电容式传感器研究报告现状及趋势

电容式传感器研究现状及趋势

摘要：电容式传感器是把被测量转换为电容量变化的一种参量型传感器，广泛应用于压力、液位、位移等各种检测中。随着传感器的不断发展与成熟，电容式传感器作为一项前途广阔的新型技术，日益受到人们的重视。

关键字：电容式传感器工作原理测量电路应用中图分类号：TP212 文献标识码 A

apacitive sensor research present situation and the trend Ji Xinyun

Abstract: capacitive sensor is to be measured into a capacitance change parameter type sensors, widely used in pressure, liquid level, displacement, etc. Various kinds of detection. With the continuous development of sensor and mature, the capacitive sensor as a promising new technology, the increasingly brought to the attention of the people.

Key words: Capacitive sensors Working principle Measurement circuit Application 0引言

电容式传感器具有结构简单、体积小、分辨率高、动态响应好、电容量小（一般为几十到几百微法）、负载能力差、易受外界干扰产生不稳定现象等特点。传感器是可以将非电量转换为电量的一种器件，在通信技术息的捕获方面起着非常重要的作用，而作为众多类型传感器中的一种，电容式传感器有着许多优点，应用也非常广泛。 1、电容传感器的基本结构及工作原理

该传感器是一种把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。其最常见的结构包括平板状和圆筒状，简称平板电容器或者圆筒电容器。

平板电容式传感器的结构图如图a 所示。在不考虑边缘效应的情况下，其电容的计算公式为

C r εεε0=

A,d ——两平行板所覆盖的面积及之间的距离；

r εε,——电容极板间介质的介电常数和相对介电常数；

0ε—— 自由空间（真空）介电常数，0ε=m F /10

*854.812

-。

d 、s 、ε三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化，并可用于测量。因此平板电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。图（a ）

圆筒电容式传感器的结构图如图b 所示。在不考虑边缘效应的情况下，其电容的计算公式为

)

/ln(20d D l

C r επε=

图（b ）

当被测参数r ε或者l 变化时，将导致圆筒电容式传感器的电容量C 发生变化。因此圆筒电容式传感器可分为变介质介电常数的变介质型和变极板间覆盖高度的变面积型两类。【1】

1.1变面积型

（1）线位移变面积型

对于平板状结构，当被测量通过移动极板引起两极板有效覆盖面积A 发生变化时，将导致电容量变化。结构原理图如图c 所示。

设动极板相对于定极板的平移距离为x ?，则电容为

d b x a C C C r /)(00?-=?+=εε 0C ——初始电容；

C ?——电容的变化量。

电容的相对变化量为

C C ?-=?0 由此可见，平板电容式传感器的电容该变量C ?与水平位

移x ?成线性关系。【2】

图（c ）

（2）角位移变面积型

角位移变面积型电容式传感器的原理如图d 所示。

当动极板有一个角位移θ时，与定极板间的有效覆盖面积将变为图中阴影部分，即

20r A A θ-=，2/20r A π=

此时电容量为

=?0C C 可知传感器的电容改变量C ?与角位移θ成线性关系。

变面积型电容式传感器也可以接成差动形式，灵敏度同样会加倍。

图（d ） 1.2变介质型

变介质型电容式传感器就是利用不同介质的介电常数各不相同，通过介质的改变来实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。

（1）平板结构

平板结构变介质型电容式传感器原理如图 e 所示，由于在两极板间所加介质的分布位置不同，可分为串联型和并联型两种情况。

εd d ε0

(a )串联型

(b )并联型

εd

ε0

A 1

A 2

图（e

）

对于串联结构，可以认为是上下俩个不同介质电容式传感器的串联，介质改变后的电容增量为

0010

0+-=-=?d d C C C C εε

对于并联结构，可认为是左右俩个不同介质电容式传感器的并联，介质改变后的电容增量为

A C C C )

1(1100-=

-=?εε

可得，介质改变后的电容增量与所加介质的介电常数1ε成线性关系。

【3】

2.圆筒结构

如图 f 所示，为圆筒结构变介质型电容式传感器用于测量液位高低的结构原理图，设被测介质的相对介电常数为1ε，液面高度为h ，变换器总高度为H ，筒外径为d ，外筒径为D ，此时相当于俩个电容器的并联。对于筒式电容器，如果不考虑端部的边缘效应，可得总的电容值为

)

/ln()

1(210d D h C C C -=

-=?εεπ

可得，电容增量C ?与被测液位的高度h 成线性关系。

图（f ）

1.3变极距型

（1）工作原理分析

当平板电容式传感器的介电常数和面积为常数，初始极板间距为0d 时，其初始电容量为0

00d A

C r εε=

测量时，一般将平板电容的一个极板固定即定极板，另一个极板与被测体相连即动极板。如果动极板因被测参数改变而位移，导致平板电容极板间距缩小d ?，电容量增大C ?，则有0

000/1d d C d

d A

C C C r ?-=

?-=

+=εε

可知平板电容器间距的变化引起电容量的相对变化关系如图 g 所示

由图可得即使相同的极板间距的改变)(21d d ?=?，也可能引起不同的电容量的变化

)(21C C ?>?，因为平板电容式传感器在不同位置的灵敏度（曲线的斜率）是不一样

)(21K K >

图

（g ）

经线性化除了可得电容增大量为

d d C C ?=

由此可见，C ?与d ?为近似线性关系。

（2）非线性分析

根据分析可知，变面积型电容式传感器和变介质型电容式传感器的输入量与输出电容量间的关系均为线性，只有变极距型电容式传感器的输入量与输出量间存在着非线性关系。但这是在忽略边缘效应下得出的结论，实际上由于边缘效应引起漏电力线，使极板间电场分布不均匀，因此，变面积型和变介质型电容式传感器仍存在非线性问题，且灵敏度下降，但比

