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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代是結構型傳感器,它利用結構參量變化來(lái)感受和轉化信號。例如:電阻應變式傳感器,它是利用金屬材料發(fā)生彈性形變時(shí)電阻的變化來(lái)轉化電信號的。
第2代傳感器是70 年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的固體傳感器,這種傳感器由半導體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構成,是利用材料某些特性制成的。如:利用熱電效應、霍爾效應、光敏效應,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(zhù)集成技術(shù)、分子合成技術(shù)、微電子技術(shù)及計算機技術(shù)的發(fā)展, 出現集成傳感器。集成傳感器包括2種類(lèi)型:傳感器本身的集成化和傳感器與后續電路的集成化。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(lèi)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,現已占傳感器市場(chǎng)的2/ 3 左右,它正向著(zhù)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(lái)的智能傳感器。所謂智能傳感器是指其對外界信息具有一定檢測、自診斷、數據處理以及自適應能力,是微型計算機技術(shù)與檢測技術(shù)相結合的產(chǎn)物。80年代智能化測量主要以微處理器為核心,把傳感器信號調節電路、微計算機、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年代智能化測量技術(shù)有了進(jìn)一步的提高,在傳感器一級水平實(shí)現智能化,使其具有自診斷功能、記憶功能、多參量測量功能以及聯(lián)網(wǎng)通信功能等。
目前國際上缺乏制定國際標準的準則與規范,尚未制定出權威性的傳感器標準類(lèi)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(lèi)別。
物理傳感器應用的是物理效應,將被測信號量的微小變化轉換成電信號,諸如壓電效應,磁致伸縮現象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應?;瘜W(xué)傳感器則是以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應等現象為因果關(guān)系的傳感器。近年來(lái),出現了利用各種生物特性做成的生物型傳感器,用以檢測與識別生物體內化學(xué)成分。
例如,物理傳感器有:聲、力、光、磁、溫、濕、電、射線(xiàn)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)反應等現象等等;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(guò)程中的因果關(guān)系互相咬合,既不能劃分到物理類(lèi),也不能劃分為化學(xué)類(lèi),難以嚴格劃分。
用傳感器分類(lèi)和命名方式,主要有以下幾種類(lèi)型:
(1)按轉換原理可分為物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器。
(2)按傳感器的檢測信息來(lái)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(xiàn)敏等傳感器。
(3)按照供電方式可分為有源或無(wú)源傳感器。
(4)按其輸出信號可分為模擬量輸出、數字數字量輸出和開(kāi)關(guān)量傳感器。
(5)按傳感器使用的材料可分為:半導體材料;晶體材料;陶瓷材料;有機復合材料;金屬材料;高分子材料;超導材料;光纖材料;納米材料等傳感器。
(6)按能量轉換可分為能量轉換型傳感器和能量控制型傳感器。
(7)按照其制造工藝,可分為機械加工工藝;復合與集成工藝;薄膜、厚膜工藝;陶瓷燒結工藝;MEMS工藝;電化學(xué)工藝等傳感器。