浅谈传感器的现状与发展趋势从人物角度探讨主要分类与应用前景

  • 科研动态
  • 2025年04月24日
  • 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,传感器作为这些技术的基础设施,其性能指标(包括精确性、可靠性和灵敏性)被日益提高。为了满足信息时代对信息量激增和处理能力提升的要求,微型化(Micro)成为当前技术发展趋势的一部分。传统的大体积弱功能传感器逐步被各种高性能微型传感器所取代,这些新兴传感器主要由硅材料构成,具有体积小、重量轻

浅谈传感器的现状与发展趋势从人物角度探讨主要分类与应用前景

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,传感器作为这些技术的基础设施,其性能指标(包括精确性、可靠性和灵敏性)被日益提高。为了满足信息时代对信息量激增和处理能力提升的要求,微型化(Micro)成为当前技术发展趋势的一部分。传统的大体积弱功能传感器逐步被各种高性能微型传感器所取代,这些新兴传感器主要由硅材料构成,具有体积小、重量轻、高反应速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,大多数传感器都在从传统结构化生产设计向基于CAD模拟式工程化设计转变,这种设计手段推动了更快地向符合科技发展需求的方向发展。MEMS研究始于20世纪60年代,是一个涉及多学科领域,如材料科学、机械控制加工与封装工艺电子技术以及传感器与执行器等领域,以硅为主要构成材料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,尤其是最近十多年的研究与开发,MEMS显示出了巨大的生命力,将信息系统的微型化智能化多功能化和可靠性水平提升到新的高度。在当前技术水平下,可以生产出具有不同层次3D微型结构的小巧敏度元件,如毒气检测离子检测光电探测这样的以硅为主构成材料的高性能 微型/探测设备已经广泛应用于不同的研究领域中。

1.2 微型传感器应用现状

目前开发并进入实用阶段的微型/探测设备已可以用来测量各种物理化学生物量,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,它们对大量不同应用领域如航空远距离探测医疗工业自动化产生了深远影响。

2 智能化(Smart)

智能化/探测者是20世纪80年代末出现的一个涉及多种学科新类型/探测系统。这类/探测者一经问世即受到科研界普遍重视特别是在分布式实时分布网络分布方面一直颇受欢迎产生了较大影响。

2.1 智能/探测者的特点

智能/探测者不仅能够执行信息处理存储还能够进行逻辑思考结论判断。这一类数据组合有主敏接口硬件设备。如智能压力监控装置主敏为压力监控用来检验压力的变化辅助监控通常为温度监控环境压力的变化;硬件系统除了能够放大调节校正输出信号外,还执行与计算机之间通信联络。此外,与普通检测仪之别在于:它不仅可以进行单一参数测试,而且还能根据需要将所得数据存储并且按照软件滤波数字信号实现非线性补偿或更复杂环境补偿以改进测试精度;它拥有自诊断自校准功能,当工作环境临近极限条件时会发出警告信号,并给出相关诊断信息;此外它也支持混合参数同时测试,从而拓宽了其操作范围,同时使得配置更加灵活方便适用于各不相同工作环境。此外,它既可以直接将所采集到的大量数据存储下来,也可以根据需要将它们发送给远程用户或进行后续分析处理。

2.2 智能/探測技術與應用的發展與現狀

目前,由于国际标准机构正在积极研究推出相关通用现场总线数字信号通信标准,因此,在过渡阶段仍然采用HART协议,即Highway Addressable Remote Transducer这一通信协议,它兼容模拟信号和数字信号,使不同厂家产品具有通用性。在空间科技领域亦有比较成功的情况展现在未来这项创新将扩展至化学電磁光學核物理等領域预计将在关系到全人类国民生活每个细节的问题上发挥越来越大作用。

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