变极距型电容式传感器好得多。【4】

变极距型电容式传感器的灵敏度为

/d d C C K =

??=

由

d d

C C ?-?=

?00 得d

d d C C K ?-=??=

001

在实际应用中，为了既提高灵敏度，又减小非线性误差，通常采用差动结构，如下图所示

总上所述可知，变极距型电容式传感器做成差动结构后，灵敏度提高了一倍，非线性误差因为转化为二次方关系而得以大大降低。 2、电容传感器的测量电路

电容传感器的特点：电容量小，变化更小。理论上，交流电桥可作为电容传感器的测量电路，但由于电容及变化太小，不易实现。测量电路有调频电路、运算放大器式电路、二极管双T 形交流电桥、脉冲宽度调制电路等，前俩个用于单个电容量变化的测量，后两个用于差动电容量变化的测量。

2.1 调频电路

特点：

（1）转换电路生成频率信号，可远距离传输不受干扰。（2）具有较高的灵敏度，可以测量高至0.01μm 级位移变化量。

（3）但非线性较差，可通过鉴频器（频压转换）转化为电压信号后，进行补偿。

2.2运算放大器

输出电压与输入位移间存在线性关系

0000

11i C U Z I I j I jwC wC =?=

?=-011x

C x x x

x x

U Z I I j I jwC wC =?=?=-

00x I I +=00x I I +=

d C U U A ε?=-?

2.3变压式交流电桥

在放大器输入阻抗极大的情况下，输出电压与位移成线性关系。

22101212Z Z Z Z Z 2Z Z 2i i i

U U U U ?

－＝

－＝＋＋

120122i

U C C U C C ?

－＝

＋

对于变极距型电容式传感器

10A

C d d

ε?＝

-20A

C d d

ε+?＝

002i

U d U d ??＝

0I x I

2.4二极管双T型交流电桥

该测量电路的优点：电路简单，无需相敏检波和整流电路，便可得到较高的直流输出电压。输出信号的上升时间取决于负载电压，可用于测量高速机械运动。

在负载和电源确定的情况下，输出电压只与电容的差值有关。

3.电容式传感器的应用

电容式传感器可以用来测量金属表面状况、距离尺寸、振幅等量的传感器，往往用单极式变间隙式传感器。近年来已采用这种方法测量油膜等物质的厚度。可以直接测量的非电量为：直线位移、角位移及介质的几何尺寸，直线位移及角位移可以使静态的，也可以是动态的，例如是直线振动及角振动。

3.1电容式差压变送器

实现了差压－电容的转换。

如果采用脉冲宽度调制测量电路，容易得到电路输出电压与差压成线性关系。

特点：结构简单、灵敏度高、响应速度快（100ms），能测量微小差压（0－0.75Pa）。

L H

H L

L H

C C K P P K P C C -?-??+=（）=

3.2电容式加速度传感器

特点：频率响应快、量程围大

2C d

C d ??≈21

S d at =?=

000

2C d a t C d d ??≈=

3.2电容式测厚仪

电容式测厚仪式用来测量金属带材在榨汁过程中厚度的检测仪器。金属带材在轧制过程中不断前行，如果带材厚度有变化，将导致上下两个电容器的极板间距离发生改变，从而引起电容量的变化。将电容器接入相应的测量电桥，产生不平衡输出，从

而对带材厚度的质量进行判定。

【5】

轧辊

电容器极板

被测带材

C 1C

4.电容式传感器趋势及结论

由于电容传感器具有抗电子干扰和反隐身性能，而应用于军事领域。在普通应用场合，电

容传感器电极被设计成类似于普通电容电极式结构，即电容传感器电极具有对称性。而在某些特殊应用场合，电极结构和组合方式是非对称性的，以便提高它的灵敏度。当电容传感器被用于近感探测定距时，它是利用电容传感器载体接近被探测物体时，引起传感器自身周围电场的扰动，在传感器探测电极和目标之间、目标和传感器另一电极之间出现电容作用，使得传感器的等效电容发生变化，利用这个变化而实现定距的。传感器电极大小和组合方式，对灵敏度和探测距离具有决定意义。

电容器传感器的优点是结构简单，价格便宜，灵敏度高，过载能力强，动态响应特性好和对高温、辐射、强振等恶劣条件的适应性强等。70年代末以来，随着集成电路技术的发展，

出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感器。这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小，使其固有的缺点得到克服。电容式传感器是一种用途极广，很有发展潜力的传感器。【6】

当前技术水平下的传感器系统正向着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展。今后，随着CAD技术、MEMS技术、信息理论及数据分析算法的继续向前发展，未来的传感器系统必将变得更加微型化、综合化、多功能化、智能化和系统化。在各种新兴科学技术呈辐射状广泛渗透的当今社会，作为现代科学“耳目”的传感器系统，作为人们快速获取、分析和利用有效信息的基础，必将进一步得到社会各界的普遍关注。

