傳感器的發(fā)展趨勢

傳感器的發(fā)展趨勢信院電子系09普專電子石磊090602066可以了解敵方武器部署情況，為己方確定進攻目標和進攻路線提供依據(jù)?！霰O(jiān)測敵軍進攻：在敵軍駐地和可能的進攻路線上部署大量傳感器，從而及時發(fā)現(xiàn)敵軍的進攻行動、爭取珍貴的應對時間。并可根據(jù)戰(zhàn)況快速調整和部署新的傳感器網(wǎng)絡?！鲈u估戰(zhàn)果：在進攻先后，在攻擊目標附近部署傳感器網(wǎng)絡，從而采集目標被破壞程度的數(shù)據(jù)?！龊四?、生物、化學攻擊的偵察：借助于傳感器網(wǎng)絡可以及早發(fā)現(xiàn)己方陣地上的生、化污染，提供快速反應時間從而減少損失。不派人員就可以獲取一些核、生、化爆炸現(xiàn)場的詳細數(shù)據(jù)。(2)環(huán)境應用人現(xiàn)場維護的優(yōu)點。通過密集的節(jié)點布置，可以觀察到微觀的環(huán)境因素，為環(huán)境研究和環(huán)境監(jiān)測提供了斬新的途徑傳感器網(wǎng)絡研究在環(huán)境監(jiān)測領域已經(jīng)有不少的實例。這些應用實例包括：對海島鳥類生活規(guī)律的觀測；氣象現(xiàn)象的觀測和天氣預報；森林火警；生物群落的微觀觀測等 應用于環(huán)境監(jiān)測的傳感器網(wǎng)絡，普通具有部署簡單、便宜、長期不需更換電池、無需派■洪災的預警：通過在水壩、山區(qū)中關鍵地點合理地布置一些水壓、土壤濕度等傳感器，可以在洪災到來之前發(fā)布預警信息，從而及時排除險情或者減少損失?！鲛r田管理：通過在農田部署一定密度的空氣溫度、土壤濕度、土壤肥料含量、光照強度、風速等傳感器，可以更好地對農田管理微觀調控，促進農作物生長。(3)家庭應用建造及城市管理各種無線傳感器可以靈便方便地布置于建造物內，獲取室內環(huán)境參數(shù)，從而為居室環(huán)境控制和危(wei)險報警提供依據(jù)?！鲋悄芗揖樱和ㄟ^布置于房間內的溫度、濕度、光照、空氣成份等無線傳感器，感知居室不同部份的微觀狀況，從而對空調、門窗以及其他家電進行自動控制，提供給人們智能、舒適的居住環(huán)境［16］?！鼋ㄔ彀踩和ㄟ^布置于建造物內的圖象、聲音、氣體檢測、溫度、壓力、輻射等傳感器，發(fā)現(xiàn)異常事件及時報警，自動啟動應急措施?！鲋悄芙煌ǎ和ㄟ^布置于道路上的速度、識別傳感器，監(jiān)測交通流量等信息，為出行者提供信息服務，發(fā)現(xiàn)違章能及時報警和記錄［17］。反恐和公共安全通過特殊用途的傳感器，特殊是生物化學傳感器監(jiān)測有害物、危(wei)險物的信息，最大限度地減少其對人民群眾生命安全造成的傷害。(4)結論無線傳感器網(wǎng)絡有著十分廣泛的應用前景，它不僅在工業(yè)、農業(yè)、軍事、環(huán)境、醫(yī)療等傳統(tǒng)領域有具有巨大的運用價值，在未來還將在許多新興領域體現(xiàn)其優(yōu)越性，如家用、保健、交通等領域。我們可以斗膽的預見，將來無線傳感器網(wǎng)絡將無處不在，將徹底融入我們的生活。比如微型傳感器網(wǎng)最終可能將家用電器、個人電腦和其他日常用品同互聯(lián)網(wǎng)相連，實現(xiàn)遠距離跟蹤，家庭采用無線傳感器網(wǎng)絡負責安全調控、節(jié)電等。無線傳感器網(wǎng)絡將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網(wǎng)絡，其應用可以涉及到人類日常生活和社會生產活動的所有領域。