入的状态，输入可以分成静态量和动态量。
我们可以根据在各个值的稳定状态下，输出量和输入量的关系得到传感器的静态特性。
传感器的静态特性的主要指标有线性度、迟滞、重复性、灵敏度和准确度等。
压力传感器的原理及应用论文摘要本论文主要介绍了压力传感器的原理、种类和主要应用。
首先，我们将介绍压力传感器的工作原理，包括压力对传感器的影响以及常见的压力传感器技术。
接下来，我们将讨论压力传感器的主要应用领域，包括工业自动化、医疗设备、汽车工业和航空航天等。
最后，我们将总结压力传感器技术的发展趋势和未来的研究方向。
引言压力传感器是一种用于测量和监测压力变化的装置。
它们在现代工业和科学领域中有着广泛的应用，从汽车工业到航空航天，从医疗设备到环境监测等。
本论文旨在介绍压力传感器的原理和应用，以便读者对该领域有更深入的了解。
压力传感器的工作原理压力传感器是利用一系列物理或机械效应来测量压力的设备。
以下是一些常见的压力传感器原理：1.电阻式压力传感器：电阻式压力传感器利用压力对电阻值的影响来测量压力。
当压力施加在敏感元件上时，电阻值会发生变化，通过测量电阻值的变化，可以确定压力的大小。
2.压力传感器基于微机电系统（MEMS）的原理：这种压力传感器使用微小的机械结构和敏感元件来测量压力变化。
当压力施加在微机械结构上时，结构的变形将导致电信号的变化，通过测量电信号的变化，可以确定压力的大小。
3.压电式压力传感器：压电式压力传感器利用压电效应来测量压力变化。
当压力施加在压电元件上时，它们会产生电荷积累，通过测量电荷的变化，可以确定压力的大小。
压力传感器的种类根据测量范围和应用需求的不同，压力传感器可以分为多个种类。
以下是几种常见的压力传感器类型：1.绝对压力传感器：绝对压力传感器可以测量相对于真空的绝对压力。
它们通常用于气象监测和高空应用等。
2.相对压力传感器：相对压力传感器可以测量相对于环境压力的相对压力。
它们通常用于工业自动化、流体控制和汽车工业等。
3.差动压力传感器：差动压力传感器可以测量两个压力之间的差异。
它们通常用于流体流量测量和液位测量等。
4.密封式压力传感器：密封式压力传感器具有高防尘和防水性能，适用于恶劣环境下的应用。
温度传感器应用及发展论文温度传感器是一种用于测量环境温度的设备，广泛应用于工业、农业、医疗、航空航天等领域。
本文将探讨温度传感器的应用及其发展趋势。
首先，温度传感器在工业领域的应用非常广泛。
工业生产过程中，许多设备和材料的性能受温度影响较大，因此需要实时监测和控制温度。
温度传感器可以用于监测炉温、冷却水温度、液体流体温度等，以确保工业生产的稳定性和安全性。
此外，温度传感器还可以用于监测电子设备的温度，防止过热导致设备损坏。
其次，温度传感器在农业领域也有重要的应用。
农作物的生长和发育受温度影响较大，因此需要实时监测和控制温度，以提供适宜的生长环境。
温度传感器可以用于监测温室内外的温度，帮助农民调节温室内的温度，提高农作物的产量和质量。
此外，温度传感器还可以用于监测土壤温度，帮助农民合理安排灌溉和施肥，提高农作物的生长效率。
此外，温度传感器在医疗领域也有重要的应用。
医疗设备和药品的存储和运输过程中，温度的控制非常重要。
温度传感器可以用于监测药品和疫苗的温度，确保其在适宜的温度范围内保存和运输，以保证其有效性和安全性。
此外，温度传感器还可以用于监测患者的体温，帮助医生及时发现和处理患者的疾病。
最后，温度传感器的发展趋势主要体现在以下几个方面。
首先，随着物联网技术的发展，温度传感器将更加智能化和网络化。
传感器可以通过无线网络与其他设备进行通信，实现远程监测和控制。
其次，温度传感器将更加小型化和集成化。
传感器的体积将更小，功耗更低，可以更方便地嵌入到各种设备中。
再次，温度传感器的精度和稳定性将得到进一步提高。
传感器的测量精度将更高，能够更准确地反映温度变化。
此外，传感器的稳定性也将得到提高，能够在恶劣环境下长时间稳定工作。
最后，温度传感器将更加多样化和多功能化。
传感器将具备多种测量模式和功能，以满足不同领域的需求。
综上所述，温度传感器在工业、农业、医疗等领域有着广泛的应用。
随着物联网技术的发展，温度传感器将更加智能化、小型化、精确化和多功能化。
摘要摘要在科学技术高速发展的现代社会中,人类已经入瞬息万变的信息时代,人们在日常生活,生产过程中,主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输,来实现制动控制,自动调节,目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。
由于微电子技术,光电半导体技术,光导纤维技术以及光栅技术的发展,使得光电传感器的应用与日俱增。
这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点,在自动检测技术中得到了广泛应用,它一种是以光电效应为理论基础,由光电材料构成的器件。