参考文献：

【1】丁英丽.冶金高等专科学校自控系 . 传感器技术. 2003年第22卷第4期

【2】胡向东，京诚，余成波，等. 传感器与检测技术[M].：机械工业，2009

【3】胡向东，徐洋，志宇，等. 智能检测技术与系统[M].：高等教育，2008

【4】玉泉，广.现代传感器技术.：大学，1995

【5】丁镇生.传感器及传感器技术应用.电子工业，1999

【6】中国工控展览网. 传感器的发展前景

(完整版)传感器的目前现状与发展趋势综述

传感器的目前现状与发展趋势吴伟 1106032008 材控2班摘要：传感器是高度自动化系统乃至现代尖端技术必不可少的一个关键组成部分。传感器技术是世界各国竞相发展的高新技术，也是进入21 世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器技术所涉及的知识领域非常广泛，其研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。本文首先介绍了传感器的基本知识和传感器技术的发展历史。之后，综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究状况。最后，展望了现代传感器技术的发展和应用前景。关键词：传感器技术；传感器；研究现状；趋势引言当今社会的发展，是信息化社会的发展。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、传输与处理。而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段，是现代科学的中枢神经系统。它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置，一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的“大脑”，把通信系统比喻为传递信息的“神经系统”，那么传感器就是感知和获取信息的“感觉器官”。传感器技术是现代科技的前沿技术，发展迅猛，同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置。现代传感器技术具有巨大的应用潜力，拥有广泛的开发空间，发展前景十分广阔。 1 传感器的基本知识

1.1 传感器的定义和组成广义地说，传感器是指将被测量转化为可感知或定量认识的信号的传感器。从狭义方面讲，感受被测量，并按一定规律将其转化为同种或别种性质的输出信号的装置。传感器一般由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源四部分组成，其中敏感元件和转换元件可能合二为一，而有的传感器不需要辅助电源。 1.2 传感器技术的基本特性在测试过程中，要求传感器能感受到被测量的变化并将其不失真地转换成容易测量的量。被测量有两种形式：一种是稳定的，称为静态信号；一种是随着时间变化的，称为动态信号。由于输入量的状态不同，传感器的输入特性也不同，因此，传感器的基本特性一般用静态特性和动态特性来描述。衡量传感器的静态特性指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和漂移等。影响传感器的动态特性主要是传感器的固有因素，如温度传感器的热惯性等，动态特性还与传感器输入量的变化形式有关。 2 传感器技术的发展历史与回顾传感器技术是在20世纪的中期才刚刚问世的。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们，不少先进的成果仍停留在实验研究阶段，并没有投入到实际生产与广泛应用中，转化率比较低。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，并在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。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的发展已在国际市场中逐步占有了重要的份额。我国从20世纪60年代开始传感技术的研究与开发，经过从“六五”到“九五”的国家攻关，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的、为世界瞩目的发明专利与工况监控系统或仪器的成果。但从总体上讲，它还不能适应我国经济与科技的迅速发展，我国不少传感器、信号

传感器技术的研究现状

传感器技术综述 Luqingsong@https://www.360docs.net/doc/d82260761.html, 摘要：本文简介了传感器技术的原理、分类和应用，以位移传感器为例概述了传感器技术的研究现状，在此基础上分析了我国传感器技术发展中存在的问题和解决方法，分析了传感器技术的发展方向。关键词：传感器技术应用研究发展方向 1传感器传感器是一种检测装置，一般由敏感元件、传感元件和其他辅助件组成，有时也将信号调节也转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器通常可以按照一系列方法进行分类。根据用途分类，传感器常以测别的物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等；根据工作原理分类，传感器可以依据工作原理进行命名，如振动传感器、磁敏传感器、生物感器等；按输出信号，可分为模拟传感器和数字传感器等；还可按照传感器的制造工艺、构成、作用形式等进行分类。[1] 随着微电子技术、微机械加工技术、光电科学以及当代生物科学等高新技术的推动下，传感器己经从过去单一功能转变为功能多样、科技含量高的新型产品。传感器技术是当前代表国家综合科研水平的重要技术，传感器技术的具体应用是传感器技术转化的重要途径和方法。其所涉及的知识领域非常广泛，研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。 2主要传感技术分类[2][5] 2.1光电传感技术光电式传感器是以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器，它具有非接触、响应快、性能可靠等卓越特性。随着光电科技的飞速发展，光电传感器己成为光电传感器己成为各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，并在传感器应用中占据着重要的地位，其中在非接触式测量领域更是扮演者无法替代的角色。光电传感器工作时，光电器件负责将光能(红外辐射、可见光及紫外辐射)信号转换为电学信号。光电器件不仅结构简单、经济性好，且具有响应快、可靠性强等优势，在自动控制、智能化控制等方面应用前景十分广阔。此外，光电传感器除了对光学信号进行测量，还能够对引起光源变化的构件或其它被测量进行

传感器的应用现状及发展趋势-论文2011-11-16

传感器技术的研究应用现状与发展前景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高技术是进入21 世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力，而现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。传感器是信息系统的源头, 在某种程度上是决定系统特性和性能指标的关键部件。本文回顾了传感器技术的发展历史，综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究应用状况，并通过简述当前的应用实例，展望了现代传感器技术的发展和应用前景。 1.引言传感器是将物理、化学、生物等自然科学和机械、土木、化工等工程技术中的非电信号转换成电信号的换能器。当今社会的发展是信息化社会的发展，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、传输与处理，而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段，是现代科学的中枢神经系统，它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的大脑，把通信系统比喻为传递信息的神经系统，那么传感器就是感知和获取信息的感觉器官。传感器技术是现代科技的前沿技术，发展迅猛，同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置现代传感器技术具有巨大的应用潜力拥有广泛的开发空间，发展前景十分广阔。 2.传感器的发展历史及分类 2.1传感器技术的发展历史传感器技术是20世纪的中期才刚刚问世的，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们，不少先进的成果仍停留在实验研究阶段并没有投入到实际生产与广泛应用转化率比较低。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，并在早期多用于国家级项目

