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学年论文（设计）题目：传感器的应用与发展方向姓名：院别：班级：学号：2目录引言........................................................................3一传感器的简介..............................................................3二传感器的主要分类..........................................................4三部分典型传感器的详述......................................................6（一）电阻式传感器.......................................................6（二）电感式传感器.......................................................7（三）电容式传感器.......................................................7四在实验中屏蔽、隔离与干扰抑制..............................................8五传感器的发展特点..........................................................9（一）传感器的发展具有微型化.............................................9（二）传感器的发展具有智能化............................................10（三）传感器的发展具有多功能化..........................................11（四）传感器的发展具有网络化............................................13六传感器的发展趋势.........................................................14（一）开发新型传感器....................................................15（二）开发新材料........................................................16（三）智能材料..........................................................18（四）新工艺的采用......................................................18（五）集成化、多功能化与智能化..........................................19参考文献....................................................................203引言当今世界已进入信息时代，生活在信息时代的人们，绝大部分的日常生活与信息资源的开发、采集、传送和处理息息相关。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。分析当前信息与技术发展状态，新时期的先进传感器必须具备微型化、智能化、多功能化和网络化等优良特征。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。一、传感器的简介：人体为从外界获取信息，必须借助于感觉器官，但是单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。当今世界已进入信息时代，在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术4的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到cm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。二、传感器的分类1.传感器按照其用途分类5压力敏和力敏传感器位置传感器，液面传感器能耗传感器，速度传感器加速度传感器，射线辐射传感器，热敏传感器，24GHz雷达传感器2.传感器按照其原理分类振动传感器湿敏传感器，磁敏传感器，气敏传感器，真空度传感器生物传感器等。3.传感器按照其输出信号为标准分类模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。4.传感器按照其材料为标准分类在外界因素的作用下，所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用来制作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类：(1)按照其所用材料的类别分，金属聚合物陶瓷混合物(2)按材料的物理性质分：导体绝缘体，半导体磁性材料(3)按材料的晶体结构分：单晶多晶非晶材料与采用新材料紧密相关的传感器开发工作，可以归纳为下述三个方向：(1)在已知的材料中探索新的现象、效应和反应，然后使它们能在传感器技术中得到实际6使用。(2)探索新的材料，应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术。(3)在研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应，并在传感器技术中加以具体实施。现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。5.传感器按照其制造工艺分类集成传感器薄膜传感器，厚膜传感器陶瓷传感器，集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。厚膜传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。每种工艺技术都有自己的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低，以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。6.传感器根据测量目的不同分类物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质发生明显变化的特性制成的。化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化7学量转化成电学量的敏感元件制成的。生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器。（根据百度百科）三、部分典型传感器的详述1、电阻式传感器（把被测量转换为电阻变化的传感器）特点：优点是结构简单，性能稳定，使用方便。缺点是分辨力不高，因为受到电阻丝直径的限制。提高分辨力需使用更细的电阻丝，其绕制较困难。所以变阻器式传感器的分辨力很难优于20μm。由于结构上的特点，这种传感器还有较大的噪声。应用：被用于线位移、角位移测量，在测量仪器中用于伺服记录仪器或电子电位差计等。2、电感式传感器（把被测量，如位移等，转换为电感量变化的一种装置）特点：由于它结构简单，工作可靠，寿命长，并具有良好的性能与宽广的适用范围，适合在较恶劣的工作环境中工作，因而在计量技术、工业生产和科学研究领域得到了广泛应用：电感测微仪，力和压力的测量，涡流振幅测量，高频反射式涡流厚度传感器，3、电容式传感器（将被测量(如尺寸、压力等)的变化转换成电容量变化）特点：优点：可进行动态非接触式测量，对被测系统的影响小；灵敏度高，适用于较小位移(0.01~数百微米)的测量。缺点：有线性误差、8传感器的杂散电容也对灵敏度和测量精确度有影响，与传感器配合使用的电子线路也比较复杂应用：电容式振动位移传感器，电荷平衡式位移传感器，电容式力和压力传感器，电容式液位传感器，电容式测厚仪。但是在做实验的时候发现理论跟实践有很大差距，比如1）电容传感器的电容量很小，一般只有几十或几百pF，测量时电容量的变化更小，常在lpF以下；2）传感器板极与周围元件之间以及连接电缆都存在着寄生电容，其电容值甚大且不稳定。那么我们就得找到解决的办法，我们可以缩短传感器和测量电路之间的电缆，甚至将测量电路的一部分和传感器做成一体或采用专用的驱动电缆。还有实验中电阻应变片测出的是构件或弹性元件上某处的应变，而不是该处的应力、力或位移。四、在实验中屏蔽、隔离与干扰抑制传感器大都要在现场工作，现场的条件往往是难以充分预料的，有时是极其恶劣的。各种外界因素要影响传感器的精度与各有关性能。为了减小测量误差，保证其原有性能，就应设法削弱或消除外界因素对传感器的影响。其方法有：1、减小传感器对影响因素的灵敏度2、降低外界因素对传感器实际作用的程度。对于电磁干扰，可以采用屏蔽、隔离措施，也可用滤波等方法抑制。对于如温度、湿度、机械振动、气压、声压、辐射、甚至气流等，可采用相应的隔离措施，如隔热、密封、隔振等，或者在变换成为电量后对干扰信号进行分离或抑制，减小其影响。9五、传感器的发展特点（一）传感器的发展具有微型化传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力。而现代们学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计（CAD）的模拟式工程化设计转变，从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器性能指标（包括精确性、可靠性、灵敏性等）的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标