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傳感器的發(fā)展史
傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段:
第1代是結(jié)構(gòu)型傳感器,它利用結(jié)構(gòu)參量變化來感受和轉(zhuǎn)化信號(hào)。例如:電阻應(yīng)變式傳感器,它是利用金屬材料發(fā)生彈性形變時(shí)電阻的變化來轉(zhuǎn)化電信號(hào)的。
第2代傳感器是70 年代開始發(fā)展起來的固體傳感器,這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構(gòu)成,是利用材料某些特性制成的。如:利用熱電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、光敏效應(yīng),分別制成熱電偶傳感器、霍爾傳感器、光敏傳感器等。
70年代后期,隨著集成技術(shù)、分子合成技術(shù)、微電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展, 出現(xiàn)集成傳感器。集成傳感器包括2種類型:傳感器本身的集成化和傳感器與后續(xù)電路的集成化。例如:電荷耦合器件(CCD),集成溫度傳感器AD 590,集成霍爾傳感器UG 3501等。這類傳感器主要具有成本低、可靠性高、性能好、接口靈活等特點(diǎn)。集成傳感器發(fā)展非常迅速,現(xiàn)已占傳感器市場(chǎng)的2/ 3 左右,它正向著低價(jià)格、多功能和系列化方向發(fā)展。
第3代傳感器是80年代剛剛發(fā)展起來的智能傳感器。所謂智能傳感器是指其對(duì)外界信息具有一定檢測(cè)、自診斷、數(shù)據(jù)處理以及自適應(yīng)能力,是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。80年代智能化測(cè)量主要以微處理器為核心,把傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)電路、微計(jì)算機(jī)、存貯器及接口集成到一塊芯片上,使傳感器具有一定的人工智能。90年代智能化測(cè)量技術(shù)有了進(jìn)一步的提高,在傳感器一級(jí)水平實(shí)現(xiàn)智能化,使其具有自診斷功能、記憶功能、多參量測(cè)量功能以及聯(lián)網(wǎng)通信功能等。
目前國(guó)際上缺乏制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)則與規(guī)范,尚未制定出權(quán)威性的傳感器標(biāo)準(zhǔn)類型。只能劃分為簡(jiǎn)單的物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器等大的類別。
物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng),將被測(cè)信號(hào)量的微小變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào),諸如壓電效應(yīng),磁致伸縮現(xiàn)象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)?;瘜W(xué)傳感器則是以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器。近年來,出現(xiàn)了利用各種生物特性做成的生物型傳感器,用以檢測(cè)與識(shí)別生物體內(nèi)化學(xué)成分。
例如,物理傳感器有:聲、力、光、磁、溫、濕、電、射線等等;化學(xué)傳感器有:各種氣敏、酸堿PH值、離子化、極化、化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象等等;生物傳感器有:酶電極和介體生物電等等。在產(chǎn)品用途和形成過程中的因果關(guān)系互相咬合,既不能劃分到物理類,也不能劃分為化學(xué)類,難以嚴(yán)格劃分。
用傳感器分類和命名方式,主要有以下幾種類型:
(1)按轉(zhuǎn)換原理可分為物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器。
(2)按傳感器的檢測(cè)信息來分可分為聲敏、光敏、熱敏、力敏、磁敏、氣敏、濕敏、壓敏、離子敏和射線敏等傳感器。
(3)按照供電方式可分為有源或無源傳感器。
(4)按其輸出信號(hào)可分為模擬量輸出、數(shù)字?jǐn)?shù)字量輸出和開關(guān)量傳感器。
(5)按傳感器使用的材料可分為:半導(dǎo)體材料;晶體材料;陶瓷材料;有機(jī)復(fù)合材料;金屬材料;高分子材料;超導(dǎo)材料;光纖材料;納米材料等傳感器。
(6)按能量轉(zhuǎn)換可分為能量轉(zhuǎn)換型傳感器和能量控制型傳感器。
(7)按照其制造工藝,可分為機(jī)械加工工藝;復(fù)合與集成工藝;薄膜、厚膜工藝;陶瓷燒結(jié)工藝;MEMS工藝;電化學(xué)工藝等傳感器。