氣體傳感器文獻(xiàn)綜述

1、氣體傳感器的發(fā)展概況和發(fā)展方向瑪日耳B姆圖爾貢107551600545Word文檔氣體傳感器的發(fā)展概況和發(fā)展方向【摘要】本文對(duì)氣體傳感器進(jìn)行分類， 介紹了半導(dǎo)體型氣體傳感器、電阻型氣體傳感器 、非電阻型氣體傳感器等幾種常見氣體傳感器的特性、總結(jié)了這些氣體傳感器的工作原理，并闡述這幾種氣體傳感器在日常生活及特殊場(chǎng)合中的應(yīng)用及其選用時(shí)的原則。探討了氣體檢測(cè)儀器在檢測(cè)對(duì)象、 檢測(cè)圍和檢測(cè)方式上向小型化、智能化、多功能化和通用化等方面不斷向前發(fā)展的方向。【關(guān)鍵詞】氣體傳感器 ；特性；應(yīng)用；發(fā)展方向一、 前言目前，隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，環(huán)境問題日益受到政府和社會(huì)關(guān)注。環(huán)境問題變成了重要的民生問題，影響

2、到人民生活幸福感，甚至環(huán)境問題嚴(yán)重威脅群眾健康。近年來生態(tài)環(huán)境污染狀況日趨嚴(yán)重，各種工業(yè)廢水，廢氣直接排入水體及空氣， 造成極為嚴(yán)重的環(huán)境污染。 影響著人們的正常生活和生存發(fā)展，并導(dǎo)致環(huán)境污染的氣體進(jìn)行處理是十分急迫的問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們生活水平的提高，對(duì)氣體傳感器的需求已有所不 同；同時(shí)，隨著近年酸雨、溫室效應(yīng)、臭氧層破壞、環(huán)境污染等，嚴(yán)重影響了人類的健康和生存，這就給氣體傳感器提出了新的研究課題和增加了新的研究容和難度。檢測(cè)氣體的種類由 原來的還原性氣體（H2、C4、Hi0、CH4等）擴(kuò)展到毒性氣體（CO、NO、H2S、NO NH、PH3 等）以及食品有關(guān)的氣體（魚、肉鮮度（CH

3、3）3、醋酸乙脂等）1。氣體傳感器作為氣體檢測(cè)最基 礎(chǔ)的部分，為了滿足這些需求，氣體傳感器必須具有較高的靈敏度和選擇性，重復(fù)性和穩(wěn)定性要好，而且能批量生產(chǎn)，性能價(jià)格要高等。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)以及各國對(duì)有毒氣體排放和污染物排放方面的嚴(yán)格立法，各種氣體傳感器正在得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前，隨著生命科學(xué)、人工智能、材料科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，氣體傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，在大氣監(jiān)測(cè)、食品工業(yè)、汽車尾氣快速實(shí)時(shí)測(cè)定、有毒氣體檢測(cè)安全檢查和航空航天等方面，越來越多地顯示出氣體彳感器的重要作用2。二、氣體傳感器的發(fā)展概況氣體檢測(cè)儀氣體檢測(cè)儀是一種氣體泄露濃度檢測(cè)的儀器儀表工具，主要是指便攜式/手持式氣體檢

4、測(cè)儀。主要利用氣體傳感器來檢測(cè)環(huán)境中存在的氣體種類。氣體檢測(cè)的目的是分析各種氣體混合物中各組分的含量或其中某一組分的含量。氣體檢測(cè)儀表一般由傳感器、信號(hào)放大、處理單元、顯示單元以及控制單元組成，其中傳感器是最關(guān)鍵的部分。傳感器傳感器是一種檢測(cè)裝置， 能感受到被測(cè)量的信息， 并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記 錄和控制等要求。傳感器按其基本效應(yīng)可分為：物理傳感器，化學(xué)傳感器，生物傳感器。按 檢測(cè)對(duì)象，化學(xué)傳感器分為氣體傳感器、濕度傳感器、離子傳感器。物理傳感器傳感器 y生物傳感器氣體傳感器J化學(xué)傳感器 y離子傳感器,濕

