傳感器的體積越來越小，微傳感器技術(shù)發(fā)展迅速

傳感器是人類探知自然界的觸覺，為人們認(rèn)識和控制相應(yīng)的對象提供條件和依據(jù)。在信息社會中，人們?yōu)榱送苿由鐣a(chǎn)力的發(fā)展，需要用傳感器來檢測許多非電量信息，傳感器是流程自動控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之器件，其技術(shù)水平將直接影響到自動化系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的水平。目前世界上的傳感器的種類約有2萬多種，當(dāng)前傳感器的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1 、傳感器的體積越來越小，微傳感器技術(shù)發(fā)展迅速。隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)和微加工技術(shù)的發(fā)展，微型傳感器得到了迅速發(fā)展。微型傳感器具有尺寸微小、功耗小、啟動快、成本底、測量精度和靈敏度高、易于實現(xiàn)數(shù)字化和智能化等優(yōu)點，且制作、重復(fù)性好、易于集成化，因此將廣泛應(yīng)用于工程、生物和航空等領(lǐng)域。此外，微傳感器還可以實現(xiàn)把傳感器和測量電路集成在一起，用于惡劣環(huán)境下得測量。例如：電容式壓力傳感器就是這樣一種新型傳感器。這種微傳感器把測量電路、參考電容和測量電容制作在一起，并且在零壓時，參考電容和測量電容的值*一樣，置于同一壓力場中，使參考電容的電容值不隨壓力的變化而變化。

2、 利用新的物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)、生物效應(yīng)作為傳感器原理。日本夏普公司利用超導(dǎo)技術(shù)研制成功高溫超導(dǎo)磁性傳感器，是傳感器技術(shù)的重大突破，其靈敏度僅次于超導(dǎo)量子干涉器件。而它的制造工藝遠(yuǎn)比超導(dǎo)量子干涉器件簡單，可用于磁成像技術(shù)：抗體和抗原在電極表面相遇復(fù)合時會引起電極電位的變化，利用這一現(xiàn)象可以制成免疫傳感器。用這種抗體制成的免疫傳感器可以對生物體內(nèi)是否有這種抗原進(jìn)行檢查。美國加州大學(xué)已經(jīng)研制出這種傳感器。

3、 利用新材料。傳感器材料是傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)，一些新型傳感器隨著材料科學(xué)的發(fā)展而涌現(xiàn)。高分子聚合物能隨周圍環(huán)境的相對濕度的大小而成比例的吸收或釋放水分子。高分子的介電常數(shù)小，水分子能提高聚合物的介電常數(shù)。將高分子電介質(zhì)做成電容器測定電容量的變化，即可得出相對濕度。利用這個原理制成等離子聚合法聚苯乙烯薄膜溫度傳感器。陶瓷電容式壓力傳感器是一種無中介液的干式壓力傳感器。它采用了先進(jìn)的陶瓷技術(shù)和薄膜電子技術(shù)，年漂移量小于0.1%F.S，溫漂小于0.5%/10K，性能穩(wěn)定，抗過載性強。光導(dǎo)纖維的應(yīng)用是傳感材料的重大突破。溫度、壓力、電場、磁場等環(huán)境條件變化都會引起光纖傳輸?shù)墓獠◤姸取⑾辔弧㈩l率、偏振態(tài)等變化。測量光波量的變化就可以知道導(dǎo)致這些變化的溫度、壓力、電場、磁場等物理量的大小，利用這個原理就可以研制出光導(dǎo)纖維傳感器。哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制成功了“新型本征半導(dǎo)電高分子壓力溫度雙參傳感器”。所使用的自由基高聚物是一種壓敏系數(shù)*的高分子材料，通過表面處理調(diào)整平面工藝的攙雜工藝參數(shù)，實現(xiàn)了在一定參數(shù)范圍內(nèi)，力敏芯片溫度靈敏漂移控制在50/00之內(nèi)。

4 、利用新的加工技術(shù)。半導(dǎo)體中的一些加工技術(shù)，如：氧化、光刻、沉積、平面電子工藝、各相導(dǎo)性腐蝕及蒸鍍、濺射薄膜等，都已經(jīng)引進(jìn)傳感器制造中來，產(chǎn)生了各種新型傳感器。如利用半導(dǎo)體技術(shù)制造出硅微傳感器：利用薄膜工藝制造出快速響應(yīng)的氣敏、濕敏傳感器：利用濺射薄膜工藝制造壓力傳感器等。日本橫河公司利用各向?qū)愿g技術(shù)進(jìn)行高精度三微加工，制成全硅諧振式壓力傳感器。美國SMI公司開發(fā)的硅微壓力傳感器，它經(jīng)過多次蝕刻將惠斯登電橋制于硅膜片上，當(dāng)硅膜片上方受力時，產(chǎn)生變形，電阻產(chǎn)生壓電效應(yīng)而失去平衡，輸出與壓力成比例的電信號。這樣的硅微傳感器是當(dāng)今傳感器發(fā)展的前沿技術(shù)。中國航天總公司北京測量技術(shù)研究所研制的CYJ系列濺射膜壓力傳感器是采用離子濺射工藝加工成金屬應(yīng)變計，它克服了非金屬應(yīng)變計易受溫度影響的不足，具有高穩(wěn)定性，適用于各種場合，被測介質(zhì)范圍寬。

傳感器的這些發(fā)展為傳感器向智能化、集成化方向發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，這也正是傳感器發(fā)展的總體趨勢。首先，集成傳感器的優(yōu)勢是傳統(tǒng)傳感器無法達(dá)到的，它不僅僅是一個簡單的傳感器，其將輔助電路中的元件與傳感元件集成在一塊芯片上，使之具有校準(zhǔn)、補償、自診斷和網(wǎng)絡(luò)通訊的功能。美國Mo-torola公司的MPX就是這一類傳感器。而智能化傳感器一種帶微處理器的傳感器，是微型計算機和傳感器技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它兼有檢測、判斷和信息處理等功能，與傳統(tǒng)的傳感器相比有很多優(yōu)點：具有判斷和信息處理功能，能對測量值進(jìn)行修正、誤差補償，因而提高測量精度：能實現(xiàn)多傳感器多參數(shù)測量：有自診斷和自校準(zhǔn)功能，提高可靠性：測量數(shù)據(jù)可存取，使用方便：有數(shù)據(jù)通訊接口，能與微型計算機直接通訊。

到本世紀(jì)初，微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、計算機技術(shù)達(dá)到成熟期，光電子技術(shù)進(jìn)入發(fā)展的中期，超導(dǎo)電子等新技術(shù)將進(jìn)入發(fā)展的初期，均為研制新一代傳感器提供了發(fā)展的條件。可以預(yù)測：①MENT技術(shù)將高速發(fā)展，成為新一代微傳感器、微系統(tǒng)的核心技術(shù)，是21世紀(jì)傳感器技術(shù)領(lǐng)域中帶有革命性變化的高新技術(shù)。②新型敏感材料將加速開發(fā)，微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理學(xué)科、技術(shù)相互滲透和綜合利用，可望研制住一批先進(jìn)傳感器。③二次傳感器和傳感器系統(tǒng)的比例大幅度增漲，集成化、智能化傳感器和傳感器系統(tǒng)成為傳感器發(fā)展的主要方向。④將出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化傳感器。靈敏元件與傳感器發(fā)展的總趨勢是集成化、多功能化、智能化和系統(tǒng)化。