傳感器在機電一體化中的應(yīng)用.doc

摘 要近年來,隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,很多系統(tǒng)和設(shè)備都從傳統(tǒng)的機械模式轉(zhuǎn)變?yōu)闄C電一體化模式,這為各個領(lǐng)域的生產(chǎn)提供了強有力的保障。傳感器是機電一體 化系統(tǒng)當(dāng)中不可獲取的重要組成部分之一,若是機電一體化系統(tǒng)中沒有傳感器,則各種信息便無法完成傳遞和轉(zhuǎn)換,也就是說整個系統(tǒng)會失控。文章概述傳感器研究現(xiàn)狀與發(fā)展，探討傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，并分析傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù)，機電一體化，應(yīng)用AbstractIn recent years, with the improvement of science and technology, many systems and equipment are changing from traditional mechanical model for mechanical and electrical integration model, which provides a strong guarantee for all areas of production. The sensor is an important part of mechatronic system can not access, if there is no sensor mechatronics system, is all kinds of information we can not complete the transfer and conversion, that is to say the whole system will be out of control.The article provides an overview of the sensor research and development, explore the sensor in the application of mechatronic systems, sensor technology and analysis of development issues and development direction .Key words：sensor technology、electromechanical integration、application.目 錄緒 論 . 1第一章 傳感器的基本知識 . 2 1.1 傳感器的分類及特性 . 21.2 常用傳感器的類型及特點 . 2第二章 傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用 . 43.1 傳感器在工業(yè)機器人中的應(yīng)用 . 43.2 傳感器在機械制造中的應(yīng)用 . 4第三章 機電一體化系統(tǒng)中傳感器的選擇 . 54.1 數(shù)控機床對傳感器的要求 . 54.2 位移的檢測 . 54.3 位置的檢測 . 64.4 速度的檢測 . 74.5 壓力的檢測 . 74.6 溫度的檢測 . 74.7 刀具磨損的監(jiān)控 . 8第四章 傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢 . 9第五章 結(jié)束語 .13參考文獻(xiàn) . 14附 錄. 15 緒 論傳感器技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中具有十分重要的地位，被稱為現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱(傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù))之一。微電子技術(shù)的大力發(fā)展與進步，極大地促進了通信技術(shù)和計算機技術(shù)的快速發(fā)展。與此形成鮮明對照的是，傳感器技術(shù)發(fā)展十分緩慢，制約了信息技術(shù)的發(fā)展，被稱為技術(shù)發(fā)展的瓶頸。