5、度傳感器氣體傳感器氣體傳感器是整個(gè)氣體檢測(cè)系統(tǒng)的核心，一般安裝在探頭。探頭首先通過氣體傳感器對(duì)氣體樣品進(jìn)行處理，通常包括濾除雜質(zhì)和干擾氣體、干燥和樣品抽吸等過程，然后通過傳感器將某種氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。氣體傳感器是一種將氣體的成份、濃度等信息轉(zhuǎn)換成可以被人員、儀器儀表、計(jì)算機(jī)等利用的信息的裝置，氣體傳感器通常是用來檢測(cè)氣體的類別、濃度和成分。氣體傳感器的種類很多，分類方法也各不相同0 c國外從30年代開始研究開發(fā)氣體傳感器 ，至今已經(jīng)走過了半個(gè)多世紀(jì) ，品種到達(dá)了數(shù)百 種。過去研究開發(fā)的氣體傳感器主要用于家庭中常用的煤氣、液化石油氣、天然氣以及礦井中的瓦斯氣體的檢測(cè)和

6、報(bào)警，并取得了很大的成績，基本上滿足了市場(chǎng)的需要。 進(jìn)入90年代, 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們生活水平的提高，對(duì)氣體傳感器的需求已有所不同。氣體傳感器分類按氣體傳感器的材料分，可分為半導(dǎo)體型和非半導(dǎo)體型。應(yīng)用廣泛的氣體傳感器有： 半導(dǎo)體型氣體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、電化學(xué)傳感器、接觸燃燒式氣體傳感器，光 學(xué)氣體傳感器等。.半導(dǎo)體型氣體傳感器自從1962年半導(dǎo)體金屬氧化物瓷氣體傳感器問世以來，半導(dǎo)體氣體傳感器由于具有靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間快等優(yōu)點(diǎn)，其產(chǎn)品發(fā)展非常迅速，目前已成為世界上產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的傳感器之一。這種類型的傳感器在氣體傳感器中約占60%,根據(jù)其機(jī)理分為電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器和非

7、電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器。電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器是將氣體濃度的變化轉(zhuǎn)變成電阻值變化的一種傳感器。典型的電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器材料是 ：SnQ、ZnQ F&Q等，因?yàn)檫@些材料存在氣敏效應(yīng) ，當(dāng) 表面吸附某種氣體時(shí)會(huì)引起電導(dǎo)率的變化。電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器中應(yīng)用最廣泛的是SnO2氣敏元件，其工作原理是：SnO 和空氣中電子親和性大的氣體發(fā)生反應(yīng)，形成吸附氧束縛晶體中的電子，使器件 處于高阻狀態(tài)；當(dāng)它與被測(cè)氣體接觸時(shí)， 氣體與吸附氧發(fā)生反應(yīng)， 元件表面電導(dǎo)增加， 電阻 減小。電阻型氣體傳感器具有成本低、制造簡單、靈敏度高、響應(yīng)快、壽命長、對(duì)濕度敏感低、 電路簡單等優(yōu)點(diǎn)。但是由于其

8、自身的結(jié)構(gòu)和材料原因，也決定了它的缺陷，當(dāng)電阻型氣體傳感器工作于高溫下時(shí)，選擇性較差、元件參數(shù)分散、穩(wěn)定性不理想、功率要求高；當(dāng)探測(cè) 氣體中混有硫化物時(shí)容易中毒。非電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器結(jié)型氣體傳感器結(jié)型氣體傳感器又稱氣敏二極管， 是利用氣體改變二極管的整流特性。 將金屬與半導(dǎo)體 結(jié)合做成整流二級(jí)管，其整流作用來源于金屬和半導(dǎo)體功函數(shù)的差異，隨著功函數(shù)因吸附氣體而變化，其整流作用也隨之變化。MOSFET型氣體傳感器氣敏二極管的特性曲線左移可以看作二極管導(dǎo)通電壓發(fā)生改變，這一特性如果發(fā)生在場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，將使場(chǎng)效應(yīng)管的閾值電壓LT改變，利用這一原理可以制成MOSFET型氣敏器件。氫氣敏MOSFE

9、T是一種最典型的氣體傳感器，它用金屬鋁(Pd)制成鋁柵。在含有氫氣的氣氛中，由于鋁的催化作用， 氫氣分子分解成氫原子擴(kuò)散到鋁與二氧化硅的界面，最終導(dǎo)致MOSFET的閾值電壓 5發(fā)生變化。使用時(shí)常將柵漏短接，可以保證MOSFET工作在飽和區(qū)。利用這一氣敏器件可以測(cè)出氫氣濃度。氫氣敏MOSFET在氫氣濃度高時(shí)其靈敏度變低，氫氣濃度低時(shí)靈敏度則升高2。2固體電解質(zhì)氣體傳感器這種傳感器元件為離子對(duì)固體電解質(zhì)隔膜傳導(dǎo)，稱為電化學(xué)池，分為陽離子傳導(dǎo)和陰離子傳導(dǎo)，是選擇性強(qiáng)的傳感器，研究較多達(dá)到實(shí)用化的是氧化錯(cuò)固體電解質(zhì)傳感器，其機(jī)理是利用隔膜兩側(cè)兩個(gè)電池之間的電位差等于濃差電池的電勢(shì)。穩(wěn)定的氧化錨固體電解

