多孔塑料光纤传感探头的制备及应用研究_(1)new

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1、福州大学博士学位论文多孔塑料光纤传感探头的制备及应用研究第一章文献综述1.1引言传感器是能够感受规定的被测量对象并按照一定的规律转换成可用于输出信号的器件或装置。在传感器中包含着两个必不可少的概念。其一是获取信息；其二是把获取到的信息进行变换，变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，利用温度传感器把温度值转变成与被测温度有确定关系的电流或电阻的变化；利用硅压阻式传感器把压力转换成相应的电阻变化；利用化学传感器把被测液体中的pH值转换为电压的变化等。近些年来，随着科学技术的飞速发展，特别是微电子加工技术，微计算机技术，信息处理技术以及材料技术的发展，使得综合着各种先进技

2、术的传感技术进入了一个前所未见的飞速发展阶段。从技术角度而言，传感器以自身为核心逐渐外延，和分析化学、测量学、微电子学、材料科学、信息处理技术以及计算机技术相互结合已逐渐形成一门新的学科。传感技术的新发展和广泛的应用有力的促进着军事、宇航、工业、农业、环保以及民用电器等技术水平的提高。现代科学技术的发展促进了传感器的发展，同时，传感器的发展也推动着各个技术领域的进步。传感器作为信息采集的核心，与计算机技术、通讯技术共同构成了现代信息处理系统，因而吸引了包括分析化学、生命科学、电子技术、材料科学、能源技术等领域的科学家的参与和合作。以智能机器人和我们人类为例，我们可以非常清楚的看出传感技术和计算

3、机技术、通讯技术三者的关系（如下图1－1所示）。计算机技术已发展到使用超大规模集成电路的模式；光纤通讯在长波区域的传输损耗已降价到0.2dB/Km，该值已接近光纤损耗的理论极限。相比之下，传感器的发展太慢，已严重影响了信息化的进程。信息处理、通讯和信息采集的不平衡发展问题的产生，究其原因，是由于就电信号的处理技术来说，晶体管的发明是用锗实现的，而现在是用硅来生产。这1福州大学博士学位论文多孔塑料光纤传感探头的制备及应用研究是因为硅能制造出集成电路，由LSI到VLSI的发展是连续的。电信号的处理(放神经感觉器官大脑电信号外界光纤传感器计算机光信号传感系统通讯系统处理系统图1-1传感技术和计算机技

4、术、通讯技术三者的关系Fig1-1.Relationshipbetweensensors,computersandcommunication大、转换、记忆等)和光纤通讯技术有一贯的目标，试样也一贯使用硅和光纤材料，也就是沿着一条直路在前进。然而传感器的物理量对象有可见光、红外光、磁力、压力、位移、振动、热、温度等20—30种，并且压力也有气体、液体、固体压力，由高真空一直到超高压，因此，信号不能进行连贯的处理，必须逐一地加以解决，而且还会出现复杂困难的局面，发展慢是必然的。至于化学传感器和生物传感器，其对象可能达到数百数千，与物理传感器相比，进展将更加缓慢。由于各学科领域研究的特殊性，传感技术

5、不能进行连贯的处理，必须逐一地加以解决。这就要求我们在进行科学领域的研究战略中，加大对传感器领域的投入，特别要加强对基础研究的投入。由于传感器学科的科研成果从实验室走向企业，要经历基础理论研究、技术开发研究与工艺完善的漫长过程，需要有风险资金的支持和灵活的策略。传感器作为信息采集的核心，不仅影响着信息化平衡发展的进程，而且还影响着解决有关人类生存（如环境生态等）和政治决策（如资源、能源开发等）等的重大社会问题。当代科学领域的所谓“四大理论”(即天体、地球、生命、人类起源和演化)以及人类社会面临的“五大危机”(即资源、2福州大学博士学位论文多孔塑料光纤传感探头的制备及应用研究能源、人口、粮食、环

6、境)问题的解决，都与传感器的研究进展密切相关。当代科学技术和人类生产活动的飞速发展向信息采集学科提出了严重的挑战，也带来了前所未有的机会。目前世界范围内的大气、江河、海洋和土壤等环境污染正在破坏着正常的生态平衡，甚至危及人类的发展与生存。为追踪污染源，弄清污染物种类、数量，研究其转化规律及危害程度等方面，信息采集技术起着极其重要的作用；在新材料的研究中，表征和测定痕量杂质在其中的含量、形态及空间分布等已成为发展高新技术或微电子工业的关键；在资源及能源科学中，传感器是获取地质矿物组分、结构和性能信息及揭示地质环境变化过程的主要手段。煤炭、石油、天然气及核材料资源的探测、开采与炼制，更是离不开分析

7、检测工作；传感器在研究生命过程化学、生物工程、生物医学中，对于揭示生命起源、生命过程、疾病及遗传奥秘等方面具有重要意义。例如，各种传感器对于确定糖类、蛋白质、脱氧核糖核酸、酶、维生素、生物碱、各种抗原抗体、激素和激素受体的组成、结构、生物活性及免疫性能等均起着决定性作用；在医学科学中，医药分析在药物成分含量、药物作用机制、药物代谢与分解、药物动力学、疾病诊断等的研究是不可缺少的手段；近些年来、微量