這種發(fā)展不協(xié)調(diào)的狀況以及由此帶來的負(fù)面影響，在近幾年科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展過程中表現(xiàn)的尤為突出，甚至局部領(lǐng)域出現(xiàn)了由于傳感器技術(shù)發(fā)展的滯后，反過來影響、制約了其他相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進步的情況。所以傳感器技術(shù)又被認(rèn)為是現(xiàn)代信息技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)和智能技術(shù)的先導(dǎo)。許多國家都把傳感器技術(shù)列為重點發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。美國曾把20世紀(jì)80年代看成是傳感器技術(shù)時代，并列為20世紀(jì)90年代22項關(guān)鍵技術(shù)之一；日本把傳感器技術(shù)列為20世紀(jì)80年代10大技術(shù)之首；從20世紀(jì)80年代中后期開始，我國也把傳感器技術(shù)列為國家優(yōu)先發(fā)展的技術(shù)之一?？梢?，傳感器技術(shù)是一項與現(xiàn)代技術(shù)密切相關(guān)的尖端技術(shù)。一個國家、一項工程設(shè)計中傳感器應(yīng)用的數(shù)量和水平直接標(biāo)志著其技術(shù)先進的程度。當(dāng)今傳感器技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在各種先進的設(shè)備和系統(tǒng)中。例如，“阿波羅”運載火箭采用的傳感器達(dá)2077個；宇宙飛船部分的傳感器達(dá)1218個；一架波音飛機所用的傳感器達(dá)上千只?？梢哉f，任何自動控制裝置和系統(tǒng)都離不開它，同樣，傳感器技術(shù)在機電一體化技術(shù)革命中也正在發(fā)揮重要作用。第1章 傳感器的基本知識從20世紀(jì)80年代起，逐步在世界范圍內(nèi)掀起一股“傳感器熱”，各先進工業(yè)國都極為重視傳感技術(shù)和傳感器研究、開發(fā)和生產(chǎn)。傳感技術(shù)已成為重要的現(xiàn)代科技領(lǐng)域，傳感器及其系統(tǒng)生產(chǎn)已成為重要的新興行業(yè)，文章概述傳感器研究現(xiàn)狀與發(fā)展，探討傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，并分析我國傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向。1.1 傳感器的分類及特性傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件及測量電路三部分組成。傳感器按其測量對象可分為檢測機電一體化系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的內(nèi)部信息傳感器及系統(tǒng)外部環(huán)境狀態(tài)的外部信息傳感器。傳感器按控工作機理可分制電動機可以分為物理型和結(jié)構(gòu)型。傳感器按能量源分類可分為無源型和有源型。按輸出信號的性質(zhì)可將傳感器分為開關(guān)型，模擬型和數(shù)字型。傳感器的靜特性是指傳感器在輸入量的各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出與輸入關(guān)系，即當(dāng)輸入量是常量或變化極慢時，輸出與輸入的關(guān)系。衡量傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有線性度、測量范圍和量程、重復(fù)性、遲滯、靈敏度等。動態(tài)特性是指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。動態(tài)特性好的傳感器，其輸出量隨時間變化的曲線與被測量隨時間變化的曲線一致或者相近。1.2 常用傳感器的類型及特點 1.2.1 紅外溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器（微波爐、空調(diào)、油煙機、吹風(fēng)機、烤面包機、電磁爐、炒鍋、暖風(fēng)機等）、醫(yī)用/家用體溫計、辦公自動化、便攜式非接觸紅外溫度傳感器、工業(yè)現(xiàn)場溫度測量儀器以及電力自動化等。不僅能提供傳感器、模塊或完整的測溫儀器，還能根據(jù)用戶需要提供包括光學(xué)透鏡、ASIC、算法等一攬子解決方案。