第1章湘潭大学传感器原理期末复习.ppt

* 机械系统为图1-5-5（a）电路为（b），在机械系统的一个质点 上接上C1,C2, K1,K2等5个元件，作用在 上的力也有5个，则在结点a上接上五个支路---两个电导，两电感和一个接地电容，模拟电路上的结点a上的电压即模拟了机械系统的质量 相对于大地的速度 ，模拟电路的激励电流模拟了机械系统结构物的激励力 ，结构物相对大地的速度 是用激励电压来模拟的。同样质点 与电路结点b对应的。 要求质点 m1、m2间的相对速度 作为输出时只要得模拟电路中的a,b两点间电压差即可模拟输出速度 对输入速度 的响应 (b) (a) 图1-5-5 G1 G2 L2 C2 L1 C1 对应关系： 智能建筑 自动识别系统(门禁系统)打破了人们几百年来用钥匙开锁的传统 指纹门禁 感应式门禁 过程控制 纸 品 木材烘干 芯片生产要求最高的湿度稳定性 精确的 烟草烘干 纺 织 品 湿度传感器 环境监测 工程测量 上海卢浦大桥 通车应力试验 * 传感器的应用，几乎是无孔不入，不论在科技领域，工农业生产，人民生活，都得到大量的应用（如冰箱、空调、电饭锅、微波炉等）.科研等工作中的需要促使人们去研究传感器，发现新的传感器.反过来传感器会促进科研的发展，瓦特蒸汽机的发明就是利用了把回转速度转换成位移的传感器，发明了离心调速器。 2、反过来，传感器的发展也极大的促进了科学的发展 * 一、发展方向： 1、首先是改进和提高原有传感器的稳定性，提高灵敏度； 2、发现新性能、新材料开发新型传感器； 3、实现传感器的集成化、智能化、与计算机一体化 二、 研究方向： 1.3 传感器的研究和发展方向 开发新型传感器 开发新材料 新工艺的采用 集成化、多功能化 智能化 * 传感器的工作机理是基于各种效应和定律，由此启发人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器件，这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径。结构型传感器发展得较早，目前日趋成熟。结构型传感器，一般说它的结构复杂，体积偏大，价格偏高。物性型传感器大致与之相反，世界各国都在物性型传感器方面投入大量人力、物力加强研究，从而使它成为一个值得注意的发展动向。如超导材料（电磁传感器方面）、纳米材料特性等。 1．开发新型传感器 新型传感器包括：①采用新原理；②发现新现象；③仿生传感器等方面。它们之间是互相联系的。 * 多功能材料 多功能一体化器件 Focus 材料 信息获取 技术 信息储存 技术 信息处理技术 信息传递 技术 信息显示 技术 智能化 集成化 微型化 下一代电子产品发展趋势 ?多功能一体化 ?微型化 ?智能化 传感器 各种基础功能效应 2．开发新材料 * 传感器材料是传感器技术的重要基础，由于材料科学的进步，人们在制造时，可任意控制它们的成分，从而设计制造出用于各种传感器的功能材料。用复杂材料来制造性能更加良好的传感器是今后的发展方向之一。 （1）半导体敏感材料 （2）陶瓷材料 （3）磁性材料 （4）智能材料 如，半导体氧化物可以制造各种气体传感器，而陶瓷传感器工作温度远高于半导体，光导纤维的应用是传感器材料的重大突破，用它研制的传感器与传统的相比有突出的特点。有机材料作为传感器材料的研究，引起国内外学者的极大兴趣。 * 在发展新型传感器中，离不开新工艺的采用。新工艺的含义范围很广，这里主要指与发展新型传感器联系特别密切的微细加工技术。该技术又称微机械加工技术，是近年来随着集成电路工艺发展起来的，它是离子束、电子束、分子束、激光束和化学刻蚀等用于微电子加工的技术，目前已越来越多地用于传感器领域。 3．新工艺的采用 例如利用半导体技术制造出压阻式传感器，利用薄膜工艺制造出快速响应的气敏、湿敏传感器，日本横河公司利用各向异性腐蚀技术进行高精度三维加工，在硅片上构成孔、沟棱锥、半球等各种开头，制作出全硅谐振式压力传感器。 氧化、光刻、扩散、沉积注入、平面电子工艺、各向异性腐蚀、蒸镀、溅射薄膜工艺都可用于开发新的传感器。 MEMS * TiO2 photoelectric-gas device [1,2] [1] H.Y. Liu, L. Gao, J. Am. Ceram. Soc. 88 (2005) 1020. [2] J.Y. Park, S.J. Song, E.D. Wachsman, J. Am. Ceram. Soc. 93 (2010) 1062. [3] W.