传感器未来发展趋势报告

传感器课程报告 ——————之传感器的未来发展发现及其四大重要领域的论述马竞怡在当今社会，传感器与人类的生活息息相关，可以说，21世纪将是传感器的时代。总体说来，传感器的未来发展趋势可概括为五化：智能化、集成化、微型化、多样化、可移动化。随着材料科学、纳米技术、微电子等领域前沿技术的突破以及经济社会发展的需求，将有四大领域可能成为传感器技术未来发展的重点。第一种领域是可穿戴式应用。以谷歌眼镜为代表的可穿戴设备是最受关注的硬件创新。谷歌眼镜内置多达10余种的传感器，包括陀螺仪传感器、加速度传感器、磁力传感器、线性加速传感器等，实现了一些传统终端无法实现的功能，如使用者仅需眨一眨眼睛就可完成拍照。它的主要结构包括，眼镜前方悬置的一台摄像头和一个位于镜框右侧的宽条状的电脑处理器装置，还有一条可横置于鼻梁上方的平行鼻托和鼻垫感应器，鼻托可调整，以适应不同脸型。在鼻托里植入了电容，它能够辨识眼镜是否被佩戴的。根据环境声音在屏幕上显示距离和方向，在两块目镜上分别显示地图和导航信息技术的产品。音响系统采用骨导传感器。眼镜的主要功能是通过一个微型投影仪实现，简单来讲，这是一个微型投影仪，我们的视网膜是幕布。当前，可穿戴设备的应用领域正从外置的手表,眼镜,鞋子,戒指等向更广阔的领域扩展，如apple watch，小米手环，智能运动鞋，甚至智能戒指，电子肌肤等。日本东京大学已开发出一种可以贴在肌肤上的柔性可穿戴式传感器。设想用于保健、医疗、体育、社会福利等领域，还计划嵌入体内使用。第二个领域是无人驾驶领域。以谷歌公司的无人驾驶车辆项目开发为例，通过车内安装的照相机、雷达传感器和激光测距仪，以每秒20次的间隔，生成汽车周边区域的实时路况信息，并利用人工智能软件进行分析，预测相关路况未来动向，同时结合谷歌地图来进行道路导航。另外无人飞行器，无人探测器，无人航天等也有上升空间。第三个领域是医护和健康监测。红外传感器是我们生活中常用的传感器，我们可用它来进行监测，预防森林火灾，可用来设备故障监测，甚至名画防伪。现在一种全新的医疗监测技术正在到来，由传统的电荷耦合设备（CCD）图像传感器技术到基于标准CMOS 技术的新型图像传感器技术的过渡。基于CMOS的新型图像传感器技术以其高度灵活性、出色的静态和动态特性以及在各种系统环境下表现出的易集成性在医用电子产品行业中开创出了一个全新领域，为用户提供了更多选择。CMOS传感器相比于CCD而言，它的系统集成度更高，动力要求较低，图像抓取功能更为灵活界面智能化程度更高，动态范围更大，感光度更高，拥有更高的系统集成度。此外CCD需要数种工作电压、外部时钟发生器以及高级驱动力和分析电子元件，这对空间和电能消耗有很高的要求。因此，CCD图像传感器在性能特性以及使用的灵活性等方面已不能完全满足当今市场的系统需求，从CCD图像传感器到CMOS区域传感器的改朝换代已在所难免。 CMOS已经开始席卷了医疗领域，内窥镜将会chip to tip ,它将很小的传感器芯片移到内窥镜顶端以减小内窥镜尺寸，为传递电信号用细线代替光纤，为简化插入操作而提高柔软度。低成本CMOS传感器还有望实现一次性内窥镜。这是因为，存在购买新的内窥镜比消毒成本更低以及消毒不到位等情况。通过更好的设计，像素的灵敏度和信噪比将得到改善。对于内窥镜无法到达的小肠，胶囊内镜是对这一部位进行检查的唯一一种无创方法，对于胶囊内镜等以此种传感器为基础开发的生物的生物测量应用需求将会越来越大。极大型传感器面积代表着另外一种发展趋势。这类传感器可用作操作过程复杂的传统X射线胶片的替代品。