1.2.2 傾角傳感器傾角傳感器在軍事、航天航空、工業(yè)自動化、工程機械、鐵路機車、消費電子、海洋船舶等領(lǐng)域得到廣泛運用。輝格公司為國內(nèi)用戶提供全球最全面、最專業(yè)的產(chǎn)品方案和服務(wù)。提供超過500種規(guī)格的伺服型、電解質(zhì)型、電容型、電感型、光纖型等原理的傾角傳感器。1.2.3 加速度傳感器（線和角加速度）分低頻高精度力平衡伺服型、低頻低成本熱對流型和中高頻電容式加速度位移傳感器。總頻響范圍從DC至3000Hz。應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車運動控制、汽車測試、家電、游戲產(chǎn)品、辦公自動化、GPS、PDA、手機、震動檢測、建筑儀器以及實驗設(shè)備等。1.2.4 壓力傳感器壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。半導(dǎo)體壓電阻抗擴散壓力傳感器是在薄片表面形成半導(dǎo)體變形壓力，通過外力（壓力）使薄片變形而產(chǎn)生壓電阻抗效果，從而使阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電信號。第二章 傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用傳感器是左右機電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)發(fā)展的重要技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于各種自動化產(chǎn)品之中。3.1 傳感器在工業(yè)機器人中的應(yīng)用工業(yè)機器人的準(zhǔn)確操作取決于對其自身狀態(tài)、操作對象及作業(yè)環(huán)境的限確隊識。這種準(zhǔn)確認(rèn)識溝通過傳感器的感覺功能實現(xiàn)。機器人自身狀態(tài)信息酌獲取項過其內(nèi)部信息傳感25(位置、速度、加速度等)獲取并為機器人控制反饋信息。希迪電子操作劉象鐘L部環(huán)境的隊識通道外部傳感器得到。3.2傳感器在機械制造中的應(yīng)用在機械制造中，傳感器技術(shù)是實現(xiàn)測試與自動控制的重要環(huán)節(jié)。在機械制造測試系統(tǒng)中，被作為一次儀表定位，其主要特征是能準(zhǔn)確傳遞和檢測出某一形態(tài)的信息，并將其轉(zhuǎn)換成另一形態(tài)的信息。具體地說，傳感器是指那些對被測對象的某一確定的信息具有感受（或響應(yīng)）與檢出功能，并使之按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的可輸出信號的元器件或裝置。如果沒有傳感器對被測的原始信息進行準(zhǔn)確可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測試與控制都將無法實現(xiàn)；即使最現(xiàn)代化的電子計算機，沒有準(zhǔn)確的信息（或轉(zhuǎn)換可靠的數(shù)據(jù)）、不失真的輸入，也將無法充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。第三章 機電一體化系統(tǒng)中傳感器的選擇傳感器的應(yīng)用范圍廣，種類繁多。如何為我們機電一體化系統(tǒng)選擇合適的傳感器呢？下面我們就以數(shù)控機床為例講講機電一體化系統(tǒng)中傳感器的選擇。數(shù)控機床綜合了機械、自動化、計算機、測量、微電子等最新技術(shù)，使用了多種傳感器，由于高精度、高速度、高效率及安全可靠的特點，在制造業(yè)技術(shù)設(shè)備更新中，數(shù)控機床正迅速地在企業(yè)得到普及。數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床，能夠根據(jù)已編好的程序，使機床動作并加工零件。它綜合了機械、自動化、計算機、測量、微電子等最新技術(shù)，使用了多種傳感器。4.1 數(shù)控機床對傳感器的要求不同種類數(shù)控機床對傳感器要求不盡相同，數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床，能夠根據(jù)已編好的程序，使機床動作并加工零件。不同種類數(shù)控機床對傳感器的要求也不盡相同，一般來說，大型機床要求速度響應(yīng)高，中型和高精度數(shù)控機床以要求精度為主。