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巴魯夫傳感器技術發展是自動化的基礎
點擊次數:375 發布時間:2016-7-18
巴魯夫傳感器技術發展是自動化的基礎
分析儀器產業迫切需要新型傳感器。分析儀器是我國科技、經濟和社會持續發展的基礎,無論在工業過程控制、設施農業、生物醫學、環境控制、食品安全乃至航空航天、*等領域,均迫切需要各類新型傳感器作為信息攝取源的小型化、化、簡用化、家庭化(甚至個人化)的新一代分析儀器,實現更靈敏、更準確、更快速、更可靠地實時檢測,以迅速改變我國分析儀器的落后狀況。
我國自動化方面的專家呼吁:目前復雜系統越來越復雜,自動化已經陷入低谷,其主要原因之一是傳感技術的落后,一方面表現為傳感器在感知信息方面的落后;另一方面也表現為傳感器自身在智能化和網絡化方面的技術落后。
而技術推動是加速傳感器技術發展的保證和機遇。幾十年來,以微電子技術為基礎,促進了傳感器技術的發展。未來10~20年,傳統硅技術將進入成熟期(預測為2014年~2017年)。屆時,直徑300mm硅晶片將大量用于生產,使得硅的低成本制造技術和硅的應用技術將得到的發展,這無疑將為研制生產微型傳感器、智能傳感器等新型傳感器提供技術保障。從總體發展看,傳統硅技術將一直延續到2047年(即晶體管發明100周年)才趨于飽和(即達到芯片特征尺寸的極限)和衰退。而當前微電子技術仍將依循“等縮比原理”和“摩爾定律”兩條基礎規律走下去,在盡力逼近傳統硅技術極限中,不斷擴展硅的跨學科橫向應用(如MEMS等)和突破“非穩態物理器件”(量子、分子器件),而上述微電子技術發展中的兩大方向正是當前乃至未來20年傳感器技術的主要發展方向。
同時,多學科、多種高新技術的交叉融合,推動了新一代傳感器的誕生與發展。例如:當前我國正在重點開發的MEMS(微電子與微機械的結合)、MOMES(MEMS與微光學的結合)、智能傳感器(MEMS與CPU、信息控制技術的結合)、生物化學傳感器(MEMS與生物技術、電化學的結合)等以及今后將大力開發的網絡化傳感器(MEMS網絡技術的結合)、納米傳感器(納米技術與傳感技術的結合)均是多學科、多種學科技術交叉融合的新一代傳感器。
(1)巴魯夫傳感器產業化發展模式。
要加速形成從傳感器研究開發到大生產一條龍的產業化發展模式,走自主創新和合作相結合的跨越式發展道路,使我國成為世界傳感器的生產大國。
(2)巴魯夫傳感器產品結構向全面、協調、持續發展。
產品品種要向高技術、高附加值傾斜,尤其要填補“空白”品種。
(3)企業生產規模(年生產能力)向規模經濟或適宜規模經濟發展
傳感器的特點包括:微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化,它不僅促進了傳統產業的改造和更新換代,而且還可能建立新型工業,從而成為21世紀新的經濟增長點。微型化是建立在微電子機械系統(MEMS)技術基礎上的,已成功應用在硅器件上做成硅壓力傳感器。
靈敏度的選擇
通常,在巴魯夫傳感器的線性范圍內,希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時,與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大,有利于信號處理。但要注意的是,傳感器的靈敏度高,與被測量無關的外界噪聲也容易混入,也會被放大系統放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的干擾信號。
巴魯夫傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測量是多維向量,則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。
頻率響應特性
巴魯夫傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內保持不失真。實際上傳感器的響應總有—定延遲,希望延遲時間越短越好。
巴魯夫傳感器的頻率響應越高,可測的信號頻率范圍就越寬。
在動態測量中,應根據信號的特點(穩態、瞬態、隨機等)響應特性,以免產生過大的誤差。
線性范圍
巴魯夫傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講,在此范圍內,靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬,則其量程越大,并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時,當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。