10、質(zhì)傳感器已成功地應(yīng)用于鋼水中氧的側(cè)定和發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比成分測(cè)量等。為彌補(bǔ)固體電解質(zhì)導(dǎo)電的不足，近幾年來在固態(tài)電解質(zhì)上蒸鍍一層氣體敏膜，把周圍環(huán)境中存在的氣體分子數(shù)量和介質(zhì)中可移動(dòng)的粒子數(shù)量聯(lián)系起來 3。3接觸燃燒式氣體傳感器接觸燃燒式傳感器適用于可燃性氣體CO、Ha、CH的檢測(cè)?？扇?xì)怏w接觸表面催化劑 Pt、Pd時(shí)燃燒、發(fā)熱，燃燒熱與氣體濃度有關(guān)。這種類型的傳感器應(yīng)用面廣、體積小、結(jié)構(gòu)簡 單穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是選擇性差3。4電化學(xué)式氣體傳感器電化學(xué)式氣體傳感器可分為原電池式，定電位電解式、電量式，離子電極式四種類型。 原電池式氣體傳感器通過檢測(cè)電流來檢測(cè)氣體的濃度，市售的檢測(cè)缺氧的儀器幾乎都配有這種傳

11、感器，近年來，又開發(fā)了檢測(cè)酸性氣體和毒性氣體的原電池式傳感器。定電位式傳感器是通過測(cè)量電解時(shí)流過的電流來檢測(cè)氣體的濃度，和原電池式不同的是，它需要由外界施加特定電壓，它除了能檢測(cè) CO NO NO、Q、SQ等氣體外，還能檢測(cè)血液中的氧濃度。電量式氣體 傳感器是通過被測(cè)氣體與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的電流來檢測(cè)氣體的濃度。離子電極式氣體傳感器出現(xiàn)得較早，通過測(cè)量離子極化電流來檢測(cè)氣體的濃度。電化學(xué)式氣體傳感器主要的優(yōu)點(diǎn)是 檢測(cè)氣體的靈敏度高，選擇性好。.光學(xué)氣體傳感器直接吸收式光氣體傳感器紅外線氣體傳感器是典型的吸收式光學(xué)氣體傳感器，是根據(jù)氣體分別具有各自固有的光譜吸收譜檢測(cè)氣體成分，非分散紅外吸收光譜對(duì)

12、SO2、CO C0 NO等氣體具有較高的靈敏度。另外紫外吸收、非分散紫外吸收、相關(guān)分光、二次導(dǎo)數(shù)、自調(diào)制光吸收法對(duì)NO、NO、SO、CH (CH4)等氣體具有較高的靈敏度。光反應(yīng)氣體傳感器是利用氣體反應(yīng)產(chǎn)生色變引起光強(qiáng)度等光學(xué)特性改變，傳感元件是理想的，但是氣體光感變化受到限制，傳感器的自由度小。氣體光學(xué)特性的新傳感器光導(dǎo)纖維溫度感器為這種類型，在光纖頂端涂敷觸媒與氣體反應(yīng)、發(fā)熱。頂端溫度改變，導(dǎo)致光纖溫度改變。利用光纖測(cè)溫已達(dá)到實(shí)用化程度，檢測(cè)氣體也是成功的網(wǎng)。.氣體傳感器的應(yīng)用氣體傳感器在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，可用于有害氣體鑒別、 報(bào)警與控制，煙霧報(bào)警器，酒精檢測(cè)報(bào)警器等場(chǎng)合 網(wǎng)。

13、特殊場(chǎng)所可燃?xì)怏w火災(zāi)探測(cè)在煤礦、石油、化工等企業(yè)，一但發(fā)生可燃?xì)怏w泄露，極易造成大面積火災(zāi)并引起爆炸 事故，所以在這些場(chǎng)所對(duì)煤氣、天然氣、液化氣等可燃性氣體進(jìn)行氣體泄露檢測(cè)，可以做到極早期的預(yù)防災(zāi)害的發(fā)生?？扇夹詺怏w監(jiān)測(cè)的原理是：針對(duì)某中具有一定選擇性、靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短的氣體傳感器，將氣體傳感器安裝在生產(chǎn)，儲(chǔ)備、使用等車間場(chǎng)所中， 及時(shí)監(jiān)測(cè)氣體含量，如果可燃性氣體含量達(dá)到預(yù)先設(shè)定值或氣體濃度達(dá)到氣體最低爆炸濃度界限，通過控制器啟動(dòng)報(bào)警裝置或開動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，從而達(dá)到預(yù)防火災(zāi)災(zāi)害、減小爆炸危險(xiǎn)的目的。 6.2氣體傳感器在國外航天器上的應(yīng)用氣體傳感器作為航天器上不可缺少的眼睛和鼻子，主要用于載人艙