4.2 位移的檢測位移檢測的傳感器主要有脈沖編碼器、直線光柵、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器等。4.2.1 脈沖編碼器的應(yīng)用脈沖編碼器是一種角位移(轉(zhuǎn)速)傳感器，它能夠把機械轉(zhuǎn)角變成電脈沖。脈沖編碼器可分為光電式、接觸式和電磁式三種，其中，光電式應(yīng)用比較多。4.2.2 直線光柵的應(yīng)用直線光柵是利用光的透射和反射現(xiàn)象制作而成，常用于位移測量，分辨力較高，測量精度比光電編碼器高，適應(yīng)于動態(tài)測量。在進給驅(qū)動中，光柵尺固定在床身上，其產(chǎn)生的脈沖信號直接反映了拖板的實際位置。用光柵檢測工作臺位置的伺服系統(tǒng)是全閉環(huán)控制系統(tǒng)。4.2.3 旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用旋轉(zhuǎn)變壓器是一種輸出電壓與角位移量成連續(xù)函數(shù)關(guān)系的感應(yīng)式微電機。旋轉(zhuǎn)變壓器由定子和轉(zhuǎn)子組成，具體來說，它由一個鐵心、兩個定子繞組和兩個轉(zhuǎn)子繞組組成，其原、副繞組分別放置在定子、轉(zhuǎn)子上，原、副繞組之間的電磁耦合程度與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角有關(guān)。4.2.4 感應(yīng)同步器的應(yīng)用感應(yīng)同步器是一種將直線位移或轉(zhuǎn)角位移轉(zhuǎn)化成電信號的傳感器。從原理上看，它與我們前面講到的旋轉(zhuǎn)變壓器并無實質(zhì)的區(qū)別，但是從結(jié)構(gòu)上看，則與旋轉(zhuǎn)變壓器（及一般的其他控制電機）大不相同。無論哪一種感應(yīng)同步器，其結(jié)構(gòu)都包括固定和運動兩部分。它的可動部分與不動部分上的繞組不是安裝在圓筒形和圓柱形的鐵心槽內(nèi)，而是用絕緣粘合劑把銅鉑粘牢在稱為基板的金屬或玻璃平面的薄板上，利用印刷、腐蝕等方法制成曲折形狀的平面繞組，其工藝過程與電子工業(yè)中的印刷電路相同，故稱為印刷繞組。感應(yīng)同步器按其運動方式和結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為圓盤式（或稱旋轉(zhuǎn)式）和直線式兩種，前者用來檢測角位移，后者用來檢測直線位移。但無論是哪種感應(yīng)同步器，其工作原理都是相同的。4.3 位置的檢測位置傳感器可用來檢測位置，反映某種狀態(tài)的開關(guān)，和位移傳感器不同。位置傳感器有接觸式和接近式兩種。4.3.1 接觸式傳感器的應(yīng)用接觸式傳感器的觸頭由兩個物體接觸擠壓而動作，常見的有行程開關(guān)、二維矩陣式位置傳感器等。行程開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、價格低廉。當(dāng)某個物體在運動過程中，碰到行程開關(guān)時，其內(nèi)部觸頭會動作，從而完成控制，如在加工中心的X、Y、Z軸方向兩端分別裝有行程開關(guān)，則可以控制移動范圍。二維矩陣式位置傳感器安裝于機械手掌內(nèi)側(cè)，用于檢測自身與某個物體的接觸位置。4.3.2 接近開關(guān)的應(yīng)用接近開關(guān)是指當(dāng)物體與其接近到設(shè)定距離時就可以發(fā)出“動作”信號的開關(guān)，它無需和物體直接接觸。接近開關(guān)有很多種類，主要有自感式、差動變壓器式、電渦流式、電容式、干簧管、霍爾式等。接近開關(guān)在數(shù)控機床上的應(yīng)用主要是刀架選刀控制、工作臺行程控制、油缸及汽缸活塞行程控制等?；魻杺鞲衅魇抢没魻柆F(xiàn)象制成的傳感器。將鍺等半導(dǎo)體置于磁場中，在一個方向通以電流時，則在垂直的方向上會出現(xiàn)電位差，這就是霍爾現(xiàn)象。將小磁體固定在運動部件上，當(dāng)部件靠近霍爾元件時，便產(chǎn)生霍爾現(xiàn)象，從而判斷物體是否到位。4.4 速度的檢測在軌道車輛上，車輛系統(tǒng)的穩(wěn)定性很大程度上取決于它所采集到的速度信號的可靠性和精度，而所采集的速度信號包括當(dāng)前速度值和速度的變化量。在機車的牽引控制，車輪滑動保護，列車控制，和車門控制過程中都要涉及到速度信號的采集問題。我們可以發(fā)現(xiàn)在各種軌道車輛中，這個任務(wù)是由許許多多的速度傳感器來完成的。