现代传感器技术发展

1、现代传感器技术发展现代传感器技术发展药药111 张甜张甜 王莉王莉 屈琰屈琰 陆璐陆璐 严璐严璐 传感器技术作为信息技术的三大基传感器技术作为信息技术的三大基础之一，是当前各发达国家竞相发展的础之一，是当前各发达国家竞相发展的高技术，是进入高技术，是进入21世纪以来优先发展的世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。十大顶尖技术之一。 当今社会的发展，是信息化社会的当今社会的发展，是信息化社会的发展。发展。 在信息时代，人们的社会活动将在信息时代，人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理。输与处理。 而传感器是获取自然领域中而传感器是获取自然领域中

2、信息的主要途径与手段，信息的主要途径与手段， 是现代科学的是现代科学的中枢神经系统。中枢神经系统。传感器传感器简述简述发展历史与回顾发展历史与回顾光电、生物传感器技术光电、生物传感器技术生活中的它们生活中的它们总结总结简述简述新型传感器的开发是发展高性能、高功新型传感器的开发是发展高性能、高功能、低成本和小型化传感器的重要途径。能、低成本和小型化传感器的重要途径。制作此类传感器是利用各种物理、化学效制作此类传感器是利用各种物理、化学效应和定律。新型传感器层出不穷，如利用应和定律。新型传感器层出不穷，如利用量子力学诸效应研制的高灵敏阀传感器，量子力学诸效应研制的高灵敏阀传感器，响应速度极快的红外

3、传感器，光纤传感器响应速度极快的红外传感器，光纤传感器等。等。 高灵敏阀传感器可高灵敏阀传感器可用来检测极微弱的信号，红外传感器是利用来检测极微弱的信号，红外传感器是利用光子滞后效应制作的，有响应速度极快用光子滞后效应制作的，有响应速度极快的优点。的优点。发展历史与回顾发展历史与回顾 传感器技术是在传感器技术是在 20 世纪的中期才刚刚世纪的中期才刚刚问世的。问世的。 在那时，与计算机技术和数字控在那时，与计算机技术和数字控制技术相比，传感技术的发展都落后于它制技术相比，传感技术的发展都落后于它们，不少先进的成果仍停留在实验研究阶们，不少先进的成果仍停留在实验研究阶段，段， 并没有投入到实际生

4、产与广泛应用中，并没有投入到实际生产与广泛应用中，转化率比较低。转化率比较低。 在国外，传感器技术主要是在各国不断在国外，传感器技术主要是在各国不断发展与提高的工业化浪潮下诞生的，发展与提高的工业化浪潮下诞生的， 并在并在早期多用于国家级项目的科研研发以及各早期多用于国家级项目的科研研发以及各国军事技术、航空航天领域的试验研究。国军事技术、航空航天领域的试验研究。 然而，随着各国机械工业、电子、计然而，随着各国机械工业、电子、计算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发展，以日本和欧美等西方国家为代表的传展，以日本和欧美等西方国家为代表的传感器研发及其相关技术产业

5、的发展已在国感器研发及其相关技术产业的发展已在国际市场中逐步占有了重要的份额。我国从际市场中逐步占有了重要的份额。我国从 20 世纪世纪 60 年代开始传感技术的研究与开年代开始传感技术的研究与开发，经过从发，经过从“六五六五”到到“九五九五”的国家攻的国家攻关，在传感器研究开发、设计、制造、可关，在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面获得长足的进步，初步形靠性改进等方面获得长足的进步，初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体成了传感器研究、开发、生产和应用的体系，并在数控机床攻关中取得了一批可喜系，并在数控机床攻关中取得了一批可喜的、为世界瞩目的发明专利与工况监控系的、为世界瞩目的

6、发明专利与工况监控系统或仪器的成果。统或仪器的成果。光电、生物传感器技术光电、生物传感器技术 21 世纪是迈向信息化社会的崭新阶段。世纪是迈向信息化社会的崭新阶段。 其中，光电信息学与生物学的迅猛发展已其中，光电信息学与生物学的迅猛发展已成为这一时期科学技术发展的重要标志，成为这一时期科学技术发展的重要标志，并最有机会寻求更大的突破与飞跃。并最有机会寻求更大的突破与飞跃。 传感传感器技术作为一种与现代科学密切相关的新器技术作为一种与现代科学密切相关的新兴学科，在人类迈向新世纪，步入信息化兴学科，在人类迈向新世纪，步入信息化社会的关键阶段想要寻求空前迅速的发展，社会的关键阶段想要寻求空前迅速的发