但是，我們還應該清晰的認識到，無線傳感器網(wǎng)絡才剛剛開始發(fā)展，它的技術、應用都還還遠談不上成熟，國內企業(yè)應該抓住商機，加大投入力度，推動整個行業(yè)的發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)絡是新興的通信應用網(wǎng)絡，其應用可以涉及到人類生活和社會活動的所有領域。因此，無線傳感器網(wǎng)絡將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網(wǎng)絡，需要各種技術支撐。目前，成熟的通信技術都可能經(jīng)過適當?shù)母倪M和進一步發(fā)展，應用到無線傳感器網(wǎng)絡中，形成新的市場增長點，創(chuàng)造無線通信的新乾坤。三.結束語當前技術水平下的傳感器系統(tǒng)正向著弱小型化、智能化、多功能化和網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。今后，隨著CAD技術、MEMS技術、信息理論及數(shù)據(jù)分析算法的繼續(xù)向前發(fā)展，未來的傳感器系統(tǒng)勢必變得更加微型化、綜合化、多功能化、智能化和系統(tǒng)化。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(xiàn)代科學“耳目”的傳感器系統(tǒng)，作為人們快速獲取、分析和利用有效信息的基礎，勢必進一步得到社會各界的普遍關注。微波傳感器依靠微波的不少優(yōu)點，將廣泛地用于微波通訊、衛(wèi)星發(fā)送等無線通訊，和雷達、導彈誘導、遙感、射電望遠鏡中。并且在一些非接觸式的監(jiān)測和控制中也有很好的應用。傳感器的應用現(xiàn)狀在當前信息化社會中，幾乎所有的高科技行業(yè)都離不開傳感器的信息采集技術支持。科技以人為本，未來傳感器的發(fā)展將依照現(xiàn)在及未來的需求向著更好地為人類服務的方向發(fā)展。未來的傳感器必須具有微型化、智能化、高顯融化、多功能化、數(shù)據(jù)卜行通用化和網(wǎng)絡化等優(yōu)良特征。微型化(微電子與微機械的結合)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發(fā)展趨勢保持一致，對于傳感器性能指標(包括精確性、可靠性、靈敏性等)的要求越來越嚴格；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，因此還耍求傳感器必須配有標準的輸出模式；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成。智能化((MEMS與CPU、信息控制技術的結合)智能化傳感器(SmartSensor)是20世紀80年代末浮現(xiàn)的此外一種涉及多種學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，特別在探測器應用領域，如分布式實時探測、虺咯探測和多信號探測方面向來頗受歡迎，產生的影響較大。未來智能傳感器裝有微處理器，除執(zhí)行信息處理和信息存儲，還能夠進行邏輯思量和對特殊情況作出判斷并進行處理。1.3多功能傳感器(Multifunction)如前所述，通常情況下一個傳感器只能用來探測一種物理量，但在許多應用領域中，為了能夠完美而準確地反映客觀事物和環(huán)境，往往需要同時測量大量的物理量。由若干種敏感元件組成的多功能傳感器則是一種體積小巧而多種功能兼?zhèn)涞男乱淮綔y系統(tǒng)，它可以借助于敏感元件中不同的物理結構或者化學物質及其各不相同的表征方式，用單獨一個傳感器系統(tǒng)來同時實現(xiàn)多種傳感器的功能。