压力传感器研究现状及发展趋势

压力传感器研究现状及发展趋势传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一,从宇宙开发到海底探秘,从生产的过程控制到现代文明生活,几乎每一项技术都离不开传感器,因此,许多国家对传感器技术的发展十分重视,如日本把传感器技术列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导体和传感器) 之一。在各类传感器中压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低、便于集成化的优点,可广泛用于压力、高度、加速度、液体的流量、流速、液位、压强的测量与控制。除此以外,还广泛应用于水利、地质、气象、化工、医疗卫生等方面。由于该技术是平面工艺与立体加工相结合,又便于集成化,所以可用来制成血压计、风速计、水速计、压力表、电子称以及自动报警装置等。压力传感器已成为各类传感器中技术最成熟、性能最稳定、性价比最高的一类传感器。因此对于从事现代测量与自动控制专业的技术人员必须了解和熟识国内外压力传感器的研究现状和发展趋势。 1 压力传感器的发展历程现代压力传感器以半导体传感器的发明为标志,而半导体传感器的发展可以分为四个阶段[1 ] : (1) 发明阶段(1945 - 1960 年) :这个阶段主要是以1947 年双极性晶体管的发明为标志。此后,半导体材料的这一特性得到较广泛应用。史密斯(C.S. Smith) 与1945 发现了硅与锗的压阻效应[2 ] ,即当有外力作用于半导体材料时,其电阻将明显发生变化。依据此原理制成的压力传感器是把应变电阻片粘在金属薄膜上,即将力信号转化为

电信号进行测量。此阶段最小尺寸大约为1cm。 (2) 技术发展阶段(1960 - 1970 年) :随着硅扩散技术的发展,技术人员在硅的(001) 或(110) 晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成较薄的硅弹性膜片,称为硅杯[3 ] 。这种形式的硅杯传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性好、成本低、便于集成化的优点,实现了金属- 硅共晶体,为商业化发展提供了可能。 (3) 商业化集成加工阶段(1970 - 1980 年) :在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术,扩散硅传感器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主,发展成为可以自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术[4 ] ,主要有V 形槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化法自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀,数千个硅压力膜可以同时生产,实现了集成化的工厂加工模式,成本进一步降低。 (4) 微机械加工阶段(1980 年- 今) :上世纪末出现的纳米技术,使得微机械加工工艺成为可能。通过微机械加工工艺可以由计算机控制加工出结构型的压力传感器,其线度可以控制在微米级范围内。利用这一技术可以加工、蚀刻微米级的沟、条、膜,使得压力传感器进入了微米阶段。 2 压力传感器国内外研究现状从世界范围看压力传感器的发展动向主要有以下几个方向。 2. 1 光纤压力传感器[5 ]

未来传感器的发展趋势

未来传感器的发展趋势课程论文论文题目：未来传感器的发展趋势学院：专业：姓名：学号：指导老师：二零一二年五月六日

目录中文摘要 (3) 英文摘要 (3) 一、引言 (4) 二、传感器的历史 (5) 三、未来传感器的发展趋势 (7) (一)未来传感器的特点 (7) (二)未来传感器的几大方向 (8) (三)几个热门的研究方向 (8) 四、结束语 (9)

摘要：在人类进入信息时代的今天，人们的一切社会活动都是以信息获取与信息转换为中心的，传感器作为信息获取与信息转换的重要手段，是信息科学最前端的一个阵地，是实现信息化的基础技术之一。在工程科学与技术领域里，可以认为：传感器是人体“五官”的工程模拟物。当前，我国传感器产业正处于由传统型向新型传感器发展的关键阶段，它体现了新型传感器向微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化发展的总趋势。我国在传感器生产产业化过程中，应该兼顾引进国外和自主创新两方面。在引进国外先进技术中，可以提高自己的技术，同时也满足了国内市场的需求，形成了传感器生产产业规模。发现新效应，开发新材料、新功能；研研究生物感官、开发仿生传感器等为主要寻求传感器技术发展的新途径。关键词：信息获取信息转换信息化关键趋势 Abstract:In the information age in human today, people of all social activities are based on information acquisition and information conversion as the center, sensor information acquisition and information conversion as the important means of information science is the same a position, is the foundation to realize the information technical one. In the engineering science and technology field, can think: sensor is human body \"facial features,\" engineering simulation objects. At present, our country sensors from the traditional industry is in the key of the development of new sensors stage, it reflects the new sensor to miniaturization, muti_function change, digital, intelligent, systematic and network the general trend of development. Our country in the sensor in the process of industrialization of production, should give consideration to the introduction of foreign and independent innovation two aspects. In introducing foreign advanced technology, can improve their technology, but also meet the demand of the domestic market, formed the sensor manufacturing industry scale. Find new effects, the development of new materials, new function; Research on biological research, develop bionic sensors senses as the main seek sensor technology development new way. Keywords: information acquisition information conversion informatization key trend

传感器发展趋势

传感器应用的发展现状与研究趋势 1 引言随着工业数字化、智能化发展，传感器在机械加工，温度监测，可穿戴设备、智能家居、智慧交通中得到了广泛的应用。传感器技术水平在一定程度上反映了一个国家科技现代化的水平，传感器在实现自动化控制及测试控制中发挥着重要的作用。传感器技术在近些年来发展迅速，与计算机技术和通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，近年来，我国传感器市场发展比较迅猛，但是我国传感器技术并不成熟，在国际竞争中并不占优势，传感器市场被德国、美国、日本等工业国家所主导。根据传感器技术的发展趋势，它将由简单的传感器系统向智能化、集成化、微型化、网络化、多样化的复杂传感器系统方向发展。近年来我国传感器产业快速增长，应用模式也日渐成熟。传感器的重要性可说是不言而喻的，它在机械加工，可穿戴设备、智能家居、智能交通等各个领域都有着极为重要的应用。传感器在智能可穿戴设备、智能家居和智能交通的最新应用，以及目前传感器的市场前景、现代科技中，自动化与智能化己经成为新的发展方向，传感器作为自动测量与控制中的关键环节，在社会的生产生活中应用十分广泛，且具有巨大的发展空间[1-3]。 1 传感器的研究现状 1.1 光电传感器技术光电式传感器是以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器，它具有非接触、响应快、性能可靠等卓越特性。随着光电科技的飞速发展，光电传感器己成为光电传感器己成为各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，并在传感器应用中占据着重要的地位，其中在非接触式测量领域更是扮演者无法替代的角色。光电传感器工作时，光电器件负责将光能(红外辐射、可见光及紫外辐射)信号转换为电学信号。光电器件不仅结构简单，且具有响应快、可靠性强等优势，在自动控制、智能化控制等方面应用前景十分广阔。此外，光电传感器除了对光学信号进行测量，还能够对引起光源变化的构件或其它被测量进行信息捕捉，再通过电路对转换的电学信号进行放大和输出[4]。 1.2生物传感器技术生物传感器的原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前者的作用是识别被测物质，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，使其具有选择识别的能九转换部分，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转换为电信号，形成了生物传感器[5]。 1.3气敏传感器技术气体传感器是指将被测气体浓度转换为与其成一定关系的电量输出的装置或器件。被测气体的种类