它可用于检测直接引起光量变化的非电量,如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量,如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度,以及物体的形状、工作状态的识别等。
光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。
关键字:光电元件传感器分类传感器应用摘要ABSTRACTThe photoelectric transducer adopts the photoelectric component as the transducer measuring the component. It changes the change measured into a change of the optical signal at first, then further change the optical signal into an electric signal through the photoelectric component. The photoelectric transducer is generally made up of light source, optical thorough fare and photoelectric component three parts. The photoelectric detection method has precision high, reacts fast, advantage of exposed to ing etc.s, and can examine the parameter more,the transducer is of simple structure, the form is flexible, so, it is very extensive that the photoelectricity type transducer is employed in measuring and controlling. The photoelectric transducer realizes the key component that the photoelectricity changes in various photoelectric detection systems, it change into electric device of signal optical signal (infrared can seeing and purple other ray radiation). The photoelectricity type transducer is regarded photoelectric device as and changed the transducer of the component. It was not electric consumption that it caused the light quantity to change directly that it can be used for measuring, only strong, illuminance, radiation examine warmly, the gas composition is analyzed etc.; Other ones that can also be used and measured and can change into a light quantity and change are not the electric consumption such as part diameter, surface roughness, meets an emergency, the displacement, vibration, pace, acceleration, and the form of object, discernment of working state,etc.. The photoelectricity type transducer is not exposed to, respond the fast, reliable characteristic of performance, so won extensive application in the industrial automation device and machine philtrum. In recent years, new Devices photoelectric constantly emerge, especially CCD picture the births of transducer, transducers photoelectric the further to last chapter