14、有害氣體成分變化監(jiān)測(cè)、航天器發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間燃料燃燒情況、航天器關(guān)鍵部位氣體或液體的泄漏判斷以及深空探測(cè)過程中行星大氣環(huán)境檢測(cè)等方面：4-14：,為航天器產(chǎn)品質(zhì)量、安全、宇宙環(huán)境探知和宇航員身體健康等提供非常重要的參考數(shù)據(jù)。因此國外多個(gè)宇航研究機(jī)構(gòu)都在大力支持研究和研發(fā)適合航天器上工作的各類氣體傳感器，并多次在航天器上進(jìn)行應(yīng)用。地面上氣體的監(jiān)測(cè)有多種方法，如氣相色譜儀、液相色譜儀、各類質(zhì)譜儀以及各類氣體傳感設(shè)備，相比較于地面設(shè)備和儀器，氣體傳感器因體積小、功耗低、質(zhì)量輕、靈敏度高，重復(fù)性好、成本低等優(yōu)點(diǎn) ：15-17：,所以在航天器上得到廣泛應(yīng)用。因航天器工作環(huán)境的特殊性，對(duì)應(yīng)用在航天器上的各類

15、傳感器相比較與地面或傳統(tǒng)傳感 器的技術(shù)要求更加嚴(yán)格，如體積更小、功耗更低、質(zhì)量更輕、靈敏度更高以及可靠性更穩(wěn)定 等。為了能夠滿足以上要求，國外對(duì)航天器上的各類氣體傳感器進(jìn)行了深入研究，研發(fā)出一系列的具有創(chuàng)新性的各類氣體傳感器。這些氣體傳感器主要是安裝在航天器艙、發(fā)動(dòng)機(jī)噴口處以及宇航員隨身攜帶， 用于檢測(cè)航天器材料氣體釋放、管道泄漏和發(fā)動(dòng)機(jī)噴口氣體成分變化等：8, 14：,為航天器和宇航員的安全提供了必不可少的保障手段。國外航天器上的氣體傳 感器采用當(dāng)前最新的微機(jī)械加工技術(shù)、納米技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、集成電路技術(shù)以及新材料等技術(shù)，使得國外的氣體傳感器具有較高的微型化、集成化和智能化等性能，能夠滿足航天

16、器在軌期間多種氣體成分的監(jiān)測(cè)，保證了航天器的安全。.選擇氣體傳感器的原則人們根據(jù)不同的環(huán)境需要已開發(fā)生產(chǎn)了應(yīng)用于不同場(chǎng)合的各種形式的氣體傳感器，氣體傳感器的正確選擇和合理使用是化工安全生產(chǎn)的一個(gè)重要問題。選擇氣體傳感器的主要原則是：.能夠檢測(cè)有害、易燃、易爆氣體的允許濃度和其它基準(zhǔn)設(shè)定濃度，并能及時(shí)給出報(bào)警、顯示和控制信號(hào)。.對(duì)被測(cè)氣體以外的共存氣體或物質(zhì)不敏感。.性能穩(wěn)定，壽命長。.響應(yīng)迅速，重復(fù)性好。.維護(hù)方便，價(jià)格便宜。.感器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展的三個(gè)階段傳感技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，即結(jié)構(gòu)型傳感器、物性型傳感器和智能型傳感器。(1)結(jié)構(gòu)型傳感器以其結(jié)構(gòu)部分變化或結(jié)構(gòu)部分變化后而引起某種