隨著傳感器技術和微機技術的飛速發(fā)展，目前已經(jīng)可以生產出來將若干種敏感元件綜裝在同一種材料或者單獨一塊芯片上的一體化多功能傳感器。4無線網(wǎng)絡化(wirelessnetworked)無線網(wǎng)絡對我們來說并不目生，比如手機，無線上網(wǎng)，電視機。傳感器對我們來說也不目生，比如溫度傳感器、壓力傳感器，還有比較新穎的氣味傳感器。但是，把二者結合在起來，提出無線傳感器網(wǎng)絡(WirelessSensorNetworks)這個概念，卻是近幾年才發(fā)生的事情。隨著通訊技術的發(fā)展、無線技術的廣泛應用，無線技術也應用到傳感器技術中來。比如水文觀測中通過傳感器采集到水文的信息，然后通過無線技術發(fā)送到集中控制平臺，這樣我們就可以在控制平臺上監(jiān)測到各個點的水文信息。在航天技術中我們通過衛(wèi)星把傳感器的采集數(shù)據(jù)發(fā)回地面，從而了解到到太空中的各種情況這個網(wǎng)絡的主要組成部份就是一個個可愛的傳感器節(jié)點。說它們可愛，是因為它們的體積都非常小巧。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。更讓人感興趣的是，每一個節(jié)點都是一個可以進行快速運算的微型計算機，它們將傳感器采集到的信息轉化成為數(shù)字信號，進行編碼，然后通過節(jié)點與節(jié)點之間自行建立的無線網(wǎng)絡發(fā)送給具有更大處理能力的服務器。一、傳感器的發(fā)展趨勢傳感器在科學技術領域、工農業(yè)生產以及日常生活中發(fā)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(fā)展的強大動力。而現(xiàn)代們學技術突飛猛進則提供了堅毅的后盾。咨詢公司INTECHNOCONSULTING的傳感器市場報告顯示，2022年全球傳感器市場容量為506億美元，估計2022年全球傳感器市場可達600億美元以上。調查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區(qū)，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布最大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模最大，分別占到整個傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems,微機電系統(tǒng))傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在2022—2022年復合年增長率估計會超過25%。目前，全球的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關專家指出，傳感器領域的主要技術將在現(xiàn)有基礎上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開辟和產業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的浮現(xiàn)與市場份額的擴大。傳感器改善性能的途徑縱觀幾十年來的傳感技術領域的發(fā)展，不外乎分為兩個方面：一是提高與改善傳感器的技術性能，二是尋覓新原理、新材料、新工藝及新功能等。為傳感器的性能，可采用下列技術途徑：(1)差動技術差動技術是傳感器中普遍采用的技術。它的應用可顯著地減小溫度變化、電源波動、外界干擾等對傳感器精度的影響，抵消了共模誤差，減小非線性誤差等。不少傳感器由于采用了差動技術，還可使靈敏度增大。