innovated to turn on.Keywords:Photoelectric component Transducer classification Application of transducer目录第一章绪论 (1)1.1 传感器发展史 (1)1.2光电传感概述 (2)第二章光电传感器基本原理 (3)2.1 光电效应 (3)2.2 光电元件及特性 (3)2.3 光电传感器 (6)第三章 CCD传感器 (11)3.1 光固态图象传感器 (11)3.1.1 CCD的结构和基本原理 (11)3.1.2 线型CCD图像传感器 (12)3.1.3 面型CCD图像传感器 (13)3.2 C CD图像传感器应用 (15)3.2.1 工件尺寸检测 (15)3.2.2 CCD传感器在公共交通上的应用 (16) 第四章光纤传感器 (17)4.1 光纤传感器的原理和组成 (17)4.2 光纤传感器的类型及特点 (17)4.3 光纤传感器的应用领域 (18)4.4 光纤传感器(FOS)应用原理 (20) 4.5 光纤传感器的实际应用 (21) 4.5.1 光纤液位传感器 (22)4.5.2 电力工业中的应用 (22)第五章其它光电传感器 (25)5.1 高速光电二极管 (25)5.1.1 PIN结光电二极管 (25)5.1.2 雪崩光电二极管(APD) (26) 5.2 色敏光电传感器 (26)5.3 光位置传感器 (27)第六章总结与展望 (29)6.1 总结 (29)6.2 展望 (30)致谢 (31)参考文献 (33)第一章绪论 1第一章绪论1.1 传感器发展史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,其测量技术、方法和特点的发展历程见表1。
传感器与测试技术的论文传感器与测试技术是现代科技领域中的重要研究领域之一、传感器的发展与应用推动了各个领域的技术创新和产业进步，而测试技术则是确保传感器的性能和可靠性的重要手段。
本文将从传感器与测试技术的现状和发展两个方面进行论述。
首先，传感器是一种能够感知和测量环境中各种物理量的器件或设备。
随着科学技术的不断进步，传感器的种类和应用范围日益扩大。
目前常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、光传感器、湿度传感器等。
其中，温度传感器是应用最广泛的传感器之一、它可以用于工业生产、环境监测、医疗设备等领域。
随着纳米技术的发展，新型的纳米温度传感器逐渐兴起，其具有体积小、响应速度快、精度高等特点。
另外，压力传感器也是应用广泛的一类传感器。
它通常用于汽车制造、航空航天、工业自动化等领域。
新一代的压力传感器正朝着体积小、功耗低、可靠性高的方向发展。
光传感器在现代科技中也起到重要作用。
它可以用于光学通信、光学测量、生物医学等领域。
最新的光传感技术已经实现了对不同光波长的高灵敏度检测，为光电子学领域的发展提供了新的可能性。
湿度传感器被广泛应用于农业、气象、建筑等领域。
其关键技术是如何准确测量空气中的湿度，目前一些新型的纳米湿度传感器已经取得了突破。
然而，传感器的性能和可靠性是决定其应用能力的重要因素。
测试技术是确保传感器质量的关键手段。
测试技术包括传感器的校准、稳定性测试、精度测试等。
其中，传感器的校准是提高其测量准确度的关键步骤。
稳定性测试可以评估传感器在长时间使用中的稳定性。
而精度测试则是判断传感器测量结果与真实值之间的偏差大小的关键方法。
随着科技的进步，传感器与测试技术也在不断发展。
未来的发展趋势包括集成化、智能化和多功能化。
集成化是指将多种传感器集成到一个器件中，从而提高系统的整体性能。
智能化是指传感器能够自动识别和适应环境变化，进一步提高其应用范围和灵活性。
多功能化是指传感器具有多种测量能力，可以同时对多种物理量进行测量。
北京工业大学毕业设计（论文）题目: 特殊传感器技术的发展与应用姓名：班级：学号：指导教师：日期：2011年6月毕业论文（设计）任务书学生姓名：机电系系机电一体化技术专业机电082班毕业课题：特殊类型传感器的应用教学时间：2011年2月28日至2011年6月10日毕业课题内容及要求：课题内容：1、完成特殊类型传感器的工作原理及结构分析。
2、完成特殊类型传感器应用的工艺过程、特点及控制过程分析。
3、掌握岗位操作要点及常见故障处理方法。
课题要求：1、根据所学知识及岗位培训、调研，确定总体方案并撰写总论部分，文字约2000~3000字。
2、根据相关设备的特点，完成特殊类型传感器的工作原理、结构特点分析、其应用的工艺流程及控制过程等特点分析。
3、根据岗位操作要点及常见故障，阐述常规处理方法要点。
4、根据相关分析，完成教师指定的工程图或工艺流程图。
5、撰写毕业设计论文，约1万字左右。
进度安排：1、2011-02-28至2011-03-25（第1周～第4周）：毕业设计调研，确定毕业设计课题。
2、2011-03-28至2011-05-27（第5周～第13周）：撰写毕业设计课题总论部分，文字约2000~3000字。