17、場(chǎng)的變化來反映被測(cè)量的大小及變化。經(jīng)常使用的方法是以傳感器機(jī)構(gòu)的位移或力的作用使傳感器產(chǎn)生電 阻、電感或電容等值的變化來反映被測(cè)量的大小。(2)物性型傳感器利用構(gòu)成傳感器的某些材料本身的物理特性在被測(cè)量的作用下發(fā)生變化，從而將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或其他信號(hào)輸出。例如，利用半導(dǎo)體材料在熱輻射照射下會(huì)產(chǎn)生各種光效應(yīng)的特性可制成光敏電阻、光敏三極管等光敏元件。利用二氧化錫材料在某些氣體作用下，其阻值會(huì)發(fā)生變化的特性可以制成氣敏元件。由于物性型傳感器無可動(dòng)部件靈敏度高，因此，可減少對(duì)被測(cè)又象的影響，從而能解決結(jié)構(gòu)型傳感器不能解決的某些參 數(shù)及非接觸測(cè)量的問題，擴(kuò)大了傳感器應(yīng)用領(lǐng)域。(3)智能型傳感器把傳

18、感器與微處理器有機(jī)地結(jié)合成一個(gè)高度集成化的新型傳感器。它與結(jié)構(gòu)型、物性型傳感器相比，能瞬時(shí)獲取大量信息，對(duì)所獲得的信息還具有信號(hào)處理的功 能，使信息的質(zhì)量大大提高，其功能也擴(kuò)展了。以網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器為例，它以嵌入式微處理器為核心，集成了傳感單元、信號(hào)處理單元和網(wǎng)絡(luò)接口單元，使傳感器由單一功能、單一檢測(cè)向多功能和多點(diǎn)檢測(cè)發(fā)展；從被動(dòng)檢測(cè)向主動(dòng)進(jìn)行信息處理方向發(fā)展；從孤立元件向系統(tǒng)化、 網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展；從就地測(cè)量向遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)在線測(cè)控發(fā)展，它已成為傳感器技術(shù)發(fā)展的主要方向之o感器的現(xiàn)狀我國傳感器行業(yè)雖起步較早，但直到1986年“七五”開始才正式將傳感器技術(shù)列入國家 重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，展開以機(jī)械敏、力敏、氣敏

19、、溫敏、生物敏為主的5大敏研究。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，現(xiàn)已形成了一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)格局，其特點(diǎn)有：(1)廠商多，上規(guī)模的企業(yè)少。(2)地區(qū)發(fā)展不平衡。(3)品種多，檔次不高。目前國共有主要傳感器產(chǎn)品1000多種，國產(chǎn)敏感元器件 950種，基本涵蓋了信息采集的各種領(lǐng)域。但是，水平還處在國際80年代末或90年代初的水平。(4)生產(chǎn)研發(fā)多以大學(xué)和研究所為依托，專業(yè)公司少。當(dāng)然，從80年代開始發(fā)展傳感器技術(shù)至今，也取得了一些驕人的成績，雖然規(guī)模有限但也給了我們信心，看到前途的光明。(1)綜合實(shí)力得到加強(qiáng)目前全行業(yè)職工總數(shù)約 42萬人，固定資產(chǎn)5億多元，共引進(jìn)50多條生產(chǎn)線與專用設(shè)備。傳感器行業(yè)產(chǎn)值每年都以(1

20、015)%的速率增長。(2)拓寬了開發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)由過去的少數(shù)品種擴(kuò)展到光敏、熱敏、力敏、電壓敏、磁敏、氣敏、濕敏、聲敏、射線敏、離子敏、生物敏等各種傳感器，以及變送器、二次儀表等多種類、多形式產(chǎn)品，與國外研制領(lǐng)域相當(dāng)。同時(shí)形成了近40個(gè)院校、研究所的骨干科研隊(duì)伍。(3)擴(kuò)大了生產(chǎn)規(guī)模熱敏電阻器、ZnO壓敏電阻器、可燃性氣體傳感器、光電二極管等十幾個(gè)品種已形成一定規(guī)模的生產(chǎn)能力。經(jīng)過“九五”階段的努力，已建成敏感技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，包括南北兩部分(北方在中科院電子所，南方在冶金所)。此外，還建立了傳感器國家 工程研究中心，并形成了 4個(gè)生產(chǎn)基地：(1)濕敏傳感器。主要以中科院新疆物理所和715廠為

21、主，年產(chǎn)量達(dá)到20003000萬只，有少量出口。(2)電壓敏傳感器。主要以無線電二廠為主，年產(chǎn)量10002000萬只。(3)集成霍爾開關(guān)。中旭微電子 (從半導(dǎo)體總廠分出，生產(chǎn)能力30004000萬只/年。(4)石英諧振稱重傳感器。清華傳感設(shè)備，產(chǎn)值1000多萬元。產(chǎn)品以出口為主。傳感器發(fā)展趨勢(shì)傳感器技術(shù)是現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)，許多國家已將傳感器技術(shù)與通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)列為同等重要的位置， 稱之為信息技術(shù)的三大支柱之一。傳感器技術(shù)作為國外公認(rèn)的具有發(fā)展前途的高新技術(shù)，正得到空前迅速的發(fā)展，并且在相當(dāng)多的領(lǐng)域被越來越廣泛地利用。目前，全世界約有 40個(gè)國家從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)，研發(fā)機(jī)構(gòu)

