应用技术 ■ｌ 浅谈传感器的应用和发展前景 宗洁 ２ １００２８） （南京晓庄学院物理与电子工程系 江苏 南京［摘 要］信息的两大重要支柱是信息的采集和处理，而信息采集关键点就是传感器，传感器技术已然成为现代信息技术的重要组成部分，在当代科学 技术中占有着卜分重要的地位。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，由于大规模集成技术的飞速发展，计算机及通信技术已得到高速发展，并已普及到各行各 业和千家万户。谁掌握了这项关键技术。谁就是时代的先行者。本文就对让大家对传感器进行了‘次深入的认识，并且简要介绍了传感器的应用以及发展前 景。 ［关键词］传感器深入认识中图分类号：ＴＰ２１２ 应用 发展前景 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９ ９１４Ｘ（２０１０）１２～０３０７一Ｏｌ １初识传感器 １ １概念 什么是传感器？传感器就是能够感受或响应规定的被测物体并按一定规 律转换成可用信号输出的电子器件，它可将输入变ｔ转换成可供测ｔ的电信 号，并将各种参数输入计算机系统，进行智能监测、控制。传感器通常由直 接响应于敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的电路所组成。 通常进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。故为了 方便后级的处理，故要经过信号整形器将信号整形成具有最佳特性的波形，成 形后的信号随后转换成数字信号，再将其输入到微处理器。 １．２分类 （１）按传感器工作原理可分为：物理传感器和化学传感器二大类．但大多数 的传感器是以物理原理为基础运作的。 （２）按照其用途分类有：温度传感器、湿度传感器、光电传感器、超声 波传感器、位里传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、热敏传感 器、加速度传感器、射线辐射传感器、振动传感器、磁敏传感器、气敏传感 器、真空度传感器、生物传感器等。 （３）按照其应用领域分类有：机器传感器、医用传感器、环保传感器等 （４）按输出信号标准分：模拟传感器、数字传感器、开关传感器等模拟 传感器：将被测且的非电学ｔ转换成模拟电信号。 （５）按制造工艺分：集成传感器、薄膜传感器、厚膜传感器和陶瓷传感 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。 ２传感器的应用 ２。１传感器应用于信号检测 这个时代是信息急剧膨胀的时代，对信息的采集和处理也越来越多，对传 感器的性能更是越来越高。与此同时，为了便于和系统挂接，传感器应当还应 当有标准的输出形式。传统的传感器功能较弱、体积大，对要求很难达到满 足，并逐步被各种以硅材料为主的高性能的微传感器所代替。微传感器的敏感 元件的尺寸一般为微米级，是由微机械加工制作而成。 ２．２传感器应用于武装 为了精确测定并准确打击敌方目标，在当代高技术战争中迫切要求具有如 下几个方面特点的新一代传感器： （１）特殊品种的传感器 例如测量导弹、卫星及运载器的气动加热的热流传感器：航天用的前视 红外传感器、红外焦平面阵列：精密制导用的红外制导传感器等。 （２）特殊规格的传感器 例如检测聚热介质的高温传感器和暴冷介质的低温传感器：低量程和大量 程的振动、加速度传感器：大量程压力传感器等。 （３）现代新型的传感器 例如军用机器人用的智能传感器：高准确度图像传感器：高准确度光纤陀 螺等。 现今，传感器在武器装备中的应用极为广泛，可以说无时不用、无处不 用。大到星体、两弹、飞机、舰船、坦克、火炮等武器装备系统，小到单兵作 战武器：从参战的武器系统到后勤保障：从军事科学试验到军事装备工程：从战 场作战到战略、战术指挥，遍及整个作战系统：从战略准备、战略决策到战争 实施，遍及战争的全过程。