(2)平均技術在傳感器中普遍采用平均技術可產生平均效應，其原理是利用若干個傳感單元同時感受被測量，其輸出則是這些單元輸出的平均值，若將每一個單元可能帶來的誤差均可看做隨機誤差且服從正態(tài)分布，根據(jù)誤差理論，總的誤差將減小為式中一一傳感單元數(shù)?？梢?，在傳感器中利用平均技術不僅可使傳感器誤差減小，且可增大信號量，即增大傳感器靈敏度。光柵、磁柵、容柵、感應同步器等傳感器，由于其本身的工作原理決定有多個傳感單元參預工作，可取得明顯的誤差平均效應的效果。這也是這一類傳感器固有的優(yōu)點。此外，誤差平均效應對某些工藝性缺陷造成的誤差同樣起到彌補作用。在懂得這種道理之后，設計時在結構允許情況下，適當增多傳感單元數(shù)，可收到很好的效果。例如圓光柵傳感器，若讓全部柵線都同時參預工作，設計成“全接收”形式，誤差平均效應就可較充分地發(fā)揮出來。(3)補償與修正技術補償與修正技術在傳感器中得到了廣泛的應用。這種技術的運用大致是針對下列兩種情況。一種是針對傳感器本身特性的，另一種是針對傳感器的工作條件或者外界環(huán)境的。對于傳感器特性，可以找出誤差的變化規(guī)律，或者測出其大小和方向，采用適當?shù)姆椒右匝a償或者修正。針對傳感器工作條件或者外界環(huán)境進行誤差補償，也是提高傳感器精度的有力技術措施。不少傳感器對溫度敏感，由于溫度變化引起的誤差十分可觀。為了解決這個問題，必要時可以控制溫度，搞恒溫裝置，但往往費用太高，或者使用現(xiàn)場不允許。而在傳感器內引入溫度誤差補償又往往是可行的。這時應找出溫度對測量值影響的規(guī)律，然后引入溫度補償措施。在激光式傳感器中，往往把激光波長作為標準尺度，而波長受溫度、氣壓、溫度的影響，在精度要求較高的情況下，就需要根據(jù)這些外界環(huán)境情況進行誤差修正才干滿足要求。補償與修正，可以利用電子路線(硬件)來解決，也可以采用微型計算機通過軟件來實現(xiàn)。(4)屏蔽、隔離與干擾抑制傳感器大都要在現(xiàn)場工作的，現(xiàn)場的條件往往是難以充分預料的，有時是極其惡劣的。各種外界因素要影響傳感器的精度與各有關性能的。為了減小測量誤差，保證其原有性能，就應設法削弱或者消除外界因素對傳感器的影響。其方法歸納起來有二：一是減小傳感器對影響因素的靈敏度；二是降低外界因素對傳感器實際作用的烈度。對于電磁干擾，可以采用屏蔽、隔離措施，也可用濾波等方法抑制。對于如溫度、濕度、機械振動、氣壓、聲壓、輻射、甚至氣流等，可采用相應的隔離措施，如隔熱、密封、隔振等，或者在變換成為電量后對干擾信號進行分離或者抑制，減小其影響。(5)穩(wěn)定性處理傳感器作為長期測量或者反復使用的器件，其穩(wěn)定性顯得特殊重要，其重要性甚至勝過精度指標，特別是對那些很難或者無法定期鑒定的場合。造成傳感器性能不穩(wěn)定的原因是：隨著時間的推移和環(huán)境條件的變化，構成傳感器的各種材料與元器件性能將發(fā)生變化。為了提高傳感器性能的穩(wěn)定性，應該對材料、元器件或者傳感器整體進行必要的穩(wěn)定性處理。如結構材料的時效處理、冰冷處理、永磁材料的時間老化、溫度老化、機械老化及交流穩(wěn)磁處理，電氣元件的老化篩選等。在使用傳感器時，若測量要求較高，必要時也應對附加的調整元件，后續(xù)電路的關鍵元器件進行老化處理。傳感器的發(fā)展動向1?開辟新型傳感器新型傳感器，大致應包括：①采用新原理；②填補傳感器空白；③仿生傳感器等諸方面。它們之間是互相聯(lián)系的。傳感器的工作機理是基于各種效應和定律，由此啟示人們進一步探索具有新效應的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器件，這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。