新型传感器技术及其发展趋势
电化学生物传感器技术发展趋势

电化学生物传感器技术发展趋势引言:电化学生物传感器是一种基于电化学方法来检测生物分子的传感器技术。
其具有高灵敏度、快速响应、简单操作等特点,在医疗、食品安全、环境监测等领域有着广泛的应用前景。
本文将讨论电化学生物传感器技术的发展趋势,包括纳米材料的应用、智能化和便携化的发展以及生物分子的检测范围的扩大。
一、纳米材料的应用纳米材料具备较大的比表面积、特殊的光电性质和化学性质,对电化学生物传感器的性能具有重要的影响。
纳米材料可以用作传感器的载体,实现对生物分子的高灵敏度和快速响应。
常见的纳米材料包括金纳米颗粒、碳纳米管和二维材料等。
未来,可望进一步开发新型纳米材料,并通过纳米技术提高其制备工艺,以增强电化学生物传感器的性能。
二、智能化和便携化的发展随着物联网、云计算等技术的发展,智能化和便携化成为电化学生物传感器技术的发展趋势。
智能化的电化学生物传感器能够实现数据的自动采集、分析和存储,减少了人工操作的复杂性。
便携化的电化学生物传感器可以方便地携带和使用,实现在任何时间和地点进行生物分子的检测。
未来,可预期更多智能化和便携化的电化学生物传感器问世,为人们提供更加便捷和实用的检测手段。
三、生物分子的检测范围的扩大随着生物科学的发展和人们对健康的关注度增加,人们对生物分子的检测需求越来越多样化。
电化学生物传感器技术的发展将扩大生物分子的检测范围。
目前电化学生物传感器已经应用于检测蛋白质、DNA、细胞等生物分子,未来有望扩大到检测更复杂的生物分子,如药物、代谢产物等。
此外,电化学生物传感器也有望应用于早期癌症的诊断和治疗监测等领域。
结论:电化学生物传感器技术作为一种高灵敏度、快速响应、简单操作的生物分子检测技术,具有广泛的应用前景。
未来的发展趋势将集中在纳米材料的应用、智能化和便携化的发展以及生物分子检测范围的扩大。
通过不断地研究创新和技术进步,电化学生物传感器技术有望为人们提供更加高效和精确的生物分子检测手段,为医疗、食品安全、环境监测等领域带来更大的便利和贡献。
2024年柔性传感器市场分析现状

2024年柔性传感器市场分析现状引言柔性传感器是一种新型的传感器技术,其具有柔性、薄型和轻量化等特点,因此在各个领域具有广泛的应用前景。
本文将对柔性传感器市场的现状进行分析,包括市场规模、市场发展趋势、应用领域等方面,并进一步探讨柔性传感器市场的发展前景。
市场规模目前,柔性传感器市场规模庞大且不断扩大。
根据市场研究公司对柔性传感器市场的调研数据显示,全球柔性传感器市场在过去几年中每年都保持着两位数的增长。
据预测,到2025年,全球柔性传感器市场规模将达到数十亿美元。
市场发展趋势1. IoT和智能穿戴设备的快速发展随着物联网(IoT)技术的快速发展,智能穿戴设备的普及,对柔性传感器的需求也越来越高。
柔性传感器可以与智能设备结合,帮助收集和分析各种人体指标数据,如心率、血压、体温等,为用户提供更加精准的健康管理和监测。
因此,柔性传感器在智能穿戴设备市场中有着广阔的发展空间。
2. 汽车电子设备的智能化和自动化随着汽车电子设备的智能化和自动化水平的提高,对柔性传感器的需求也在不断增加。
柔性传感器可以用于汽车座椅、方向盘、安全气囊等部件中,实现对车内环境、乘客状态等信息的实时监测和反馈。
因此,在汽车电子设备市场中,柔性传感器有着广阔的应用前景。
3. 医疗健康设备的迅速发展医疗健康设备是柔性传感器的另一个重要应用领域。
柔性传感器可以应用于生化传感、体外监测、手术辅助等方面,可以实现对人体健康状况的实时监测和数据采集。
随着人们对健康管理的日益重视,医疗健康设备市场的规模不断扩大,为柔性传感器提供了广阔的发展空间。
应用领域1. 体感交互柔性传感器在体感交互领域有着广泛的应用。
通过与人体接触,柔性传感器可以实时感知和记录人体的姿势、动作、力度等信息,为虚拟现实、增强现实等交互方式提供更加精确和自然的输入。
目前,柔性传感器在游戏、体育训练、人机交互等领域已经得到了广泛的应用。
2. 智能电子皮肤柔性传感器作为智能电子皮肤的关键组成部分,可以实现对物体的触摸、压力、温度等信息进行感知和反馈。
深度学习与传感器技术的融合与发展趋势

