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新型传感器的发展方向与特点分析

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:1988年首例转子直径为128μm、转速可达600r/min的微型马达诞生,随之以后MEMS器件不断被研制成功,这一技术也开始在传感器领域得到应用。

新型传感器的发展方向与特点分析

1.微型化

微型化是建立在微电子机械系统(MEMS)技术基础上,包括体微机械加工技术、表面微机械加工技术、LIGA技术(X光深层光刻、微电铸和微复制技术)、激光微加工技术和微型封装技术等。1988年首例转子直径为128μm、转速可达600r/min的微型马达诞生,随之以后MEMS器件不断被研制成功,这一技术也开始在传感器领域得到应用。美国摩托罗拉公司用多晶硅表面微加工技术制成的三层式差动电容型加速度传感器,全对称多支撑的中间层兼作敏感质量和动极板,加速度测量范围是10~100g,灵敏度100mV/g,截止频率450Hz,有自动校正功能。美国斯坦福大学已把过去相当大得连搬运都困难的气相色谱仪集成在直径5cm的硅片上,制成超小型气相色谱仪。

2.集成化

利用微电子技术,将敏感元件与补偿元件、测量电路、A/D、存储器、微处理器以及网络通信接口电路等集成在一起,体积不断变小、集成度不断提高,同时精度、稳定性、可靠性也越来越好。例如早期的模拟集成温度传感器AD590是把电流镜电路与感温元件结合并集成在一起,使用起来非常简单、精度高、非线性极小;随后集成了信号处理功能和简单控制功能的LM56、AD22105等可以设置简单的控制值、能够自成系统;目前的数字温度传感器已包含A/D、存储器、信号处理和接口电路,如DS1624、DS1629(含实时时钟)等。

3.智能化、数字化与多功能化

微电子机械系统(MEMS)技术和微电子技术的结合,是把微处理器内置于传感器中,或者将微处理器与微传感器封装在一起,完成数字化、智能化、网络化。像LM75、DS1624、MAX6625等温度传感器就是初期产品,它们都可以通过外部处理器对其内部的控制寄存器单元进行设置,选择工作模式、转换模式、温度上下限等。发展较快的视觉传感器是将成像元件与处理单元组装在一起,可以通过模式设置,选择被检测对象需处理的参量,如色彩、形状(缺陷)、尺寸、文字(标签)、计数、识别等,并且可以通过标准的网络接口与其它设备组成系统。随着集成度的提高,功能会越来越多,尺寸会越来越小。

4.标准化(www.xing528.com)

形成统一的国际化标准,如电源、输出信号、通信方式、连接线、安装要求等统一,使用户能够方便地选择、应用传感器,同时有利于应用系统之间的互联、互动、综合利用。

5.新型

新型敏感元件或原理的开发,将要带动一批新颖、先进的传感器的出现。如新一代的光纤、生物、超导、面阵、射频的传感器等。

6.性能更好

高精度、高可靠、高分辨率、高信噪比、宽范围、多用途等性能更好的传感器将代替传统产品,并且有更小的功耗,更高的性能价格比。

此外,视觉传感器、光纤传感器、生物传感器、射频传感器、谐振传感器等会得到更大的发展和提高,智能传感器的开发以及传统传感器的智能化升级是传感器生产厂家竞争的一个热点

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