确定毕业设计课题方案，进行相关的理论分析、结构分析、工艺分析及加工过程分析。
完成相应的控制原理图、设备结构工程图、工艺流程图、控制方案图及相关的控制程序等。
撰写毕业设计课题部分论文，文字约8000字左右。
论文初稿应在5月中旬完成并送交指导教师审阅修改。
经指导教师审阅合格后，方可按学校规定的论文格式编辑、打印、装订成册，上交指导教师存档。
编辑制作答辩演讲用幻灯片，约20张，上交指导教师。
3、2011-05-30至2011-06-10（第14～第15周）：毕业设计答辩准备及答辩。
参考资料：1、《机电一体化设计手册》指导教师：教研室主任：2011 年4 月 13 日目录目录第 1 章传感器的基本知识 (4)第1.1节传感器的意义及类型 (4)第1.2节传感器的分类 (4)第1.3节传感器的特性 (4)第 2 章霍尔传感器的原理和应用 (7)第2.1节霍尔传感器的简介 (7)第2.2节霍尔传感器的基本原理与使用 (7)第 3 章压阻效应的厚膜力敏材料及传感器 (10)第3.1节厚膜压阻效应简介 (10)第3.2节厚膜电阻的压阻效应 (10)第3.3节钌基厚膜力敏材料及特性 (11)第3.4节厚膜力敏传感器现状 (12)第 4 章湿度传感器 (14)第4.1节性能及设备选择 (14)第4.2节考虑时漂和温漂 (15)第4.3节与传统测湿方法的关系及其他注意事项 (16)第4.4节湿度传感器的发展 (16)第 5 章转速传感器 (21)第5.1节转速传感器的主要功能和特点 (21)第5.2节 S12、S14、S16、S18、S20、S22齿轮转速传感器 (22)第5.3节 T20专用齿轮转速传感器 (24)第5.4节 T23汽车发动机转速传感器 (26)致谢 (29)参考文献 (30)传感器技术的发展与应用第一章传感器的基本知识一、传感器的意义及类型什么叫传感器？从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。
传感器论文1 微型化（Micro）为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器性能指标（包括精确性、可靠性、灵敏性等）的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。
1.1 由计算机辅助设计（CAD）技术和微机电系统（MEMS）技术引发的传感器微型化目前，几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计（CAD）的模拟式工程化设计转变，从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。
对于微机电系统（MEMS）的研究工作始于20世纪60年代，其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科，是一个极具前景的新兴研究领域。
MEMS的核心技术是研究微电子与微机械加工与封装技术的巧妙结合，期望能够由此而制造出体积小巧但功能强大的新型系统。
经过几十年的发展，尤其最近十多年的研究与发展，MEMS技术已经显示出了巨大的生命力，此项技术的有效采用将信息系统的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一个新的高度。
在当前技术水平下，微切削加工技术已经可以生产出来具有不同层次的3D微型结构，从而可以生产出体积非常微小的微型传感器敏感元件，象毒气传感器、离子传感器、光电探测器这样的以硅为主要构成材料的传感/探测器都装有极好的敏感元件[1],[2]。
目前，这一类元器件已作为微型传感器的主要敏感元件被广泛应用于不同的研究领域中。
1.2 微型传感器应用现状就当前技术发展现状来看，微型传感器已经对大量不同应用领域，如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响；目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可以用来测量各种物理量、化学量和生物量，如位移、速度/加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等 2 智能化（Smart）智能化传感器（Smart Sensor）是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。
传感器的发展及应用【摘要】传感器技术作为信息技术的三大基础之一，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。
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。
本文展望了现代传感器技术的发展和应用前景。
总结了传感器技术的发展方向。