結構型傳感器發(fā)展得較早，目前日益成熟。結構型傳感器，普通說它的結構復雜，體積偏大，價格偏高。物性型傳感器大致與之相反，具有不少誘人的優(yōu)點，加之過去發(fā)展也不夠。世界各國都在物性型傳感器方面投入大量人力、物力加強研究，從而使它成為一個值得注意的發(fā)展動向。其中利用量子力學諸效應研制的低靈敏閾傳感器，用來檢測微弱的信號，是發(fā)展新動向之一。例如：利用核磁共振吸收效應的磁敏傳感器，可將靈敏閾提高到地磁強度的；利用約瑟夫遜效應的熱噪聲溫度傳感器，可測的超低溫；利用光子滯后效應，做出了響應速度極快的紅外傳感器等。此外，利用化學效應和生物效應開辟的、可供實用化學傳感器和生物傳感器，更是有待開辟的新領域。大自然是生物傳感器的優(yōu)秀設計師和工藝師。它通過漫長的歲月，不僅造就了集多種感官于一身的人類，而且還構造了許多功能神奇、性能高超的生物感官。例如狗的嗅覺（靈敏閾為人的）、鳥的視覺（視力為人的倍），蝙蝠飛蛾海豚的聽覺（主動型生物雷達一超聲波傳感器）等等。這些動物的感官功能，超過了當今傳感器技術所能實現(xiàn)的范圍。研究它們的機理，開辟仿生傳感器，也是引人注目的方向.開辟新材料近年來對傳感器材料的開辟研究有較大發(fā)展，其主要發(fā)展趨勢有以下幾個方面：①從單晶體到多晶體、非晶體；②從單一型材料到復合材料；③原子（份子）型材料的人工合成。有復雜材料來創(chuàng)造性能更加良好的傳感器是今后的發(fā)展方向之一。①半導體敏感材料半導體敏感材料在傳感器技術中具有較大的技術優(yōu)勢，在今后相當長期內仍占主導地位。半導體硅在力敏、熱敏、光敏、磁敏、氣敏、離子敏及其它敏感元件，具有廣泛用途。硅材料可分為單晶硅、多晶硅和非晶硅。單晶硅最簡單，非晶硅最復雜。單晶硅內的原子處處規(guī)則羅列，整個晶體內有1個固定晶向；多晶硅是由許多單晶顆粒構成，每一單晶顆粒內的原子處處規(guī)則羅列，單晶顆粒之間以界面相分離，且各單晶顆粒晶向不同，故整個多晶硅并無固定的晶向。非晶硅又叫，即無序型硅或者無定型硅。從宏觀看，原子羅列無序的，即遠程無序。但從微觀看，原子羅列也絕非徹底無序，即近程有序，特殊是能夠用來創(chuàng)造傳感器的非晶硅中都含有微晶，微晶尺寸普通為擺布，這種非晶硅又叫微晶硅。非晶硅中微晶粒子的大小及其分布對其性能有重要影響。用這3種材料都可制成壓力傳感器，這些壓力傳感器大致可分為4種形式，即壓阻式、電容式、式和薄膜式。目前壓力傳感器仍以單晶硅為主，但有向多晶和非晶硅的薄膜方向發(fā)展的趨勢。蘭寶石上外延生長單晶硅膜是單晶硅用于敏感元件的典型應用。由于絕緣襯底蘭寶石是良好的彈性材料，而在其上異質結外延生長的單晶硅是制作敏感元件的半導體材料，故用這種材料研制的傳感器具有無需結隔離、耐高溫、高頻響、壽命長、可靠性好等優(yōu)點，可以制作磁敏、熱敏、離子敏、力敏等敏感元件。多晶硅壓力傳感器的發(fā)展十分引人注目。這是由于這種傳感器具有一系列優(yōu)點，如溫度特性好、創(chuàng)造容易、易小型化、成本低等。非晶硅應用于傳感器，主要有應變傳感器、壓力傳感器、熱電傳感器、光傳感器（如攝像傳感器和顏色傳感器）等。非晶硅由于具有光吸收系數(shù)大，可用作薄膜光電器件，對整個可體面區(qū)域都敏感，薄膜形成溫度低等極其誘人的特性而獲得迅速發(fā)展。用金屬材料和非金屬材料結合成化合物半導體是另一個思路。目前不僅用金屬和合成了，而且制成為了許多化合物半導體，形成為了一個龐大的家族。發(fā)光效率高、耐高溫、抗輻射.、電子遷移率比大倍，故可制成高頻率器件。估計在光敏、磁敏中會得到越來越多的應用。