【文章內容簡介】 和小型化 傳感器的重要途徑 . 第一章 167。 3 檢測技術發(fā)展動向 二、檢測技術發(fā)展動向 ? 具有技術優(yōu)勢的半導體材料仍占優(yōu)勢； ? 陶瓷敏感材料也具有較大的開發(fā)潛力； ? 高分子功能材料和薄膜材料也將大量應用于傳感器； ? 光纖和超導材料的研究和開發(fā)在加強； ? 針對生物傳感器研究的各種酶和微生物敏感材料將被深入研究 . ? 目前新材料的研究 第一章 167。 3 檢測技術發(fā)展動向 目前的傳感器產品 ,無論從數(shù)量上 、 質量及功能上 ,都遠遠不適應社會各方面 的發(fā)展的需要 .許多國家都在積極研究 、 開發(fā) .尋求傳感器技術發(fā)展的新途徑 . 傳感器技術發(fā)展趨勢： (1)將敏感元件 、 信號處理電路 、 轉換單元及電源等部分 集成在同一芯片上 , 將單一的信號變換功能傳感器 擴展為兼有放大 、 運算 、 補償?shù)榷喙δ軅鞲衅?. 固態(tài)功能材料 (半導體 、 電介質 、 強磁體 )的進一步開發(fā)和 電子集成技術的發(fā)展 ,促進了傳感器從單一元件 、 單一功能 向集成化和多功能化發(fā)展 . ? 集成化和多功能化有兩種： 二、檢測技術發(fā)展動向 第一章 167。 3 檢測技術發(fā)展動向 典型例子 集成溫度傳感器 AD590,感溫 元件 為半導體 (PN結 ). PN結 感溫 → 集成電路的信號處理 → 電流信號輸出 (1181。A/T). (2)將多個不同種類型的傳感器集成為一個傳感器 ,將單 一參數(shù)傳感器發(fā)展成為多參數(shù)檢測傳感器 多功能 . ? 將多個同類型單一參數(shù)傳感器元件 ,集成為一個傳感器 . 加上時序電路可將單參數(shù)檢測成為多參數(shù)檢測 . 典型例子 半導體溫濕度傳感器 、 多功能氣體傳感器等 . 目前有在一芯片上集成了差壓 、 靜壓 、 溫度三個傳感器 , 使差壓傳感器有 t、 P 補償?shù)裙δ?. 二、檢測技術發(fā)展動向 第一章 167。 3 檢測技術發(fā)展動向 ? 智能化傳感器是集敏感 、 轉換和微處理器 為一體的傳感器 . ? 智能化傳感器不僅具有信號檢測 、 轉換功能 , 同時還具有記憶 、 判斷 、 自診斷 、 自校準及 自適應等功能 . 二、檢測技術發(fā)展動向 第一章 167。 3 檢測技術發(fā)展動向 ? 智能傳感器有兩種型式 ? 智能傳感器擴大功能時只需改變軟件即可實現(xiàn) . 二、檢測技術發(fā)展動向 第一章 167。 3 檢測技術發(fā)展動向 ? 將計算機與傳感器集成在同一芯片上構成的 智能化傳感器 . 芯片有機地組合 稱之為混合智能傳感器 .(有些傳感器將 兩者集成在同一芯片上技術難度很大 ,分別集成在不同芯片 上然后組合 .同樣具有智能化特點 .如洗衣機上采用的布質 布 量傳感器 ,模糊電飯鍋上采用的飯量傳感器都屬此類 ). ? 將不在同一芯片上的傳感器和微處理器有機 地組合在一起 . 開發(fā)仿生傳感器 二、檢測技術發(fā)展動向 第一章 167。 3 檢測技術發(fā)展動向 研究生物感官的機理 , 開發(fā)仿生傳感器 ,也是目前 一種發(fā)展趨勢 ? 研究狗的嗅覺和鳥的視覺 . (狗嗅覺 靈敏閾為人的 106倍 ,鳥 視力為人的 850倍 ) ? 研究蝙蝠 、 飛蛾 、 海豚的聽覺 ,已開發(fā)出主動型 生物雷達 超聲波傳感器 . ? 研究蛇的接近覺 ,已 開發(fā)出分辨率達 ℃ 的 紅外測溫傳感器 . ? 針對一種海燕能從 4910公里飛回巢穴 ,對這種歸巢 現(xiàn)象開發(fā)研究 ,希望得到一種新的方位傳感器 . 目前世界傳感器市場總銷售額已大大超過 50億美元 , 其增長速度每年約 6%7%,所以傳感器技術定會以更高 速度發(fā)展 . 第一章 新型檢測技術基本知識 一、靜態(tài)特性指標 167。 4 傳感器的特性指標 傳感器的特性指標是檢驗和 評價傳感器的依據(jù) ,了解傳感器的 特性指標 ,對正確選擇和使用 傳感器十分重要 . ? 靜態(tài)特性 被測量達到穩(wěn)態(tài)時 ,傳感器輸出與輸入之間的關系 . ? 動態(tài)特性 傳感器對隨時間變化的輸入量的響應特性 . ? 傳感器特性分為兩種 線性特性 輸出與輸入為線性關系 . 理想的 靜態(tài)特性 實際的 靜態(tài)特性 非線性特性 輸出與輸入具有不同程度的非線性 . 第一章 167。 4 傳感器的特性指標 (1)理想的線性 (2)具有 x奇次階項非線性 (3)具有 x偶次階項非線性 (4)具有 x奇 、 偶次階項非線性 ? 傳感器的靜態(tài)特性一般可用多項式表示 : nn xaxaxaaxfy ?????? ?2210)(00 ?a由式可知： ,靜態(tài)特性曲線過原點 . 輸出量 , 輸入量； 零點輸出； 傳感器靈敏度； 非線項系數(shù) . ?y ?x?0a?1a?naa ?2? 傳感器的特性為線性和非線性項的迭加 .四種典型特性： xay 1?????? 55331 xaxaxay????? 44221 xaxaxay?????? 4433221 xaxaxaxayy x y x y x y x 一、靜態(tài)特性指標 使用傳感器作為信息獲取 ,為標定和信號處理方便 ,希望得 到線性特性 ,因此要對傳感器的非線性關系進行線性化處理 . 一般是采用硬件電路和軟件進行線性化處理 . 如果傳感器的靜態(tài)特性的非線性項的方次不高時 ,則可在 輸入量變化不大的范圍內 ,采用直線擬合的方法進行線性化 . (linearity)(也稱非線性 ) 第一章 167。 4 傳感器的特性指標 一、靜態(tài)特性指標 線性度 、 遲滯 (滯后 )、 重復性 、 靈敏度 、 分辨力 、 閾值 、 穩(wěn)定性 、 漂移 、 靜態(tài)誤差及精度 . ? 傳感器的靜態(tài)特性的主要指標 (linearity)(也稱非線性 ) %100m a x ?????SFLL y?maxL? SFy?用非線性最大偏差 與滿量程輸出 的百分比表示： (FS 滿量程 Full Scale的簡寫 ) 第一章 167。 4 傳感器的特性指標 一、靜態(tài)特性指標 表征傳感器的實際靜態(tài)特性曲線與所選定的 擬合直線之間的吻合程度指標 . 線性度 L?應指出： 選定的擬合直線不同 ,所得的非線性誤差不同 , 即對同一傳感器在相同條件下做實驗 ,得出的 非線性誤差可能不同 .因此 ,不能籠統(tǒng)地說線性 度如何 ,必須同時說明依據(jù)的