深度学习与传感器技术的融合与发展趋势近年来,深度学习和传感器技术都在各自领域取得了突破性的进展。
深度学习在计算机视觉、自然语言处理等领域显示出强大的能力,而传感器技术则在物联网、智能制造等领域得到广泛应用。
这两者的结合,将为人工智能和物联网领域带来巨大的潜力和机遇。
本文将探讨深度学习与传感器技术的融合与发展趋势。
一、深度学习技术在传感器数据处理中的应用深度学习技术以其出色的特征提取能力和强大的模式识别能力,为传感器数据处理提供了新的思路和方法。
传感器通常能够采集到大量的数据,包括图像、声音、温度等各种信号。
传统的数据处理方法往往需要手动提取特征,并且对噪声和变化较为敏感。
而深度学习技术可以自动学习特征,并通过大规模数据训练,提高对噪声和变化的鲁棒性。
以图像数据为例,在传感器捕获的图像中,往往包含了大量的背景信息和干扰因素。
传统的图像处理方法往往需要进行边缘检测、滤波等预处理步骤,以去除噪声和不相关的信息。
而利用深度学习技术,可以通过端到端的训练,直接从原始图像中提取出目标物体的特征。
深度学习网络通过多层神经元构建复杂的特征表示,从而达到更精确的图像识别效果。
此外,深度学习技术还可以应用于传感器数据的预测和分析。
传感器数据往往具有时序性和相关性,可以通过利用深度学习网络的循环结构,建立时序模型进行数据预测。
同时,深度学习技术还可以应用于传感器数据的聚类和异常检测,发现数据中的规律和异常情况,为工程师和决策者提供更准确的信息。
二、传感器技术在深度学习应用中的作用传感器技术在深度学习应用中起到了关键的作用。
深度学习网络需要大量的数据进行训练,而传感器可以为深度学习提供数据源。
例如,传感器可以用于采集图像、声音等输入信号,并将其转换成数字化的数据供深度学习网络使用。
同时,传感器技术还可以帮助深度学习网络获取更高质量的数据,减少噪声和干扰的影响。
传感器技术还可以为深度学习提供环境感知的能力。
深度学习通常需要理解和推理环境中的信息,并作出相应的决策。
传感器技术的发展趋势及应用