【关键词】传感器技术；传感器发展方向；传感器网络一．传感器技术传感器是指能感受规定的被测量，通常被测量是非电物理量,输出信号一般为电量。
并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
我国国家标准（GB7665-2005）对传感器的定义是：“能感受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”。
（一）传感器的发展历史传感技术大体可分3代,第1代是结构型传感器。
它利用结构参量变化来感受和转化信号。
例如:电阻应变式传感器,它是利用金属材料发生弹性形变时电阻的变化来转化电信号的。
第2代传感器是70年代开始发展起来的固体传感器,这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,是利用材料某些特性制成的。
如:利用热电效应、霍尔效应、光敏效应,分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。
7 0年代后期,随着集成技术、分子合成技术、微电子技术及计算机技术的发展,出现集成传感器。
集成传感器包括2种类型:传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化。
例如:电荷耦合器件(CCD),集成温度传感器AD590,集成霍尔传感器UGN3501等。
这类传感器主要具有成本低、可靠性高、性能好、接口灵活等特点。
集成传感器发展非常迅速,现已占传感器市场的2/3左右,它正向着低价格、多功能和系列化方向发展。
第3代传感器是80年代刚刚发展起来的智能传感器。
所谓智能传感器是指其对外界信息具有一定检测、自诊断、数据处理以及自适应能力,是微型计算机技术与检测技术相结合的产物。
80年代智能化测量主要以微处理器为核心,把传感器信号调节电路、微计算机、存贮器及接口集成到一块芯片上,使传感器具有一定的人工智能。
90年代智能化测量技术有了进一步的提高,在传感器一级水平实现智能化,使其具有自诊断功能、记忆功能、多参量测量功能以及联网通信功能等。
（二）传感器的发展现状当今世界正面临一场新的技术革命,这场革命的主要基础是信息技术,而传感器技术被认为是信息技术三大支柱之一。
一些发达国家都把传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等位置。
随着现代科学发展,传感技术作为一种与现代科学密切相关的新兴学科也得到迅速的发展,并且在工业自动化、测量和检测技术、航天技术、军事工程、医疗诊断等学科被越来越广泛地利用,同时对各学科发展还有促进作用。
目前在全世界有6 000多家公司生产传感器,品种多达上万种。
美国把80年代看作是传感器时代,日本把传感器列为80年代到2000 年重大科技开发项目。
我国把传感器列为“十五”计划重点科技研究发展项目之一。
近年来，随着各种新型光电器件的不断涌现，特别是激光技术和图像技术的迅猛发展，光电传感器已成为各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，在传感器领域的扮演着重要角色，在非接触测量领域占据绝对统治地位。
目前，光电式传感器已在国民经济和科学技术各个领域得到广泛的应用，并发挥着越来越重要的作用。
国内外研究现状与应用实例：光电传感器在当前科研领域的运用范围很广，影响力巨大。
尤其是基于光电传感器技术原理研发和制造出的新型光电传感器已成为当今传感器市场的主流。
二．传感器技术的主要发展方向（一）向高精度发展自动化生产技术的不断发展,对传感器的要求也在不断提高,要求研制出具有高灵敏度、高精确度、快响应速度、良好互换性的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。
近几年,世界主要传感器研究机构采用新理论、新方法、新工艺在提高传感器精度方面,取得了突出成绩。
美国学者发现了一种新方法改善传感器的灵敏度,采取系统化方法将各种设计法则整合在一起,用一个具有一致性的框架来改善传感器的设计。
他们比较了传统的平面传感器(planarsensor)组件与圆柱形单纳米管传感器(cylindricalsingle-nanotubesensor)组件,结果显示较小的圆柱形传感器的灵敏度至少高100倍,这足以证明越小越好的理论。
（二）向微型化发展各种控制仪器设备的功能越来越多,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, 这就要求重点发展基于新材料及加工技术的微型传感器。
2007年诺贝尔物理学奖获得者法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔发现的“巨磁电阻”效应,不仅可以制造出更加灵敏的数据读出头,使越来越弱的磁信号依然能够被清晰读出, 并且转换成清晰的电流变化。
该技术的突破为传感器的微型化提供了一种极其重要的技术支持。
