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- 傳感器新材料決定傳感器新技術
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2013/8/9
傳感器新材料、新技術的發(fā)展，將會在幾個方面有所突破：首先，敏感元件與傳感器發(fā)展的總趨勢是小型化、多功能化、智能化、集成化以及系統(tǒng)化。傳感技術涉及多學科的交叉，它的設計需要多學科綜合理論分析。因此，常規(guī)的方法已難以滿足，CAD技術將得到廣泛應用。隨著新型敏感材料的加速開發(fā)，微電子、光電子、生物化學、信息處理等各學科、各種新技術的相互滲透和綜合利用，已使一批先進、新穎的傳感器先后問世。比如：智能傳感器、模糊傳感器、光纖傳感器、基因傳感器、生物傳感器以及超導傳感器等。這標志著傳感器產(chǎn)業(yè)將進一步向著生產(chǎn)規(guī)模化、專業(yè)化和自動化方向發(fā)展。
傳感器材料是傳感器技術的重要基礎，材料科學的進步，可導致人們制造出各種新型的傳感器。例如：溫度傳感器利用高分子聚合物薄膜材料制成。它能隨周圍環(huán)境的相對濕度大小成比例地吸附和釋放水分子。其介電常數(shù)小，因此，水分子能提高聚合物的介電常數(shù)。利用此原理制成的溫度傳感器測濕測溫范圍寬，響應速度快。陶瓷材料可用來制成壓力傳感器。這是一種無中介液的干式壓力傳感器。采用先進的陶瓷技術，厚膜電子技術，因此性能穩(wěn)定．飄移量小．抗過載能力強，這些特點都是傳統(tǒng)傳感器無法比擬的。壓力、流量、溫度、物位等傳感器可用光導纖維制成。這是傳感材料的一個重大突破。當溫度、壓力、電場、磁場等環(huán)境條件變化時，引起光纖傳輸?shù)墓獠◤姸取⑾辔弧㈩l率、偏振態(tài)等變化，通過測量光波員的變化，就可以知道導致這些光波量變化的溫度、壓力、電場、磁場等物理量的大小，這就是光導纖維傳感器的基本原理。它的特點是：結構簡單、體積小、靈敏度高、耐腐蝕、電絕緣性好、光路可彎曲，便于實現(xiàn)遙測等。硅傳感器的研究、生產(chǎn)和應用將成為主流，半導體工業(yè)將更加有力地帶動傳感器的工藝制造技術，而微處理器和計算機也將進一步帶動新一代智能傳感器和網(wǎng)絡傳感器的發(fā)展。美國還研制出了線性度在0.1到0.65范圍內(nèi)的硅微壓力傳感器，以硅為材料，具有獨特的三維結構，輕細微機械加工，多次蝕刻制成惠斯登電橋于硅膜片上，當硅片上方受力時，其產(chǎn)生變形，電阻產(chǎn)生壓阻效應使電橋失去平衡，輸出與壓力成比例的電信號。它的最大特點是敏感元件體積為微米量級，是傳統(tǒng)傳感器的幾十、甚至幾百分之一。在生物醫(yī)學、工業(yè)控制、航空航天領域等方面都得到了廣泛的應用。因此，硅微傳感器是當今傳感器發(fā)展的前沿技術。
當前，微機械加工技術和微米砌米技術也將得到高速發(fā)展。傳感器的規(guī)模化生產(chǎn)由傳統(tǒng)的機械加工方式向微機械加工方式過渡。半導體技術中的加工方法有氧化、光刻、擴散、沉積、平面電子工藝，各向導性腐蝕及蒸鍍，濺射薄膜等，這些都已引進到傳感器制造中去，因而產(chǎn)生了各種新型的傳感器。如：利用薄膜工藝制造出快速響應的氣敏、濕敏傳感器以及利用濺射薄膜工藝制造的壓力傳感器。它可以克服非金屬式應變計容易受溫度影響的不足，具有很高的穩(wěn)定性。不僅能克g隴統(tǒng)粘貼式帶來的精度低、遲滯大等缺點，并且具有精度高、可靠性高、體積小的特點，因而被測介質范圍寬，適用于各種場合，在石油、化工、醫(yī)療、航空等領域都得到了廣泛的應用。全硅諧振式壓力傳感器可以利用兩個諧振梁的頻差對應不同的壓力，用頻率差的方法測壓力，可消除環(huán)境溫度等因素帶來的誤差。當環(huán)境溫度變化時，兩個諧振梁頻率和幅度變化相同，其相同變化量可以互相抵稍。因而使測量精度大大提高。
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