傳感器是一種將非電量（如速度、壓力）的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏孔兓脑?，根?jù)轉(zhuǎn)換的非電量不同可分為壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器等，是進行測量、控制儀器及設(shè)備的零件、附件。單位時間內(nèi)位移的增量就是速度。速度包括線速度和角速度，與之相對應(yīng)的就有線速度傳感器和角速度傳感器，我們都統(tǒng)稱為速度傳感器。4.5 壓力的檢測壓力傳感器是一種將壓力轉(zhuǎn)變成電信號的傳感器。根據(jù)工作原理，可分為壓電式傳感器、壓阻式傳感器和電容式傳感器。它是檢測氣體、液體、固體等所有物質(zhì)間作用力能量的總稱，也包括測量高于大氣壓的壓力計以及測量低于大氣壓的真空計。電容式壓力傳感器的電容量是由電極面積和兩個電極間的距離決定，因靈敏度高、溫度穩(wěn)定性好、壓力量程大等特點近來得到了迅速發(fā)展。在數(shù)控機床中，可用它對工件夾緊力進行檢測，當(dāng)夾緊力小于設(shè)定值時，會導(dǎo)致工件松動，系統(tǒng)發(fā)出報警，停止走刀。另外，還可用壓力傳感器檢測車刀切削力的變化。再者，它還在潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)被用來檢測油路或氣路中的壓力，當(dāng)油路或氣路中的壓力低于設(shè)定值時，其觸點會動作，將故障信號送給數(shù)控系統(tǒng)。4.6 溫度的檢測 溫度傳感器是一種將溫度高低轉(zhuǎn)變成電阻值大小或其它電信號的一種裝置。常見的有以鉑、銅為主的熱電阻傳感器、以半導(dǎo)體材料為主的熱敏電阻傳感器和熱電偶傳感器等。在數(shù)控機床上，溫度傳感器用來檢測溫度從而進行溫度補償或過熱保護。在加工過程中，電動機的旋轉(zhuǎn)、移動部件的移動、切削等都會產(chǎn)生熱量，且溫度分布不均勻，造成溫差，使數(shù)控機床產(chǎn)生熱變形，影響零件加工精度，為了避免溫度產(chǎn)生的影響，可在數(shù)控機床上某些部位裝設(shè)溫度傳感器，感受溫度信號并轉(zhuǎn)換成電信號送給數(shù)控系統(tǒng)，進行溫度補償。此外，在電動機等需要過熱保護的地方，應(yīng)埋設(shè)溫度傳感器，過熱時通過數(shù)控系統(tǒng)進行過熱報警。4.7 刀具磨損的監(jiān)控刀具磨損到一定程度會影響到工件的尺寸精度和表面粗糙度，因此，對刀具磨損要進行監(jiān)控。當(dāng)?shù)毒吣p時，機床主軸電動機負(fù)荷增大，電動機的電流和電壓也會變化，功率隨之改變，功率變化可通過霍爾傳感器檢測。功率變化到一定程度，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出報警信號，機車停止運轉(zhuǎn)，此時，應(yīng)及時進行刀具調(diào)整或更換。以上介紹的傳感器在數(shù)控機床上的應(yīng)用是目前的狀況，但隨著傳感器和數(shù)控機床的發(fā)展，有些傳感器將被淘汰，如旋轉(zhuǎn)變壓器等，而新的傳感器將不斷出現(xiàn)，會使數(shù)控機床更加完善，自適應(yīng)更強。第四章 傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢當(dāng)今社會的發(fā)展，是信息化社會的發(fā)展。在信息時代，人們的社會活動將主要依靠對信息資源的開發(fā)及獲取、傳輸與處理。而傳感器是獲取自然領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段，是現(xiàn)代科學(xué)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。它是指那些對被測對象的某一確定的信息具有感受(或響應(yīng))與檢出功能，并使之按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的可輸出信號的元器件或裝置的總稱。傳感器處于研究對象與測控系統(tǒng)的接口位置，一切科學(xué)研究和生產(chǎn)過程所要獲取的信息都要通過它轉(zhuǎn)換為容易傳輸和處理的電信號。如果把計算機比喻為處理和識別信息的“大腦”，把通信系統(tǒng)比喻為傳遞信息的“神經(jīng)系統(tǒng)”，那么傳感器就是感知和獲取信息的“感覺器官”。