7、展，很大程度上取决于传感器在这两个前沿领很大程度上取决于传感器在这两个前沿领域中的深入研究与广泛应用。域中的深入研究与广泛应用。 光电式传感器光电式传感器(Photoelectric Sensor)是以光为测量媒介、以光电器件是以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器，它具有非接触、响为转换元件的传感器，它具有非接触、响应快、性能可靠等卓越特性。应快、性能可靠等卓越特性。 近年来，随近年来，随着各种新型光电器件的不断涌现，特别是着各种新型光电器件的不断涌现，特别是激光技术和图像技术的迅猛发展，光电传激光技术和图像技术的迅猛发展，光电传感器已成为各种光电检测系统中实现光电感器已成为各种光电检

8、测系统中实现光电转换的关键元件，在传感器领域的扮演着转换的关键元件，在传感器领域的扮演着重要角色，在非接触测量领域占据绝对统重要角色，在非接触测量领域占据绝对统治地位。治地位。 目前，光电式传感器已在国民经目前，光电式传感器已在国民经济和科学技术各个领域得到广泛的应用，济和科学技术各个领域得到广泛的应用，并发挥着越来越重要的作用。并发挥着越来越重要的作用。 光电传感器的一般组成形式如图所示，光电传感器的一般组成形式如图所示，主要包括光源、光通路、光电元件和测量主要包括光源、光通路、光电元件和测量电路四个部分组成。电路四个部分组成。 生物传感器生物传感器(Biosensor)技术是指用生技术是指

9、用生物活性材料作为感受器，通过其生化效应物活性材料作为感受器，通过其生化效应来检测被测量的传感器。生物传感器的原来检测被测量的传感器。生物传感器的原理主要由两大部分组成：生物功能物质的理主要由两大部分组成：生物功能物质的分子识别部分和转换部分。分子识别部分和转换部分。 前者的作用是前者的作用是识别被测物质，当生物传感器的敏感膜与识别被测物质，当生物传感器的敏感膜与被测物接触时，敏感膜上的某种生化活性被测物接触时，敏感膜上的某种生化活性物质就会从众多化合物中挑选适合于自己物质就会从众多化合物中挑选适合于自己的分子并与之产生作用，使其具有选择识的分子并与之产生作用，使其具有选择识别的能力别的能力;

10、转换部分，是由于细胞膜受体与转换部分，是由于细胞膜受体与外界发生了共价结合，通过细胞膜的通透外界发生了共价结合，通过细胞膜的通透性改变，诱发了一系列的电化学过程，而性改变，诱发了一系列的电化学过程，而这种变换得以把生物功能物质的分子识别这种变换得以把生物功能物质的分子识别转换为电信号，形成了生物传感器。转换为电信号，形成了生物传感器。 它是由固定化的生物敏感材料作识别元它是由固定化的生物敏感材料作识别元件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质）与适当的理组织、核酸等生物活性物质）与适当的理化换能器（如氧电极、光敏管、场效应管、化换能器

11、（如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等）及信号放大装置构成的分压电晶体等等）及信号放大装置构成的分析工具或系统。析工具或系统。压力传感和结冰传感压力传感和结冰传感温度传感器温度传感器无线网络传感器无线网络传感器多种传感器组成多种传感器组成小结小结 随着科学技术的迅猛发展以及相关条随着科学技术的迅猛发展以及相关条件的日趋成熟，传感器技术逐渐受到了更件的日趋成熟，传感器技术逐渐受到了更多人士的高度重视。多人士的高度重视。 当今传感器技术的研当今传感器技术的研究与发展，特别是基于光电通信和生物学究与发展，特别是基于光电通信和生物学原理的新型传感器技术的发展，已成为推原理的新型传感器技术的发展，已成为推动国家乃至世界信息化产业进步的重要