22、達(dá)6000余家，其中以美、德、日、俄等國實(shí)力較強(qiáng)。SENSOR TESf傳感器展覽會(huì)與“ SENSORSEXPO傳感器展覽交流會(huì)是歐洲和北美地區(qū)最大和最專業(yè)的傳感器和傳感器系統(tǒng)集成展會(huì)， 匯集歐州與美國的絕大部分傳感器與儀表制造廠商，其展出產(chǎn)品在很大程度上代表了當(dāng)前全球圍先進(jìn)傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。2011年的“ SENSOR + TEST傳感器展覽會(huì)和 2012年的“ SENSORS EXP 明 感器展出的傳感器種類主要有：MEMS專感器、光纖傳感器、氣體傳感器和無線傳感器等。從目前各類 傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域圍和市場(chǎng)銷售增長情況可以預(yù)測(cè)出：在未來10年甚至更長的時(shí)間，MEMS傳感技術(shù)、光纖傳感技術(shù)、氣

23、體傳感技術(shù)及無線傳感技術(shù)仍將是傳感器領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)，而且其應(yīng)用將滲透各個(gè)領(lǐng)域。MEM恭感器MEMS ( micro electro mechanical systems)技術(shù)是采用微制造技術(shù)，在一個(gè)公共硅片基礎(chǔ)上整合了傳感器、機(jī)械元件、執(zhí)行器 (actuator)與電子元件。MEMSI常會(huì)被看作是一 種系統(tǒng)單晶片(SoC),它讓智能型產(chǎn)品得以開發(fā)，并得以進(jìn)人很多的次級(jí)市場(chǎng)，為包括汽車、 保健、手機(jī)、生物技術(shù)、消費(fèi)性產(chǎn)品等各領(lǐng)域提供解決方案。MEM跋術(shù)已被認(rèn)為是21世紀(jì)最有前途的技術(shù)之一。(2)光纖傳感器伴隨著光導(dǎo)纖維和光纖通信技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的光纖傳感器，其傳感靈敏度要比傳統(tǒng)傳感器高許多倍，而且

24、它可以在高電壓、大噪聲、高溫、強(qiáng)腐蝕性等很多特殊環(huán)境下工作，還可 以與光纖遙感、遙測(cè)技術(shù)配合，形成光纖遙感系統(tǒng)和光纖遙測(cè)系統(tǒng)。光纖傳感技術(shù)是許多經(jīng)濟(jì)、軍事強(qiáng)國爭(zhēng)相研究的高新技術(shù)，它可廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和國防軍事領(lǐng)域。(3)無線傳感器無線傳感器分為兩種概念：無線傳感模塊和無線傳感網(wǎng)絡(luò)。微機(jī)電系統(tǒng)和低功耗高集成數(shù)字設(shè)備的發(fā)展， 使得低成本、低功耗、小體積的傳感器節(jié) 點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)。這樣的節(jié)點(diǎn)配合各類型的傳感器，可組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)o無線傳感網(wǎng)絡(luò)是一種開創(chuàng)了新的應(yīng)用領(lǐng)域的新興概念和技術(shù)，廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視、 大規(guī)模環(huán)境監(jiān)測(cè)和大區(qū)域的目標(biāo)追蹤等領(lǐng)域。(4)氣體傳感器氣體傳感器是以氣敏器

25、件為核心組成的、 能把氣體成分轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。 氣體傳感 器的基本性能是能按要求檢測(cè)出氣體的成分、濃度等參數(shù)，不受其他氣體或物質(zhì)的干擾；可以重復(fù)多次使用，有較長的使用壽命和穩(wěn)定性 ；動(dòng)態(tài)特性好等。氣體傳感器主要用于在煤礦、石油、化工等領(lǐng)域，對(duì)煤氣、天然氣、液化氣等可燃性氣 體進(jìn)行氣體泄漏、濃度等實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，可早發(fā)現(xiàn)事故隱患，避免重大災(zāi)害的發(fā)生。氣體傳感器的研究涉及面廣、難度大，屬于多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域。未來， 要切實(shí)提高 氣體傳感器各方面的性能指標(biāo)需要多學(xué)科、 多領(lǐng)域研究者的協(xié)同合作。綜合氣體傳感器研究 現(xiàn)狀和市場(chǎng)對(duì)氣體傳感器的需求情況，未來氣體傳感器技術(shù)發(fā)展的主要方向有：新氣敏材料與制

