各类传感器

随着社会的进步，科学技术的发展，特别是近20年来，电子技术日新月异，计算机的普及和应用把人类带到了信息时代，各种电器设备充满了人们生产和生活的各个领域，相当大一部分的电器设备都应用到了件，传感器技术是现代信息技术中主要技术之一，在国民经济建设中占据有极其重要的地位。 人是通过视觉、嗅觉、听觉及触觉等感官来感知外界的信息，感知的信息输入大脑进行分析判断（即人的思维）和处理，再指挥人作出相应的动作，这是人类认识世界和改造世界具有的最基本的本能。但是通过人的五官感知外界的信息非常有限，例如，人总不能利用触觉来感知超过几十甚至上千度的温度吧，而且也不可能辨别温度的微小变化，这就需要电子设备的帮助。同样，利用电子仪器特别象计算机控制的自动化装置来代替人的劳动，那么计算机类似于人的大脑，而仅有大脑而没有感知外界信息的“五官”显然是不足够的，中央处理系统也还需要它们的“五官”——即。 人的五管是功能非常复杂、灵敏的“”，例如人的触觉是相当灵敏的，它可以感知外界物体的温度、硬度、轻重及外力的大小，还可以具有电子设备所不具备的“手感”，例如棉织物的手感，液体的粘稠感等。而人的五官感觉大多只能对外界的信息作“定性”感知，而不能作定量感知。而且有许多物理量人的五官是感觉不到的，例如对磁性就不能感知。视觉可以感知可见光部分，对于频域更加宽的非可见光谱则无法感觉得到，象红外线和紫外线光谱，人类却是“视而不见”。借助温度传感器很容易感知到几百度到几千度的温度，而且要做到1℃的分辨率轻而易举。同样借助红外和紫外线传感器，便可感知到这些不可见光，所以人类才制造出了具有广泛用途的红外夜视仪和X光诊断设备，这些技术在军事、国防及医疗卫生领域有着极其重要的作用。 在工农业生产领域，工厂的自动流水生产线，全自动加工设备，许多智能化的检测仪器设备，都大量地采用了各种各样的传感器，它们在合理化地进行生产，减轻人们的劳动强度，避免有害的作业发挥了巨大的作用。在家用电器领域，象全自动洗衣机、电饭褒和微波炉都离不开传感器。医疗卫生领域，电子脉博仪、体温计、医用呼吸机、超声波诊断仪、断层扫描（CT）及核磁共振诊断设备，都大量地使用了各种各样的传感技术。这些对改善人们的生活水平，提高生活质量和健康水平起到了重要的作用。在军事国防领域，各种侦测设备，红外夜视探测，雷达跟踪、武器的精确制导，没有传感器是难以实现的。在航空航天领域，空中管制、导航、飞机的飞行管理和自动驾驶，仪表着陆盲降系统，都需要传感器。人造卫星的遥感遥测都与传感器紧密相关。没有传感器，要实现这样的功能那是不可能的。 此外，在矿产资源、海洋开发、生命科学、生物工程等领域传感器都有着广泛的用途，传感器技术已受到各国的高度重视，并已发展成为一种专门的技术学科。 传感器是摄取信息的关键器件，它与通信技术和计算机技术构成了信息技术的三大支柱，是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集手段，也是采用微电子技术改造传统产业的重要方法，对提高经济效益、科学研究与生产技术的水平有着举足轻重的作用。传感器技术水平高低不但直接影响信息技术水平，而且还影响信息技术的发展与应用。目前，传感器技术已渗透到科学和国民经济的各个领域，在工农业生产、科学研究及改善人民生活等方面，起着越来越大的作用。许多尖端科学和新兴技术更是需要新型传感器技术来装备，计算机的推广应用，离不开传感器，新型传感器与计算机相结合，不但使计算机的应用进入了崭新时代，也为传感器技术展现了一个更加广阔的应用领域和发展前景。 传感器产业市场分析 传感器技术是现代科技的前沿技术，是现代信息技术的三大支柱之一，其水平高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。传感器产业也是国内外公认的具有发展前途的高技术产业，它以其技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。 改革开放20多年来，我国的传感器技术及其产业取得了长足进步，主要表现在：一是建立了“传感技术国家重点实验室”、“微米/纳米国家重点实验室”、“国家传感技术工程中心”等研究开发基地；二是MEMS、MOEMS等研究项目列入了国家高新技术发展重点；三是在“九五”国家重点科技攻关项目中，传感器技术研究取得了51个品种86个规格的新产品；四是初步建立了敏感元件与传感器产业。

传感器在新技术领域中的应用：传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是当今世界极其重要的高科技，一切现代化仪器、设备几乎都离不开传感器。

1.光纤传感器：

近几年，光纤传感器的发展异常迅速，显现出巨大的开发潜力，受到一些发达国家政府和研究单位的高度重视，我国亦非常重视这一新领域的研究应用。

光纤传感器具有一些常规传感器无可比拟的优点。例如，光纤传感器具有灵敏度高，响应速度快，动态范围大，防电磁场干扰，超高压绝缘，无源性，防燃防爆，适于远距离遥测，多路系统无地回路“串音”干扰，体积小，机械强度大，可灵活柔性挠曲，材料资源丰富，成本低等优点。另外光纤可实现的传感信息量很广，现已实现的传感信息量有磁、声、力、温度、位移、旋转、加速度、液位、扭矩、应变、电流、电压、图像和某些化学量等。

2.红外传感器：

红外线传感器可大致分为热型和光电效应型两大类，后者也叫半导体传感器型。一般热型传感器可工作于室温，灵敏度与波长无关，但灵敏度要比半导体传感器低1-2个数量级，响应速度也慢得多。半导体传感器响应速度高，灵敏度具有理论极限，并与波长有关，而且一般的器件均须冷却。半导体红外线传感器广泛应用于军事上。

3.生物传感器：

生物传感器是发展、研究生物工程学的重要环节。生物传感器关键在于识别各种有生命的生物高分子，积极地模拟生物具有的优秀感觉功能和对化学物质的识别能力。

4.医用传感器：

近发展很快的两类医用传感器如下。

（1）图像诊断领域用的传感器：①X光诊断装置用传感器，能获得较高分辨率的直视图像；②X光CT用传感器，正围绕心脏区X光检测器攻关。常用的检测器形式有：闪烁检测器、氙气检测器、半导体检测器。③核医学诊断装置用传感器，可诊断恶性肿瘤、检查内脏器官功能或病变。④超声波诊断装置用传感器，过去的超声波束扫描采取低速手动方式，现用机械式、电子式高速扫描，可得到实体断层图像。

（2）临床化学检验领域所用传感器：①光学传感器；②电气化学传感器：电化测定则快速简便得多，既可用于多种物质测定，又可做到非接触测定。电化传感器，其中特别是离子选择性电极和生物传感器将有更大发展。

5.海洋科学传感器：

在海底电缆敷设保护、水深测定、海底状况观测、水温测定、海底电缆搜索、水中作业机器人、水中光学摄影机、水中位置标定系统都有大量应用。

6.原子能传感器：

可分为反应堆监控用传感器、放射线防护用传感器、核材料管理用传感器和核融合开发用传感器。