例如采用爐內合成生長單晶，重復性均勻性有較大提高，再采用離子注入技術，可制性能優(yōu)良的霍爾器件，線性誤差為，霍爾電勢溫度系數(shù)為。在半導體傳感器中，場效應晶體管的應用令人矚目。是一種電壓控制器件。若在柵極上加一反向偏壓，偏壓的大小可控制漏極電流的大小。若用某種敏感材料將所要測量的參量以偏壓的方式加到柵極上，就可以從漏極電流或者電壓的數(shù)值來確定該參量的大小。很容易系列化、集成化?？勺龀筛鞣N敏感場效應管，如離子敏場效應管、PH-、溫度-、濕度-、氣敏-等。②陶瓷材料陶瓷敏感材料在敏感技術中具有較大的技術潛力。陶瓷材料可分為不少種。具有電功能的陶瓷又叫電子陶瓷。電子陶瓷可分為絕緣陶瓷、壓電陶瓷、介電陶瓷、熱電陶瓷、光電陶瓷和半導體陶瓷。這些陶瓷在工業(yè)測量方面都有廣泛的應用。其中以壓電陶瓷、半導體陶瓷應用最為廣泛。陶瓷敏感材料的發(fā)展趨勢是繼續(xù)探索新材料，發(fā)展新品種，向高穩(wěn)定性、高精度、長壽命和小型化、薄膜化、集成化和多功能化方向發(fā)展。半導體陶瓷是傳感器應用常要材料，其尤以熱敏、濕敏、氣敏、電壓敏最為突出。熱敏陶瓷的主要發(fā)展方向是高溫陶瓷，如填加不同成份的、、和一一等，濕敏材料的主要發(fā)展方向是不需要加熱清洗的材料，如-、-等。氣敏陶瓷的主要發(fā)展方向是不使用催化劑的低溫材料和高溫材料，如r-可不用觸媒，而特殊是在高溫下檢測氧氣更有獨到之處。電壓敏陶瓷材料的發(fā)展方向是低壓用材料和高壓用材料，如-為低壓用材料，而-為高壓用材料。陶瓷敏感材料在使用時的結構形式也是各種各樣的。以陶瓷濕敏傳感器為例，可以是體型結構、厚膜型結構、薄膜結構或者涂覆型結構等。③磁性材料不少傳感器采用磁性材料。目前磁性材料正向非晶化、薄膜化方向發(fā)展。非晶磁性材料具有導磁率高、矯頑力小、電阻率高、耐腐蝕、硬度大等特點，于是將獲得越來越廣泛的應用。由于非晶體不具有磁的各向同性，于是是一種高導磁率和低損耗的材料，很容易獲得旋轉磁場，而且在各個方向都可得到高靈敏度的磁場，故可用來制作磁力計或者磁通敏感元件,也可利用應力一磁效應制得高靈敏度的應力傳感器，基于磁致伸縮效應的力敏元件也得到發(fā)展。由于這種材料靈敏度比坡莫合金高幾倍，這就可大大降低渦流損耗，從而獲得優(yōu)良的磁特性，這對高頻更為可貴。利用這一特點，可以創(chuàng)造出用磁性晶體很難獲得的快速響應型傳感器。合成物可以在任意高于居里溫度（約）下產生，這就使得發(fā)展快速響應的溫度傳感器成為可能。.智能材料智能材料是指設計和控制材料的物理、化學、機械、電學等參數(shù)，研制出生物體材料所具有的特性或者優(yōu)于生物體材料性能的人造材料。有人認為，具有下述功能的材料可稱之為智能材料：具備對環(huán)境的判斷可自適應功能；具備自診斷功能；具備自修復功能；具備自增強功能（或者稱時基功能）。生物體材料的最突出特點是具有時基功能，因此這種傳感器特性是微分型的，它對變分部份比較敏感。反之，長期處于某一環(huán)境并習慣了此環(huán)境，則靈敏度下降。普通說來，它能適應環(huán)境調節(jié)其靈敏度。除了生物體材料外，最引人注目的智能材料是形狀記憶合金、形狀記憶陶瓷和形狀記憶聚合物。智能材料的探索工作剛剛開始，相信不久的將來會有很大的發(fā)展。.新工藝的采用在發(fā)展新型傳感器中，離不開新工藝的采用。新工藝的含義范圍很廣，這里主要指與發(fā)展新興傳感器聯(lián)系特殊密切的微細加工技術。該技術又稱微機械加工技術，是近年來隨著集成電路工藝發(fā)展起來的，它是離子束、電子束、份子束、激光束和化學刻蝕等用于微電子加工的技術，目前已越來越多地用于傳感器領域，例如濺射、蒸鍍、等離子體刻蝕、化學氣體淀積(CVD)、外延、擴散、腐蝕、光刻等，迄今已有大量采用上述工藝制成的傳感器的國內外報導。