傳感器技術(shù)是現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)，發(fā)展迅猛，同計算機技術(shù)與通信技術(shù)一起被稱為信息技術(shù)的三大支柱，許多國家已將傳感器技術(shù)列為與通信技術(shù)和計算機技術(shù)同等重要的位置?，F(xiàn)代傳感器技術(shù)具有巨大的應(yīng)用潛力，擁有廣泛的開發(fā)空間，發(fā)展前景十分廣闊。對比傳感器技術(shù)的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀可以看出，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及相關(guān)條件的日趨成熟，傳感器技術(shù)逐漸受到了更多人士的高度重視。當(dāng)今傳感器技術(shù)的研究與發(fā)展，特別是基于光電通信和生物學(xué)原理的新型傳感器技術(shù)的發(fā)展，已成為推動國家乃至世界信息化產(chǎn)業(yè)進步的重要標(biāo)志與動力。由于傳感器具有頻率響應(yīng)、階躍響應(yīng)等動態(tài)特性以及諸如漂移、重復(fù)性、精確度、靈敏度、分辨率、線性度等靜態(tài)特性，所以外界因素的改變與動蕩必然會造成傳感器自身特性的不穩(wěn)定，從而給其實際應(yīng)用造成較大影響。這就要求我們針對傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)，在不同場合對傳感器規(guī)定相應(yīng)的基本要求，以最大程度優(yōu)化其性能參數(shù)與指標(biāo)，如高靈敏度、抗干擾的穩(wěn)定性、線性、容易調(diào)節(jié)、高精度、無遲滯性、工作壽命長、可重復(fù)性、抗老化、高響應(yīng)速率、抗環(huán)境影響、互換性、低成本、寬測量范圍、小尺寸、重量輕和高強度等。同時，根據(jù)對國內(nèi)外傳感器技術(shù)的研究現(xiàn)狀分析以及對傳感器各性能參數(shù)的理想化要求，現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢可以從四個方面分析與概括：一是開發(fā)新材料的開發(fā)與應(yīng)用；二是實現(xiàn)傳感器集成化、多功能化及智能化；三是實現(xiàn)傳感技術(shù)硬件系統(tǒng)與元器件的微小型化；四是通過傳感器與其它學(xué)科的交叉整合，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)化。4.1新材料的開發(fā)、應(yīng)用材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)和前提，是傳感器技術(shù)升級的重要支撐，因而傳感器技術(shù)的發(fā)展必然要求加大新材料的研制力度。事實上由于材料科學(xué)的不斷發(fā)展，傳感器材料的不斷得到更新，品種不斷得到豐富，目前除傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料、陶瓷材料、光導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料以外，新型的納米材料的誕生有利于傳感器向微型方向發(fā)展，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步將有更多的新型材料誕生。半導(dǎo)體材料在敏感技術(shù)中占有較大的技術(shù)優(yōu)勢，半導(dǎo)體傳感器不僅靈敏度高、響應(yīng)速度快、體積小、質(zhì)量輕，且便于實現(xiàn)集成化，在今后的一個時期，仍占有主要地位。以一定化學(xué)成分組成、經(jīng)過成型及燒結(jié)的功能陶瓷材料，其最大的特點是耐熱性，在敏感技術(shù)發(fā)展中具有很大的潛力。此外，采用功能金屬、功能有機聚合物、非晶態(tài)材料、固體材料、薄膜材料等，都可進一步提高傳感器的產(chǎn)品質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本。4.2傳感器的集成化、多功能化及智能化傳感器的集成化分為傳感器本身的集成化和傳感器與后續(xù)電路的集成化。前者是在同一芯片上，或?qū)⒈姸嗤活愋偷膯蝹€傳感器件集成為一維線型、二維陣列（面）型傳感器，使傳感器的檢測參數(shù)由點到面到體多維圖像化，甚至能加上時序，變單參數(shù)檢測為多參數(shù)檢測；后者是將傳感器與調(diào)理、補償?shù)入娐芳梢惑w化，使傳感器由單一的信號變換功能，擴展為兼有放大、運算、干擾補償?shù)榷喙δ軐崿F(xiàn)了橫向和縱向的多功能。