这样的应用必定能够在未来的高技术战争中扩大作 战的时域、空域和频域，大幅度提高武器的威力和作战指挥的能力。如微型传 感器广泛应用于微型侦察卫星（包括微型卫星、纳型卫星、皮型卫星等）、智 能弹头等：红外探测器的重要应用是对战略导弹的预警，还可装载于舰艇、飞 机及车辆等平台：如用于夜间短、中、长距离战场红外识别系统，机载、车载 和舰载前视红外系统，机载红外大面积战场实况侦察，红外搜索与跟踪系统以 及战术武器的精确制导等 光纤传感器在军事信息技术中的应用主要有如下几 个方面：基于光纤陀螺的对飞行器、水下兵器、陆用战车的惯性制导和对运动 载体的姿态控制，基于微振动传感器和光纤信息传输网，用于海洋防卫和反潜 作战的光纤水听器传感器阵网，基于温度、压力、振动传感器的智能结构广 泛用于水下兵器及航空航天等领域。 ３传感器在我国的现状以及未来发展方向 传感器属于信息技术的前沿尖端产品，由于大规模集成技术的高速发展， 计算机及通信技术已得到高速发展，并已普及到各行各业和千家万户，惟独传 感器尚处于落后状态，形成瓶颈工业。谁掌握了这项关键技术．谁就是时代的 先行者。 我国当前的传感技术产业现状还远不能够达到国内市场的需求，农业以及 工业用传感器多依靠进口而来的传感器．而汽车电子用传感器除低档车用一些 温度、转速、压力传感器是国产外，九成以上是国外进口的。纵观几十年 来的传感技术领域的发展，其发展不外乎这两个方面：一是提高与改善传感器 的技术性能，＝：是寻找新原理、新材料、新工艺及新功能等。 当前，传感器的主要研究和发展方向大致有以下几个方面： （１）发现新现象、开发新材料、采用新工艺发现物理现象、化学反应 和生物效应等新现象是发现新型传感器的基础。功能材料是发展新型传感器 的另一个重要基础。例如控制半导体氧化物的成分，可以制造出各种气体传 感器：光导纤维是传感器功能材料的一个重大发现 有机材料作为功能材料正 引起国内外科学家的极大关注。传感器的敏感元件除了由其功能材料决定 外，还与其加工工艺有关。并且还有许多现代高新技术的注入，如集成、离 子注入、薄膜技术等等。 （２）研究多功能集成传感器和智能式传感器研究多功能集成传感器是传感 器发展的一个重要方向，其可在一个芯片上集成多种功能敏感元件或同一功能 的多个敏感元件。它可以确定传感器的工作状态，对数据进行修正，用软件解 决硬件难于解决的问题，完成数据计算与处理工作等。 （３）研究仿生传感器 仿生传感器的研究，是一个非常值得研究的动向，特别是机器人技术正向 智能化高级机器人发展。仿生传感器就是模仿人的感觉器官的传感器，即视 觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等传感器。目前，只有视觉传感器与触觉传感器 解决得比较好，其他几种远不能满足机器人技术发展的需求。也可以说，至今 真正能代替人的感觉器官功能的传感器还很少。 结语 目前，传感器技术正在迈向微型化、集成化、智能化、系统化、多功 能化、交互式、可视性等方面发展。对于交叉学科产生的边缘传感器检测 机理和技术，其检测信号种类将越来越丰富，检测功能将越来越强大，检测精度 也将越来越高。这个世界，可以说谁能够真正掌握好传感器，那么谁也就真正 掌握了高科技。因此，传感器技术的提高，对于国家的战斗力的提高，以 及国力等各方面都有着至关重要的影响。所以，我们要不断开拓创新，来加强 对传感器的研究，从而促进技术发展，为着高科技的发展做好必要的技术准 备。 参考文献 ［１］徐向阳，姜恩桥．汽车传感器应用现状［Ｊ］．世界电子元器件，２００３（２）： ｌ４一ｌ５． ［２］黄贤武，郑莜霞．传感器原理与应用［Ｍ］．成都：电子科技大学出版社， ２００４：１４５～１４７． ［３］何希才．传感器及其应用［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００１． 科技博览ｌ ３０７