26、作工藝的研究開發(fā)；新型氣體傳感器的研制；智能化氣體傳感器的發(fā)展；向低功耗、多功 能、集成化方向發(fā)展。的宏觀技術(shù)特點(diǎn)分析(1)傳感器尺寸愈加減小、功耗及成本進(jìn)一步降低各種控制儀器設(shè)備的功能越來越強(qiáng)，要求各個(gè)部件體積越小越好，因而傳感器本身體積也是越小越好。從國外發(fā)展趨勢(shì)看，采用新型封裝結(jié)構(gòu)及其技術(shù)，建立MEMS寸裝單元庫，注重成本的新封裝結(jié)構(gòu)與MEMSF發(fā)之間的進(jìn)一步整合，成為另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。(2)由器件級(jí)向系統(tǒng)級(jí)發(fā)展展會(huì)展出的器件級(jí)產(chǎn)品較少，大部分都是系統(tǒng)級(jí)的， 反映了主流的技術(shù)方向正在從單一器件走向系統(tǒng)融合。MEMS本身具備有系統(tǒng)化的概念，由于MEMStiJ備工藝與 CMO潴工藝難以完全兼容

27、，封裝的過程往往需要將 MEM卷片與其他電路集成在一個(gè)封裝體，形成一定的功能，具有 系統(tǒng)級(jí)封裝的涵。（3）智能化和多傳感器融合趨勢(shì)進(jìn)一步發(fā)展智能化是傳感器的主要發(fā)展趨勢(shì)之一，僅有信息檢測(cè)能力的傳感器將越來越不能滿足應(yīng)用需求，其發(fā)展趨勢(shì)是傳感器技術(shù)與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等進(jìn)行智能的結(jié)合。智能化傳感器是將一個(gè)或多個(gè)敏感元件、精密電路、微處理器、通信接口、智能軟件等相結(jié)合，并封裝 在一個(gè)組件，將具有信息采集、信息處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自診斷 （自檢各部分是否正常，及時(shí) 發(fā)現(xiàn)故障部件并通知主系統(tǒng) ）、自補(bǔ)償（通過軟件對(duì)傳感器的非線性、溫漂、時(shí)漂等進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償）、在線校準(zhǔn)（操作者可靈活改變輸人零值或標(biāo)準(zhǔn)量值，

28、傳感器可自動(dòng)校準(zhǔn)）、邏輯判斷、雙向通信、數(shù)字輸出等功能，極提高傳感器的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性。在航空領(lǐng)域，未來航空工業(yè)的發(fā)展將對(duì)測(cè)控傳感器提出更多的需求，以MEMS無線傳感、光纖傳感和氣體傳感為基礎(chǔ)的傳感器技術(shù)是重要的發(fā)展方向，智能傳感器、光電傳感器以及傳感器系統(tǒng)等與它都有著技術(shù)上密切的聯(lián)系，它將帶動(dòng)與促進(jìn)航空傳感器技術(shù)的更新與發(fā)展。但是，采用新材料、新工藝、新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的傳感器進(jìn)行改進(jìn)和發(fā)展，仍是航空測(cè)控 傳感器發(fā)展的重要方向。 8.5的一些競(jìng)爭(zhēng)品牌 還有以下一些品牌：HONEYWELL霍尼韋爾）ADI （亞德諾）MOTOROL盛托羅拉）TOSH舊A（東芝）P+F（倍加福）IDEC （和泉）

29、KEYENCE基恩士） SHINKOH ELECS（） SARTORIUS賽多利斯）OMRON歐姆龍）SICK （施克）TURCK（圖爾克）SCHNEIDER施耐德）SUNX（神視）SHARP夏普）VISHAY（威世）BANNEER邦納）ANV士研）BALLUFF（巴魯夫）BELDEN （百通） BECKHOFF倍福）BRUEL（申克）BEILIN （碑林）Ub* 即時(shí)|JT單iwniuk.加*叫時(shí) 即知百即HfcMTLJtri甑邱 群嵬 修嫄出 例近AH PHILIPS Hone伸I NTN OfWOn iDECa .陽 a .陽 wrunm 梆 q mm m”版 加 載n戒 踐防 班匕 m