传感器技术的应用及其发展

传感器技术的应用及其发展摘要：传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节，而测试技术与自动控制水平高低，是衡量一个国家科学技术现代化程度的重要标志。本文列举了传感器技术在当前一些重要领域里的应用，并讲述了其发展趋势。关键词：传感器技术应用现状发展趋势一、引言传感器技术是当今世界令人瞩目，迅速发展的高新技术之一，也是当代科学发展的一个重要标志，与通许技术、计算机技术共同构成21世纪信息产业的三大支柱。如果说计算机是人类大脑的扩展，那么传感器就是人类五官的延伸。因此各发达国家都将传感器技术作为本世纪重点技术加以发展。随着国内工业自动化、信息化和国防现代化的发展，传感器的年需求量持续增长。传感器的应用也越来越广泛、已渗透到各个专业领域。但是目前国内传感器技术的创新和新产品开发能力落后于国内外先进水平，制约了我国工业自动化和信息化技术的发展。二、传感器介绍传感器一般由敏感元件、传感元件和其他辅助件组成，有时也将信号调节与转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。传感器通常可以按照一系列方法进行分类。根据输入物理量的分类，传感器常以别测物理量命名，如位移传感器，速度传感器、温度传感器、压力传感器等；根据工作原理分类，传感器常可以依据工作原理进行命名，如应变式、电容式、电感式、热电式、光电传感器等；按输出信号分类，可分为模拟传感器和数字式传感器。输出量为模拟量则称为模拟式，输出量为数字式则称为数字式传感器等等。三、主要传感器技术分类传感器技术是当前代表国家综合科研水平的重要技术，传感器技术的具体应用是传感器技术转化的重要途径和方法。加强对传感器技术应用的研究也是了解传感器技术发展现状并对其未来发展进行预测的基础和前提。 3．1 光电传感器技术

国内外传感器技术现状与未来发展趋势

《传感器原理与应用》结课论文国外传感器现状及发展趋势学院：计算机与信息工程学院专业：通信工程班级：13级通信工程学号：：指导教师：袁博学年学期：2016-2017学年第一学期

摘要：传感器技术是现代技术的应用具有巨大的发展潜力，通过传感器技术的应用现状，在未来发展中存在的问题和面临的挑战，传感器技术现状与发展趋势。关键字：传感器，现状，发展趋势。正文：一、传感器的定义和组成根据国家标准（GB7665—87），传感器（transduer/sensor）的定义是：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。这一定义包含了以下几方面的含意：①传感器是测量装置，能完成检测任务：②它的输出旦是某一被测量，可能是物理量．也可能是化学量、生物量等；②它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等，这种量可以是气、光、电物理量，但主要是电物理量；④输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。关于传感器，我国曾出现过多种名称，如发送器、传送器、变送器等，它们的涵相同或相似。所以近来己逐渐趋向统一，大都使用传感器这一名称了。但是，在我国还经常有把‘传感器”和“敏感元件”等同使用的情况。当从仪器仪表学科的角度强调是一种感受信号的装置时，称其为。传感器”：而从电子学的角度强调它是一种能感受信号的电子元件时，称其为“敏感元件”。两种

不同的提法在大多数情况下并不矛盾。例如热敏电阻，既可以称其为“温度传感器”，也可以称之为“热敏元件”。但在有些情况下则只能概括地用“传感器”一词来称谓。例如，利用压敏元件作为敏感元件，并具有质量块、弹按和阻尼等结构的加速度传感器，很难用“敏感元件％类的词称谓，而只“传感器”则更为贴切。传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。（1）敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一种量的元件。是一种气体压力传感器的示意图。膜盒2的下半部与壳体l固接，上半部通过连扦与磁芯 4相连，磁芯4置于两个电感线圈3中，后者接人转换电路5。这里的膜盒就是敏感元件，其外部与大气压力尸。相通，部与被测量压力尸相通。当尸变化时．引起膜盒上半部移动，即输出相应的位移量。（2）转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。在图2—2中，转换元件是可变电感线圈3，它把输入的位移量转换成电感的变化。（3）转换电路：上述电路参数接入转换电路．便可转换成电量输出。实际上，有些传感器很简单．有些则较复杂，大多数是开环系统，也有些是带反馈的闭环系统。最简单的传感器由一个敏感元件（兼转换元件）组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶；有些传感器由敏感元件组成，没有转换电路，如压电式加

