浅谈传感器的基本概念及其在人物生活中的应用现状与发展趋势
随着微波通讯、卫星发送等无线通讯技术的广泛应用,以及雷达、导弹诱导、遥感和射电望远镜在科学研究中的重要作用,传感器技术也迎来了前所未有的发展机遇。1 微型化(Micro)为了适应信息时代日益增长的信息量和处理能力要求,对传感器性能指标(包括精确性、可靠性、灵敏度等)的要求越来越高。同时,传感器系统的操作友好性也被提上议程,因此还要求传感器必须配有标准的输出模式。而那些体积大功能弱的大型传感器很难满足这些需求,所以它们逐渐被各种类型的高性能微型传感器所替代,这些微型传感器主要由硅材料构成,具有体积小、重量轻、高反应速度、高灵敏度以及成本低等优点。
1.1 通过计算机辅助设计(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从传统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,从而使得设计者能够在较短时间内设计出低成本、高性能的新型系统。这一巨大的转变推动了传感器系统以更快速度向能满足科技发展需求的小巧方向发展。对于微机电系统(MEMS)的研究始于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、电子技术以及多种学科,是一个极具前景的新兴领域。MEMS核心是研究如何巧妙结合微电子与微机械加工与封装技术,以期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,尤其最近十多年的深入探索,MEMS已经显示出了巨大的生命力。此项有效采用将提高信息系统至一个新的高度——即智能化、小巧且多功能。
2 智能化(Smart)智能化傳センサー是20世紀80年代末出现的一種跨學科融合技術,此類傳セン莎不僅可以執行數據處理與存儲,更可以進行邏輯思考與結論判斷。在探測領域中,如分布式實時探測網絡探測與多信號探測方面,它們產生的影響相當顯著。
2.1 智能傳センサ之特點智能傳SENSE是一種裝有微處理機,並且除了執行訊息處理和儲存外,更可以進行邏輯思考與結論判斷之設備,這個系統主要由主傳SENSE、一或多個輔助傳SENSE及硬件設備組成如智能壓力TRANSENSE,它既可以檢測壓力變數,又可配合溫度TRANSENSE來調節校正因溫度變動而導致誤差,而環境壓力TRANSENSE則監控工作環境並對結果進行校正;硬件系統除了將弱輸出的信號放大處理並儲存外,也負責與計算機間通信聯繫。
3 多功能轉SENSEA隨著應用領域對單一物理量同時捕獲大量物理量需要的一般趨勢,不同物理結構或物質表征方式複合體積小巧兼容眾多功能之所以為現今市場上普遍看好的產品之一,這些系統借助於不同元件中的各自獨特表征方式,用單一系統來達到同時實現眾多機能目的,如美國霍尼韋爾公司ST-3000系列全自動變送機及德國斯特曼公司二維加速計都是這樣的一類產品。此外,有一些含有專門晶片( MCU ) 的單片集成壓力轉SENSEA, 具備檢測能力智能轉SENSA 和固態圖像轉SENSA 等均已成為市場上的熱門話題項目之一。