30、 槌特里 找 的 4期那 弱 相蟾8.6傳感器基地昌潤科技和昊潤自動(dòng)化技術(shù)是由辰坤集團(tuán)重點(diǎn)投資興建的高新技術(shù)企業(yè)，專業(yè)從事 MEM珊電容智能傳感器、硅壓阻 OEM專感器及變送器儀器儀表的研發(fā)、設(shè)計(jì)與制造?？傎Y 產(chǎn)6億元，占地1200畝。9.研究展望氣體傳感器的發(fā)展隨著人們生活水平的不斷提高和對(duì)環(huán)保的日益重視，對(duì)各種有毒、有害氣體的探測(cè)，對(duì)大氣污染、工業(yè)廢氣的監(jiān)測(cè)以及對(duì)食品和居住環(huán)境質(zhì)量的檢測(cè)都對(duì)氣體傳感器提出了更高的要 求。納米、薄膜技術(shù)等新材料研制技術(shù)的成功應(yīng)用為氣體傳感器集成化和智能化提供了很好 的前提條件18的氣體傳感器，特別是開發(fā)和完善智能氣體傳感器系統(tǒng)，可以在氣體泄漏事故中起到報(bào)警、

31、檢測(cè)、識(shí)別、智能決策等方面的作用，大大提高氣體泄漏事故處置的工作效率和安全性，對(duì)于控制事故損失具有重要的作用。氣體傳感器的國外的研究未來氣體傳感器的 發(fā)展也將圍繞這兩方面展開工作。主要容為：(1)氣敏材料的進(jìn)一步開發(fā)：一方面尋找新的添加劑對(duì)已開發(fā)的氣敏材料的敏感特性進(jìn)一步提高，尤其是通過選擇不同的添加劑來改善同一基質(zhì)材料對(duì)不同氣體的選擇性；另一方面充分利用納米、薄膜等新材料制備技術(shù)使氣敏材料各方面的性能均得到大大改善。2)新型氣體傳感器的開發(fā)和設(shè)計(jì)：根據(jù)氣體與氣敏材料可能產(chǎn)生的不同效應(yīng)設(shè)計(jì)出新型 TOC o 1-5 h z 氣體傳感器是氣體傳感器未來發(fā)展的重要方向和后勁。目前仿生氣體傳感器也在

32、研究中。警犬的鼻子就是一種靈敏度和選擇性都非常好的理想氣敏傳感器，結(jié)合仿生學(xué)和傳感器技術(shù)研究類似狗鼻子的“電子鼻”將是氣體傳感器發(fā)展的重要趨勢(shì)和目標(biāo)之一網(wǎng)。3)氣體傳感器傳感機(jī)理的研究 ：新的氣敏材料和新型傳感器層出不窮，需要在理論上對(duì)它們的傳感機(jī)理進(jìn)行深入研究。(4)氣體傳感器的智能化：生產(chǎn)和生活日新月異的發(fā)展變化對(duì)氣體傳感器提出了更高的 要求，氣體傳感器智能化是其發(fā)展的必由之路。納米、薄膜技術(shù)等新材料制備技術(shù)的成功應(yīng) 用為氣體傳感器集成化和智能化提供了很好的前提條件囤。三、結(jié)束語隨著人們生話水平的不斷提高和對(duì)環(huán)保的日益重視，對(duì)各種有毒、有害氣體的探測(cè)，對(duì)大氣污染、工業(yè)廢氣的監(jiān)測(cè)以及對(duì)食品和

33、居住環(huán)境質(zhì)量的檢測(cè)都對(duì)氣體傳感器提出了更高的 要。隨著新材料新技術(shù)的使用，氣體檢測(cè)系統(tǒng)智能化、數(shù)字化的水平愈來愈高。氣體傳感器在易燃、易爆、有毒、有害氣體的檢測(cè)和檢測(cè)中的應(yīng)用越來越廣泛。一方面，在這類氣體的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、使用等場(chǎng)所使用氣體傳感器監(jiān)測(cè)氣體的含量，及早發(fā)現(xiàn)泄漏事故；另一方面，在氣體泄漏事故搶險(xiǎn)救援中，消防部隊(duì)可使用它及時(shí)偵測(cè)泄漏氣體的種類和濃度，以采取正確的戰(zhàn)術(shù)。隨著氣敏材料和氣體傳感器的發(fā)展，它們對(duì)于減少氣體爆炸、火災(zāi)等事故的發(fā)生將起到更大的作用。四、參考文獻(xiàn)：1進(jìn)，明光，貝承訓(xùn)，倪新蕾，梁海生.氣體傳感器的發(fā)展概況和發(fā)展方向J.計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制.1999(02)2氣體傳感器技

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