传感器技术及敏感元件

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1、传感器技术及敏感元件(I)一.概述(-)传感器技术概述传感器技术是当今世界各发达国家普遍重视并大力发展的高新技术之一。在人类社会步入信息时代的今天，传感器技术已成为现代信息技术中必不可少的主要技术，在国民经济和国防建设中占有极其重要的地位。传感器是现代信息系统和各种装备所必需的信息采集手段，对提高经济效益和生产技术水平、增强国防实力有着举足轻重的作用。传感器的作用类似于人的感官。电子计算机相当于人的大脑，执行器相当于人的肌体。人的五官如果出了毛病，大脑就不能得出正确的结论，行为就会陷入盲目性，体现在军事上，就会出现判断与指挥错误，武器装备失灵，由此可见传感器的重要性。在科学技术高度发

2、达的现代社会中，人们在从事生产和科学实验等活动中，需要对信息资源进行开发、获取、传输和处理，传感器便处于研究对象与测控系统的接口位置，是感知、获取与检测信息的手段，它提供系统赖以进行决策和处理所必需的原始数据。一切科学实验和生产过程，特别是在自动检测和自动控制系统中要获取的信息，都要通过传感器转换为容易传输与处理的信号。如果没有传感器对原始参数进行精确可靠的测量，如果传感器不能灵敏地感受被测,或者不能把感受到的被测量精确地转换成电信号，则其他仪表和装置的精确度再高也无意义。不难看出，传感器是自动控制系统和信息系统的关键基础器件，其技术水平直接影响到自动化系统、信息系统和武器装备系统的

3、水平，自动化技术水平越高，现代武器装备越先进，对传感器技术依赖程度越大。所以传感器技术的曰新月异必将对科学技术的迅猛发展、人类生存环境的改变、国防实力的提高以及向未来空间的拓展起到举足轻重的作用。归纳起来传感器具有以下作用与功能：1.测量与数据采集。这是传感器最基本的功能，绝大多数的传感器都能实现测量与数据采集。如科学研究中的实验测量、产品制造所需的计量等都需要传感器来完成。2.检测与控制作用。检测控制系统处于某种状态的信息，并由此来跟踪和控制系统的状态。如在现代飞行器上，装备着多种多样的显示与控制系统，以保证各种战斗和飞行任务的完成。在这些系统中，传感器首先对反映飞行器的飞行参数和

4、姿态、发动机工作状态的各个物理参数加以检测，显示在各类显示器上，提供给驾驶和领航人员去控制和操纵飞行器，或者传输给各种自动控制系统，如自动驾驶仪、自动领航仪和发动机调节器，进行飞行器的自动驾驶和发动机的自动调节。1.诊断与监测作用。传感器对所关心的信号进行采集，然后判断装备是否正确工作。高度自动化的工厂、设备、装置或系统，可以说是传感器的大集合地。例如，工厂自动化中的柔性制造系统(FIVB)，或计算机集成制造系统(aMK),几十万千瓦的大型发电机组，连续生产的轧钢生产线，无人驾驶的自动化汽车装备指挥系统，直至宇宙飞船或星际、航海、海洋探测器等等，均需配置数以千计的传感器，用以检测各种

5、工况参数，以达到运行监控的目的。2.辅助观测仪器。仪器仪表是科学研究和工业技术的"耳目"，在基础科学和尖端技术的研究中，大到上千光年的茫茫宇宙，小到1013cn^粒子世界；长到数十亿年的天体演变，短到io~24s的瞬间反应；高达5。io4~io8°c的超高温，或3x108Pa的超高压，低到O.Oim超低温，或10_13Pa的超真空；强到25T以上的超强磁场，弱到10~11T的超弱磁场......要检测如此极端巨微的信息单靠人的感官或一般电子设备已无能为力，必须借助配有相应的高精度传感器或大型检测系统才能奏效。因此，某些传感器的发展是一些边缘科学研究和高新技术开发的先驱。3.资源探测与

6、环境保护。这类传感器可用于陆地、海洋、太空资源，以及空间环境、气象等方面的测量，以便于开发与利用，如测定农田土地实际状态、作物分布，预防判断灾情；掌握森林资源、海洋资源、渔业资源等。在环境保护方面，可用于对大气、水质污染的检测、放射性和噪声测量等。1.医疗、人体、生物监测。现在利用医用传感器可以对人体表面和内部温度、血压及腔内压力、血液及呼吸流量、肿瘤、血液分析、脉波及心音、心脑电波等进行高准确度的诊断，还能实现对病患的自动监测与监护。