MEMS传感器的现状及发展前景

毕业设计指导课论文

MEMS传感器的现状及发展前景摘要：MEMS传感器是随着纳米技术的发展而兴起的新型传感器,具有很多新的特性,相对传统传感器其具有更大的优势。在追求微型化的当代,其具有良好的发展前景,必将受到各个国家越来越多的重视。文章首先介绍了MEMS传感器的分类和典型应用,然后着重对几个传感器进行了介绍,最后对MEMS传感器的发展趋势与发展前景进行了分析。关键词：MEMS传感器; 加度计; 陀螺仪; 纳米技术; 微机构; 微传感器

Status and Development Prospect of MEMS Sensors Abstract: MEMS sensor is a new type of sensor with the development of nanotechnology. It has many new features, which has a great advantage over traditional sensors. In the pursuit of miniaturization of the contemporary, its good prospects for development, will be subject to more and more attention in various countries. Firstly, the classification and typical application of MEMS sensor are introduced. Then, several sensors are introduced. Finally, the development trend and development prospect of MEMS sensor are analyzed. Key words: MEMS sensor; accelerometer; gyroscope; nanotechnology; micro-mechanism; micro-sensor

位移传感器的发展现状.doc

《材料工程检测技术》课程作业（二）：位移传感器的发展现状概述课程：任课老师：学院（系）：专业：学生姓名：学号：

1 位移传感器位移是指物体位置对参考点产生的偏移量,是指物体相对于某参考坐标系一点的距离的变化量,它是描述物体空间位置变化的物理量。位移传感器又称为线性传感器,是将位移转换成电量的传感器。位移传感器的发展经历了两个阶段,经典位移传感器阶段和半导体位移传感器阶段。 2 位移传感器的分类 2.1 电位器式电位器位移传感器分为绕线电位器和非绕线电位器2种：绕线电位器一般由电阻丝烧制在绝缘骨架上,由电刷引出与滑动点电阻对应的输入变化。电刷由待测量位移部分拖动,输出与位移成正比的电阻或电压的变化；常见的非线绕式电位器位移传感器是在绝缘基片上制成各种薄膜元件,如合成膜式、金属膜式、导电塑料和导电玻璃釉电位器等。 2.2 电阻应变式传感器是由弹性敏感元件和电阻应变片构成,当测量杆随试件产生位移时,弹性敏感元件在感受到测量杆变化而产生变形,其表面产生的应变与测量杆的位移成线性关系。这种传感器具有线性好、分辨率较高、结构简单和使用方便等特点,其位移测量范围较小,通常在0.1um-0.1mm之间,测量精度小于2% ,线性度为0.1%一0.5%。 2.3 电容式电容传感器通过位移来改变电容两个极板之间的距离,即将位移量转换成电容变化量进行测量的。它具有功率小、阻抗高、动态特性好、可进行非接触测量等优点；但是电容传感器存在寄生电容和分布电容,会影响测量精度,且常用的变隙式电容传感器存在测量量程小,存在非线性误差等缺点。一般使用极距变化型电容式位移传感器和面积变化型电容式位移传感器。 2.4 电感式电感式传感器利用电磁感应将被测位移转换成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。

论传感器的现状及趋势

论传感器的现状及趋势【摘要】传感器技术是一项发展迅猛的而且备受当今世界瞩目的意向技术，是当前科学技术发展水平的标志，传感器技术与计算机科学与技术及通信技术构成了当今信息产业三大支柱。假设计算机比喻为人类大脑的延伸，那么传感器技术则是人类对五官的丰富，伴随着计算机及集成电路的不断发展，越来越多的应用到了信息捕捉技术，即传感器技术，而现状是传感器技术发展步伐略慢，甚至有人惊呼“大脑发达、五官不灵”。【关键词】传感器；质量控制；发展趋势 0 前言当前社会已经从步入到了信息社会时代，随着科技的发展和社会的进步，生活中对传感器技术的需要已经越来越多，传感器技术的发展已经在整个信息化社会进程中起到了决定性作用，对信息技术的革命，为人民生活带来历史性的革新的关键技术就是传感器技术。早在20世纪80年代，美国就提出人类社会已经进入了传感器时代，而作为现代科学技术的日本则把传感器技术列为十大技术之首；美国军方2000年举出15个项目对提高21世纪空军作战能力起到关键性因素，其中传感器技术位居第二；日本对传感器技术的研发也非常重视，传感器技术已经被日本列为最重要的六项技术之一，在20世纪90年代日本科技厅制定的90余项重大科技项目其中就有多大18项是关于传感器技术的；而早在80年代初，美国就率先成立了美国国家技术小组（BGT），以帮助美国政府领导各大公司与国家企事业部门之间的传感器技术开发工作。由此可见，传感器技术越来越受到了各国的重视，随着传感器的不断发展，势必将会为我们的生活带来越来越大的改变。 1 传感器的发展历史传感器技术的发展在国外一般有两条不同的途径，一条是以发达国家美国为首的先军后民的道路，也就是说先由国家出资研发传感器技术用于军方探测等，待技术成熟后解密用于民间用途；另一条道路则是走的商品化道路，先将研发出来的传感器技术投入到老百姓日常生活需要之中，待普及率提高后，通过用户的不断测试和实际使用，不断的更新传感器的功能，进而促进传感器技术的进一步发展，而且投资回报时间更快些，此种做法在日本非常流行。针对我国传感器技术的发展现状，评估专家一致认为：我国在传感器技术领域和其他发达国家相比，在科研成果上要落后10年，而在生产成品的技术上更是落后15年。国外传感器技术发展较快，主要有以下几方面原因：1）非常重视传感器功能材料研究：历来，我们都是根据各种功能材料来制作种种传感器，这往往限制了传感器性能进一步提高。2）重视工艺研究：传感器原理不难，也不保密，而最保密的是工艺。在国外，有不少评价“传感器”不是一般的工业产品，而是一种完美的工艺品之佳作。1995年上海同济大学的任总教授发表了“具有中

