新的傳感器應(yīng)該大致包括哪些?

傳感器在科學(xué)技術(shù)、工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。人類(lèi)社會(huì)對(duì)傳感器的要求越來(lái)越高，這是傳感器技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力。現(xiàn)代學(xué)習(xí)技術(shù)的快速進(jìn)步提供了強(qiáng)有力的支持。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器也在不斷更新和發(fā)展。

1、開(kāi)發(fā)新型傳感器。

新的傳感器應(yīng)該大致包括：使用新的原理，填補(bǔ)傳感器的空白，仿生傳感器和其他方面。它們是相互關(guān)聯(lián)的。傳感器的工作機(jī)制是基于各種效果和規(guī)律，從而激勵(lì)人們進(jìn)一步探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料，開(kāi)發(fā)具有新原理的新型物理傳感器，是開(kāi)發(fā)高性能、多功能、低成本、小型化傳感器的重要途徑。結(jié)構(gòu)傳感器發(fā)展較早，目前越來(lái)越成熟。結(jié)構(gòu)傳感器，一般來(lái)說(shuō)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，價(jià)格高。物理傳感器大致相反，有許多有吸引力的優(yōu)勢(shì)，而且過(guò)去的發(fā)展還不夠。世界各國(guó)都投入了大量的人力和物質(zhì)資源來(lái)加強(qiáng)對(duì)物質(zhì)傳感器的研究，使其成為值得注意的發(fā)展趨勢(shì)。其中，利用量子力學(xué)效應(yīng)開(kāi)發(fā)的低靈敏度閾值傳感器用于檢測(cè)微弱信號(hào)，是新的發(fā)展趨勢(shì)之一。

2、集成化、多功能化、智能化。

傳感器集成包括兩個(gè)定義。一個(gè)是具有相同功能的多個(gè)元件的并列化。同一類(lèi)型的單個(gè)傳感器元件通過(guò)集成過(guò)程排列在同一平面上，并排列為一維線(xiàn)性傳感器。CCD圖像傳感器屬于這種情況。集成的另一個(gè)定義是多功能集成，它將傳感器與放大、操作和溫度補(bǔ)償集成到一個(gè)設(shè)備中。

隨著集成技術(shù)的發(fā)展，各種混合集成和單片集成壓力傳感器相繼出現(xiàn)，其中一些已成為商品。集成壓力傳感器具有電阻、電容等類(lèi)型，其中電阻集成傳感器發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛。

傳感器的多功能性也是其發(fā)展方向之一。在一個(gè)典型的多功能實(shí)例中，由美國(guó)一所大學(xué)傳感器研發(fā)中心開(kāi)發(fā)的單片硅多維傳感器可以同時(shí)測(cè)量三個(gè)線(xiàn)速度、三個(gè)離心加速度（角速度）和三個(gè)角加速度。主要部件是由四個(gè)正確設(shè)計(jì)的懸臂梁組成的單片硅結(jié)構(gòu)，以及九個(gè)正確布置在每個(gè)懸臂梁上的阻力敏感部件。多功能不僅可以降低生產(chǎn)成本，減少體積，而且可以有效提高傳感器的穩(wěn)定性、可靠性等性能指標(biāo)。

將多個(gè)不同功能的傳感元件集成在一起，不僅可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)參數(shù)，還可以綜合處理和評(píng)價(jià)這些參數(shù)的測(cè)量結(jié)果，可以反映被測(cè)系統(tǒng)的整體狀態(tài)。從上面可以看出，集成給固態(tài)傳感器帶來(lái)了許多新的機(jī)會(huì)，也是多功能的基礎(chǔ)。

傳感器與微處理器的結(jié)合，使其不僅具有檢測(cè)功能，而且具有信息處理、邏輯判斷、自我診斷、思維等人工智能，稱(chēng)為智能傳感器。在半導(dǎo)體集成技術(shù)的幫助下，傳感器部分和信號(hào)預(yù)處理電路、輸入輸出接口、微處理器等在同一芯片上，成為大型集成智能傳感器。可以說(shuō)，智能傳感器是傳感器技術(shù)與大規(guī)模集成電路技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其實(shí)現(xiàn)將取決于傳感器技術(shù)和半導(dǎo)體集成技術(shù)水平的提高和發(fā)展。這種傳感器具有多功能、性能高、體積小、適合大規(guī)模生產(chǎn)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，可以肯定地說(shuō)，是傳感器的重要方向之一。

3、開(kāi)發(fā)新材料。

傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，是傳感器技術(shù)升級(jí)的重要支撐。隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，傳感器技術(shù)越來(lái)越成熟，其種類(lèi)也越來(lái)越多。除了早期使用的半導(dǎo)體材料和陶瓷材料外，導(dǎo)光纖和超導(dǎo)材料的發(fā)展為傳感器的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。例如，根據(jù)許多基于硅的半導(dǎo)體材料易于微型化、集成、多功能、智能，半導(dǎo)體光熱探測(cè)器具有高靈敏度、高精度、非接觸特性，發(fā)展紅外傳感器、激光傳感器、光纖傳感器等現(xiàn)代傳感器在敏感材料、陶瓷材料、有機(jī)材料發(fā)展迅速，可使用不同配方混合原料，再精密部署化學(xué)成分，經(jīng)過(guò)高精度成型燒結(jié)，獲得一種或多種氣體識(shí)別敏感材料，用于制作新的氣體傳感器。此外，聚合物有機(jī)敏感材料，具有非常敏感的氣體。

4、采用新工藝。

在新傳感器的發(fā)展中，新工藝的采用是不可或缺的。新工藝的含義非常廣泛，主要是指與新興傳感器發(fā)展密切相關(guān)的微加工技術(shù)。這種技術(shù)，又稱(chēng)微加工技術(shù)，是近年來(lái)隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。它是一種微電子加工技術(shù)，如離子束、電子束、分子束、激光束和化學(xué)蝕刻。目前，它越來(lái)越多地應(yīng)用于傳感器領(lǐng)域，如濺射、蒸發(fā)、等離子體蝕刻、化學(xué)氣體沉積(CVD)、延伸、擴(kuò)散、腐蝕、光刻等。到目前為止，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有大量的傳感器使用上述工藝。