如日本豐田研究所開發(fā)出同時檢測Na+、K+和H+等多種離子的傳感器。這種傳感器的芯片尺寸為2.5mm0.5mm，僅用一滴液體，如一滴血液，即可同時快速檢測出其中Na+、K+和H+的濃度，對醫(yī)院臨床非常方便實用。目前集成化傳感主要使用硅材料，它可以制作電路，又可制作磁敏、力敏、溫敏、光敏和離子敏器件。在制作敏感元件時要采用單硅的各向同性和各向異性腐蝕、等離子刻蝕、離子注入等工藝，利用微機械加工技術(shù)在單晶硅上加工出各種彈性元件。當(dāng)今，發(fā)達(dá)國家正在把傳感器與電路集成在一起進行研究。智能化傳感器是20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)的另外一種涉及多種學(xué)科的新型傳感器系統(tǒng)。此類傳感器系統(tǒng)一經(jīng)問世即刻受到科研界的普遍重視，尤其在探測器應(yīng)用領(lǐng)域，如分布式實時探測、網(wǎng)絡(luò)探測和多信號探測方面一直頗受歡迎，產(chǎn)生的影響較大。智能化傳感器是指那些裝有微處理器的，不但能夠執(zhí)行信息處理和信息存儲，而且還能夠進行邏輯思考和結(jié)論判斷的傳感器系統(tǒng)。這一類傳感器就相當(dāng)于是微型機與傳感器的綜合體一樣，其主要組成部分包括主傳感器、輔助傳感器及微型機的硬件設(shè)備。與傳統(tǒng)的傳感器相比，智能化傳感器具有以下優(yōu)點：1）智能化傳感器不但能夠?qū)π畔⑦M行處理、分析和調(diào)節(jié)，能夠?qū)λ鶞y的數(shù)值及其誤差進行補償，而且還能夠進行邏輯思考和結(jié)論判斷，能夠借助于一覽表對非線性信號進行線性化處理，借助于軟件濾波器濾波數(shù)字信號。2）智能化傳感器具有自診斷和自校準(zhǔn)功能，可以用來檢測工作環(huán)境。3）智能化傳感器能夠完成多傳感器多參數(shù)混合測量，從而進一步拓寬了其探測與應(yīng)用領(lǐng)域，而微處理器的介入使得智能化傳感器能夠更加方便地對多種信號進行實時處理。4）智能化傳感器既能夠很方便地實時處理所探測到的大量數(shù)據(jù)，也可以根據(jù)需要將它們存儲起來。5）智能化傳感器備有一個數(shù)字式通信接口，通過此接口可以直接與其所屬計算機進行通信聯(lián)絡(luò)和交換信息。智能化傳感器無疑將會進一步擴展到化學(xué)、電磁、光學(xué)和核物理等研究領(lǐng)域?？梢灶A(yù)見，新興的智能化傳感器將會在關(guān)系到全人類國民生的各個領(lǐng)域發(fā)揮越來越大作用。4.3傳感器微小型化為了能夠與信息時代信息量激增、要求捕獲和處理信息的能力日益增強的技術(shù)發(fā)展趨勢保持一致，對于傳感器性能指標(biāo)的要求越來越嚴(yán)格；與此同時，傳感器系統(tǒng)的操作友好性亦被提上了議事日程，因此還要求傳感器必須配有標(biāo)準(zhǔn)的輸出模式；而傳統(tǒng)的大體積弱功能傳感器往往很難滿足上述要求，所以它們已逐步被各種不同類型的高性能微型傳感器所取代；后者主要由硅材料構(gòu)成，具有體積小、重量輕、反應(yīng)快、靈敏度高以及成本低等優(yōu)點。就當(dāng)前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，微型傳感器已經(jīng)對大量不同應(yīng)用領(lǐng)域，如航空、遠(yuǎn)距離探測、醫(yī)療及工業(yè)自動化等領(lǐng)域的信號探測系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響；目前開發(fā)并進入實用階段的微型傳感器已可以用來測量各種物理量、化學(xué)量和生物量，如位移、速度、加速度、壓力、應(yīng)力、應(yīng)變、聲、光、電、磁、熱、PH值、離子濃度及生物分子濃度等。4.4傳感器的無線網(wǎng)絡(luò)化無線網(wǎng)絡(luò)對我們來說并不陌生，比如手機，無線上網(wǎng)，電視機。傳感器對我們來說也不陌生，比如溫度傳感器。但是，把二者結(jié)合在起來，提出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這個概念，卻是近幾年才發(fā)生的事情。這個網(wǎng)絡(luò)的主要組成部分就是一個個傳感器節(jié)點。這些節(jié)點可以感受溫度的高低、濕度的變化、壓力的增減、噪聲的升降。更