传感器技术发展现状及趋势

传感器技术发展现状及趋势桂林航天工业学院课程论文题目：传感器技术发展现状及趋势专业：工商企业管理（生产运作与质量管理）姓名：罗并学号：20190820Z00102 指导教师：陈少航 2019年 6月12日传感器技术发展现状及趋势在信息化社会，几乎没有任何一种科学技术的发展和应用能够离得开传感器和信号探测技术的支持。生活在信息时代的人们，绝大部分的日常生活与信息资源的开发，采集，传送和处理息息相关。分析当前信息与技术发展状态，21世纪的先进传感器必须具备小型化，智能化，多功能化和网络化等优良特征。为了能够与信息时代信息量激增，要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器性能指标(包括精确性，可靠性，灵敏性等)的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小，重量轻，反应快，灵敏度高以及成本低等优点。目前，几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(CAD) 的模拟式工程化设计转变，从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本，高性能的新型系统，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。智能化传感器(Smart Sensor)是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视，尤其在探测器应用领域，如分布式实时探测，网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎，产生的影响较大。，智能化传感器具有以下优点: (1)智能化传感器不但能够对信息进行处理，分析和调节，能够对所测的数值及其误差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助于一览表对非线性信号进行

学年论文-传感器技术的研究现状与发展趋势

山东工商学院学年论文题目：传感器技术的研究现状与发展趋势姓名：xxx 学号：200905xxxx 专业：电子信息工程指导老师：xxx

传感器技术的研究现状与发展趋势姓名（山东工商学院信息与电子工程学院，山东烟台 264005）摘要：传感器是高度自动化系统乃至现代尖端技术必不可少的一个关键组成部分。传感器技术是世界各国竞相发展的高新技术，也是进入21世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器技术所涉及的知识领域非常广泛，其研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。本文首先介绍了传感器的基本知识和传感器技术的发展历史。之后，综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究状况。最后，展望了现代传感器技术的发展和应用前景。关键词：传感器技术；传感器；研究现状 The Sensor Technology Current Research And Development Trend CHEN Cxxxx-xxx (School of Information and Electronic Engineering, Shandong Institute of Business and Technology, Yantai, 264005,China) Abstract:Sensor is an essential and critical component of highly automated system and cutting-edge technology. Sensor Technique is what many developed countries are competing in. It is also one of the ten top technologies with priority in the 21st century. There are a large amount of areas of knowledge involved in Sensor Technique. Meanwhile, it also has been in close relation with the advance of other fields of technologies. This paper first introduces the basic knowledge of the Sensor and the history of the Sensor Technology .Then it summarizes the main investigation on Sensor Technique of Photoelectric Sensor and Biosensor in recent years .Last,it forecasts the development and future applied fields of the modern Sensor Technology. Key words:Sensor Technique; Sensor; Current Research; trend

传感器技术发展现状及趋势

桂林航天工业学院课程论文题目：传感器技术发展现状及趋势专业：工商企业管理（生产运作与质量管理）姓名：罗并学号：20130820Z00102 指导教师：陈少航 2015年6月12日传感器技术发展现状及趋势在信息化社会，几乎没有任何一种科学技术的发展和应用能够离得开传感器和信号探测技术的支持。生活在信息时代的人们，绝大部分的日常生活与信息资源的开发，采集，传送和处理息息相关。分析当前信息与技术发展状态，21世纪的先进传感器必须具备小型化，智能化，多功能化和网络化等优良特征。为了能够与信息时代信息量激增，要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器性能指标(包括精确性，可靠性，灵敏性等)的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小，重量轻，反应快，灵敏度高以及成本低等优点。目前，几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(CAD)的模拟式工程化设计转变，从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本，高性能的新型系统，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。智能化传感器(Smart Sensor)是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视，尤其在探测器应用领域，如分布式实时探测，网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎，产生的影响较大。，智能化传感器具有以下优点: (1)智能化传感器不但能够对信息进行处理，分析和调节，能够对所测的数值及其误差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理，借助于软件滤波器滤波数字信号。此外，还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿，以改进测量精度。 (2)智能化传感器具有自诊断和自校准功能，可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时，它将发出告警信号，并根据其分析器的输入信号给出相关的诊断信息。当智能化传感器由于某些内部故障而不能正常工作时，它能够借助其内部检测链路找出异常现象或出了故障的部件。 (3)智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量，从而进一步拓宽了其探测与应用领域，

电容式传感器研究报告现状及趋势

(完整版)传感器的目前现状与发展趋势综述

传感器技术的研究现状

传感器的应用现状及发展趋势-论文2011-11-16

传感器未来发展趋势报告

压力传感器研究现状及发展趋势

未来传感器的发展趋势

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MEMS传感器的现状及发展前景

位移传感器的发展现状.doc

论传感器的现状及趋势

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