以應變式傳感器為例。應變片可分為體型應變片、金屬箔式應變片、擴散型應變片和薄膜應變片，而薄膜應變片則是今后的發(fā)展趨勢，這主要是由于近年來薄膜工藝發(fā)展迅速，除采用真空淀積、高頻濺射外，還發(fā)展了磁控濺射、等離子體增強化學汽相淀積、金屬有機化合物化學汽相淀積、份子束外延、光CVD技術，這些對傳感器的發(fā)展起了很大推動作用。如目前常見的濺射型應變計，是采用濺射技術直接在應變體即產生應變的柱梁、振動片等彈性體上形成的。這種應變計厚度很薄，大約為傳統(tǒng)的箔式應變計的十分之一以下，故又稱薄膜應變計。濺射型應變計的主要優(yōu)點是：可靠性好，精度高，容易做成高阻抗的小型應變計，無遲滯和蠕變現(xiàn)象，具有良好的耐熱性和沖擊性能等。用化學氣相淀積法制備薄膜，以其成膜溫度低、可靠性好、系統(tǒng)簡單等優(yōu)點而發(fā)展很快，在制備多晶硅微晶硅傳感器方面有許多報導。硅杯是力敏元件中非常重要的結構。目前已極少采用機械方法加工硅杯，而改為可控的化學腐蝕方法，如各向異性腐蝕、凸角補償和etch-step法等，化學腐蝕方法，可做到工藝穩(wěn)定，硅杯尺寸很小，膜片均勻度很高，結構從C形、E形、雙島發(fā)展到梁膜式，性能和生產率都有很大提高。.集成化、多功能化與智能化傳感器集成化包括兩種定義，一是同一功能的多元件并列化，即將同一類型的單個傳感元件用集成工藝在同一平面上羅列起來，排成1維的為線性傳感器，CCD圖象傳感器就屬于這種情況。集成化的另一個定義是多功能一體化，即將傳感器與放大、運算以及溫度補償?shù)拳h(huán)節(jié)一體化，組裝成一個器件。目前，各類集成化傳感器已有許多系列產品，有些已得到廣泛應用。集成化已經(jīng)成為傳感器技術發(fā)展的一個重要方向。隨著集成化技術的發(fā)展，各類混合集成和單片集成式壓力傳感器相繼浮現(xiàn)，有的已經(jīng)成為商品。集成化壓力傳感器有壓阻式、電容式、等類型，其中壓阻式集成化傳感器發(fā)展快、應用廣。自從壓阻效應發(fā)現(xiàn)后，有人把4個力敏電阻構成的全橋做在硅膜上，就成為一個集成化壓力傳感器。國內在80年代就研制出了把壓敏電阻、電橋、電壓放大器和溫度補償電路集成在一起的單塊壓力傳感器，其性能與國外同類產品相當。由于采用了集成工藝，將壓敏部份和集成電路分為幾個芯片，然后混合集成為一體。提高了輸出性能及可靠性，有較強的抗干擾能力，徹底消除了二次儀表帶來的誤差。70年代國外就浮現(xiàn)了集成溫度傳感器，它基本上是利用晶體管作為溫度敏感元件的集成電路。其性能穩(wěn)定，使用方便，溫度范圍在。國內在這方面也有不少發(fā)展，例如近年來研制集成熱電堆紅外傳感器等。集成化溫度傳感器具有遠距離測量和抗干擾能力強等優(yōu)點，具有很大的實用價值。傳感器的多功能化也是其發(fā)展方向之一。所謂多功能化的典型實例，美國某大學傳感器研究發(fā)展中心研制的單片硅多維力傳感器可以同時測量3個線速度、3個離心加速度（角速度）和3個角加速度。主要元件是由4個正確設計安裝在一個基板上的懸臂梁組成的單片硅結構，9個正確布置在各個懸臂梁上的壓阻敏感元件。多功能化不僅可以降低生產成本，減小體積，而且可以有效的提高傳感器的穩(wěn)定性、可靠性等性能指標。為同時測量幾種不同被測參數(shù)，可將幾種不同的傳感器元件復合在一起，作成集成塊。例如一種溫、氣、濕三功能陶瓷傳感器已經(jīng)研制成功。把多個功能不同的傳感元件集成在一起，除可同時進行多種參數(shù)的測量外，還可對這些參數(shù)的測量結果進行綜合處理和評價，可反映出被測系統(tǒng)的整體狀態(tài)。由上還可以看出，集成化對固態(tài)傳感器帶來了許多新的機會，同時它也是多功能化