試論傳感器技術的發展

摘要：傳感器是能感受規定的被測量并按照一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，主要用于檢測機電一體化系統自身與操作對象、作業環境的狀態，為有效地控制機電一體化系統的運作提供必須的相關信息。新時期人類將全面進入信息電子化時代，隨著人類探知領域和空間的拓展，電子信息種類的日益繁多，信息傳遞的速度日益加快，信息處理能力日益增強，相應的信息采集——傳感技術也將日益發展，進而傳感器也將無所不在。

關鍵詞：電子技術""傳感器""探討

我們當今正處于信息科學技術飛速發展的信息化時代，各類傳感器在已經廣為應用于生產生活的方方面面，。傳感器作為現代科技的前沿技術，被認為是現代信息技術的三大支柱之一，也是國內外公認的最具有發展前途的高技術產業和朝陽產業。

一、傳感器的定義

傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件。按照國家標準GB7665-87定義：能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。

二、傳感器的作用

信息處理技術取得的進展以及微處理器和計算機技術的高速發展，都需要在傳感器的開發方面有相應的進展。微處理器現在已經在測量和控制系統中得到了廣泛的應用。隨著這些系統能力的增強，作為信息采集系統的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動化系統和機器人技術中的關鍵部件，作為系統中的一個結構組成，其重要性變得越來越明顯。人們為了從外界獲取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現象和規律以及生產活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。傳感器的輸入通常是各種外界的信號、物理條件（如光、熱、濕度）或化學組成（如煙霧），輸出信號通常是電量。它便于傳輸、轉換、處理、顯示等。電量有很多形式，如電壓、電流、電阻、電容等，輸出信號的形式由傳感器的原理確定。

三、傳感器的分類

按照傳感器的轉換原理，傳感器可分為物理傳感器和化學傳感器兩大類：物理傳感器應用的是物理效應，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。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號;化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。按照其制造工藝，可以將傳感器區分為：集成傳感器薄膜傳感器厚膜傳感器陶瓷傳感器。

四、歷史及現狀

傳感器其發展歷史可以追溯到17世紀初，從伽利略發明溫度計開始，人們就已開始溫度進行測量。而真正把溫度變成電信號的傳感器是1821年由德國物理學家賽貝發明的，這就是后來的熱電偶傳感器。五十年以后，另一位德國人西門子發明了鉑電阻溫度計。在半導體技術的支持下，本世紀相繼開發了半導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應，根據波與物質的相互作用規律，相繼開發了聲學溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。直至今日，各類不同的傳感器業已應用于不同行業的不同領域，各司其職。現代傳感器制造業的進展取決于用于傳感器技術的新材料和敏感元件的開發強度。傳感器開發的基本趨勢是和半導體以及介質材料的應用密切關聯的。現代社會的工業生產中對各類傳感器的要求已經越來越高，傳統的大體積弱功能傳感器往往很難滿足諸如，精確性、可靠性、靈敏性等各項性能指標的需求。現在的新型高性能微型傳感器主要由硅材料構成，具有體積小、重量輕、反應快、靈敏度高以及成本低等優點。在現代工業生產尤其是自動化生產過程中，要用各種傳感器來監視和控制生產過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態或最佳狀態，并使產品達到最好的質量。因此可以說，沒有眾多的優良的傳感器，現代化生產也就失去了基礎。在基礎學科研究中，傳感器更具有突出的地位。現代科學技術的發展，進入了許多新領域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到"cm的粒子世界，縱向上要觀察長達數十萬年的天體演化，短到"s的瞬間反應。此外，還出現了對深化物質認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場、超弱磁碭等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應的傳感器是不可能的。傳感器早已滲透到諸如工業生產、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統，幾乎每一個現代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。

五、傳感器發展展望

傳感器在科學技術領域、工農業生產以及日常生活中發揮著越來越重要的作用。人類社會對傳感器提出的越來越高的要求是傳感器技術發展的強大動力。而現代們學技術突飛猛進則提供了堅強的后盾。當前技術水平下的傳感器系統正向著微小型化、智能化、多功能化和網絡化的方向發展。今后，隨著計算機輔助設計（CAD）技術、微機電系統（MEMS）技術、信息理論及數據分析算法的繼續向前發展，未來的傳感器系統必將變得更加微型化、綜合化、多功能化、智能化和系統化。傳感器與微處理機相結合，使之不僅具有檢測功能，還具有信息處理、邏輯判斷、自診斷、以及“思維”等人工智能。智能傳感器是電五官與微電腦的統一體，對外界信息具有檢測、數據處理、邏輯判斷、自診斷和自適應能力的集成一體化多功能傳感器，這種傳感器還具有與主機互相對話的功能，還能將已獲得的大量數據進行分割處理，實現遠距離、高速度、高精度傳輸等。

在各種新興科學技術呈輻射狀廣泛滲透的當今社會，作為現代科學“耳目”的傳感器技術領域也在不斷的探索和開發，在機制創新與科技創新帶領下，我國傳感器技術必將會躍上一個新臺階。