传感器技术及敏感元件(ⅱ)

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1、传感器技术及敏感元件（II）（二）传感器的概念传感器最早来自“感觉”一词。人用眼睛看，可以感觉到物体的形状、大小和颜色；用耳朵听，可以感觉到声音；用鼻子嗅，可以感觉到气味。这种视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉，是人感觉外界刺激所必须具备的感官，它们就是天然的传感器。从字面上看，要求传感器不但要对被测量敏感，即“感”;而且具有把它对被测量的响应传送出去的功能，即“传”。通常传感器又称为变换器、转换器、检测器、敏感元件、换能器和一次仪表等。这些不同提法，反映了在不同的技术领域中，只是根据器件用途对同一类型的器件使用不同的技术术语而已。如从仪器仪表学科的角度强调，它是一种感受信

2、号的装置，所以称为“传感器”；从电子学的角度，则强调它是能感受信号的电子元件，称为“敏感元件”，如热敏元件、磁敏元件、光敏元件及气敏元件等；在超声波技术中，则强调的是能量的转换，称为“换能器”，如压电式换能器。这些不同的名称在大多数情况下并不矛盾，譬如，热敏电阻既可以称为“温度传感器”，也可以称为“热敏元件”。但有些情况下，则只能用“传感器”一词，如利用压敏元件并具有质量块、弹簧和阻尼等结构的加速度传感器，则很难用“敏感元件”等词来称谓，而只有用“传感器”才更为贴切。可见，其他的提法在含义上有些狭窄，而传感器一词是使用最为广泛而更具概括性的用词。传感器是一种能把特定的

3、被测量信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。应当指出，这里所谓的“可用信号”是指便于处理、传输的信号，一般为电信号，如电压、电流、电阻、电容、频率等。社会进步到今天，我们周使用着各种各样的传感器。电冰箱、微波炉、空调机有温度传感器；电视机有红外传感器；录像机和摄像机有湿度传感器、光传感器；液化气灶有气体传感器；汽车有速度、压力、湿度、流量、氧气等多种传感器等等，这些传感器的共同特点是利用各种物理、化学、生物效应等实现对被检测量的测量。可见，在传感器中包含着两个必不可少的概念，一是检测信号；二是能把检测的信息变

4、换成一种与被测量有确定函数关系的而且便于传输和处理的量。例如，传声器（话筒）就是这种传感器，它感受声音的强弱，并转换成相应的电信号；气体传感器感受空气环境中气体浓度的变化，电感式位移传感器能感受位移量的变化，并把它们转换成相应的电信号。随着信息科学与微电子技术，特别是微型计算机与通信技术的快速发展，近期传感器的发展走上了与微处理器、微型计算机相结合的必由之路，传感器的概念得到了进一步的扩充。如智能传感器，它是传感器（通过信号调理电路）与微处理器、微型计算机所赋予的智能相结合，兼有检测信息和信息处理等多功能的传感器。可以预见，当人类跨入光子时代时，光信息将成为更便于快速

5、、高效地处理与传输的可用信号，传感器的概念将随之发展成为能把外界信息或能量转换成为光信号或能量的器件。目前，传感器的含义在不断扩充与发展，它已经与测量科学、现代电子技术、微电子技术、生物技术、材料科学、化学、光电技术、精密机械技术、微细加工技术、信息处理技术以及计算机技术相互交叉渗透而成为一门高度综合性、知识密集型的学科。各种高技术的智能武器、重要的军事装备和系统、先进的科学探测仪器和装置、现代化生产过程中的智能机器和设备，交通工具如飞机、汽车，以及家用电器的水平高低的分界，就在于其传感器的数量和水平不同，所以传感器是智能高技术的前驱与标志。