（三）向微功耗及无源化发展传感器工作离不开电源,在野外现场或远离电网的地方,往往用电池或太阳能供电,开发微功耗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。
德国科学家研制出一种传感器,能把所通过的流体(液体或气体)的能量自行转换成电力,也就是说传感器可以自行“发电”,这大大方便了系统的设计和维护。
转换成电力的过程在固定的容腔里进行,媒介流体(液体或气体)像血通过心脏那样流经这里。
由于附壁效应,流体是贴着管道壁流动的;持续流动在这里产生周期性的压力变动,由回馈部件传导到压电陶瓷,由压电陶瓷最终把流体的能源转换成电力。
产生的电力在微瓦或毫瓦级,能够满足循环运行传感器的能源需求,保证传感器读取并传出相关的数据。
（四）向智能化发展随着科技发展,传感器的功能日益复杂。
其输出不再是单一的模拟信号,而是经过微处理器处理后的数字信号,有的甚至带有控制功能。
技术发展表明数字信号处理器(DSP)将推动众多新型下一代产品的发展。
（五）向高可靠性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。
Honeywell推出的LG 1237是一种智能型绝对压力传感器,该产品可在压力范围0.5～ 1000Pa内进行精确、稳定的测量,其使用寿命为25年或100, 000小时。
产品在- 55℃至125℃之间使用时,准确率超过± 0.03%F.S。
,该设备将带有微处理器的压阻压力传感器与DSP连接,可承受住高级别的加速度和振动。
能承受2000℃瞬时高温冲击,可满足高温、高压、高频响及瞬时高温冲击等恶劣环境下的压力测量的传感器有效解决了我国航空航天、石油化工、汽车工业等领域高温环境下压力测量和瞬时高温冲击下传感器失效的技术难题。
（六）集成化多功能传感器的开发集成化是指传感器同一功能的多元件并列以及功能上的一体化。
前一种集成化使传感器的检测参数实现“点、线、面、体”多维图像化，甚至能加上时序控制等软件，变单参数检测为多参数检测；后一种集成化使传感器由单一的信号转换功能，扩展为兼有放大、运算、补偿等多功能的传感器。
在实际运用中，常做到硬件与软件两方面的集成，它包括：传感器阵列的集成、多功能和多传感参数的复合传感器传感系统硬件的集成；硬件与软件的集成；数据集成与融合等。
而多功能是指“一器多能”，即一个传感器可以检测两个或两个以上的参数。
这样可大大节省工程成本，并使项目复杂度降低，提高了工作效率。
运用集成化多功能理论研制出的传感器可以应用到更广泛的领域，并发挥出更加强大的功能效用。
利用集成化多功能原理，现代传感技术已制成带温度补偿的集成压力传感器，频率输出型集成压力传感器，霍尔集成传感器，半导体集成色敏传感器，多维化集成气敏传感器等。
在智能化传感技术方面，以微处理器为核心单元，具有检测、判断和信息处理等功能；硬件上由微处理器系统对整个传感器电路、接口、信号转换进行处理调整；软件上进行非线性特性校正，误差的自动校准和数字滤波处理，从而形成传感技术的智能化系统。
三．传感器与网络融合（一）传感器网络无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。
无线传感器网络是由大量具有无线通信与计算能力的微小传感器节点构成的自组织分布式网络系统。
利用微传感器与微机械、通信、自动控制、人工智能等多学科的综合技术，实现传感器的无线网络化，使其能根据环境自主完成指定任务。
无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。
潜在的应用领域可以归纳为: 军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。
（二）传感器网络的构架（三）传感器网络的意义传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域。
传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。
从而真正实现“无处不在的计算”理念。
传感器网络的研究采用系统发展模式，因而必须将现代的先进微电子技术、微细加工技术、系统SOC（system-on-chip）芯片设计技术、纳米材料与技术、现代信息通讯技术、计算机网络技术等融合，以实现其微型化、集成化、多功能化及系统化、网络化，特别是实现传感器网络特有的超低功耗系统设计。
传感器网络具有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和巨大实用价值，已经引起了世界许多国家军界、学术界和工业界的高度重视，并成为进入2000年以来公认的新兴前沿热点研究领域，被认为是将对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一。
四．现代传感器技术的发展趋势和应用前景对比传感器技术的发展历史与研究现状可以看出，随着科学技术的迅猛发展以及相关条件的日趋成熟，传感器技术逐渐受到了更多人士的高度重视。