传感器技术的发展趋势及应用随着科技的发展,传感器技术也在发生着翻天覆地的变化。
传感器技术的发展趋势及应用也成为人们关注的焦点。
在本文中,我将介绍一些传感器技术的发展趋势及应用,并尝试探索一些未来的发展方向。
一、传感器技术的发展趋势随着科技的发展,传感器技术已经从最初的温度、压力、湿度等基础参数的监测,向多参数、高精度、微型化的方向发展。
传感器技术的发展趋势可从以下三个方面来看。
1、多种参数监测现代传感器所监测的参数已不再是单一的物理量。
智能传感器可以通过多个参数来确认物体的状态,如物体的方向、旋转速度等。
同时,多种传感器技术联合作用,构成了多参数、多维度的联合监测系统,从而实现更为精确的数据采集和处理。
2、传感器的微型化传感器的微型化是当今传感器技术发展的必然趋势。
微型化使得传感器可以更便携、更小巧、更贴近被监测的物体。
而由于技术的发展,目前已经出现了许多微型传感器。
小型传感器可以用于更广泛的应用领域,例如数据采集芯片、医疗设备等。
3、无线传输技术随着传感器技术的发展,无线传输技术也得到了广泛的应用。
通过无线传输技术,传感器所采集的数据可以直接传输到后台数据分析系统中,从而实现实时数据分析。
如今,无线传输技术的快速发展,有利于提高数据传输的速度和稳定性,使得传感器技术在物联网领域得到了广泛应用。
二、传感器技术的应用1、智能家居领域智能家居系统是目前应用传感器技术最为广泛的一个领域。
传感器技术的应用极大地改善了人们的居住环境。
通过传感器技术,智能家居系统可以感知环境的变化,自动调节室内温度、湿度等,使得生活更为舒适便捷。
2、医疗领域传感器技术在医疗设备方面的应用也越来越广泛。
Smart Care床垫传感器是一种用于监测老年人健康状况的医疗设备。
该传感器可监测老年人的睡眠质量、心跳、呼吸等参数,从而提供及时的健康状况反馈,更好地保证老年人的健康。
3、汽车领域现代汽车常常搭载了各种传感器,如安全气囊传感器、车速传感器、空气传感器等。
无线传感器网络技术的发展与趋势

无线传感器网络技术的发展与趋势随着物联网时代的到来,无线传感器网络技术(Wireless Sensor Network,WSN)已经发展成为一种极具潜力的数码化技术。
人们在生活中充分利用这种无线传感器网络技术,实现物体之间的智能互联。
本文将探讨无线传感器网络技术的发展状况,分析无线传感器网络技术的趋势,探讨该技术在未来的应用发展方向。
一、无线传感器网络的发展概况无线传感器网络技术起源于20世纪90年代,随着移动通信技术的发展,逐渐实现了无线数据传输的稳定性与安全性。
近年来,随着Internet of Things的兴起,人们开始逐渐意识到无线传感器网络在物联网领域中的价值,研究对象与方法也越来越多。
随着无线传感器网络这种技术的不断成熟,其除了协议、网络的性能等方面的优化外,现在更多的侧重于具体应用场景的开发和应用。
二、无线传感器网络技术的趋势(一)多层次核心结构当今无线传感器网络的设计越来越趋向于多层次核心结构。
这种技术可以分为4层:感知层、传输层、网络处理层和应用层。
每一层都有不同的功能和任务。
感知层负责采集目标物体的信息,而传输层将数据传输到网络处理层,网络处理层分析处理数据并传输到应用层,应用层对数据进行应用,实现物体间互联。
(二)智慧化智慧化也是现在无线传感器网络技术的发展趋势。
智慧化带来的最大优势的是:在数据处理过程中,可以运用机器学习等算法进行识别和判断。
因此,可以将人工智能和无线传感器网络结合起来,实现更加智慧化的数据处理。
(三)更安全安全性是无线传感器网络技术发展的重要方向之一。
随着数据的增加,数据传输的安全性变得至关重要。
为了解决这些问题,必须采取更好的措施来保护数据的安全,例如加密、独立认证、多因素安全等。
三、无线传感器网络技术的应用发展方向(一)智慧城市智慧城市是无线传感器网络技术大力巴推行的领域。
通过采集城市的各项数据,无线传感器网络技术可以更好的合理化城市规划和生态环境清空。
简述传感器与检测技术的发展趋势

简述传感器与检测技术的发展趋势传感器与检测技术:从传统到未来在这个信息爆炸的时代,我们每天都在接触各种各样的传感器和检测技术。
从手机的摄像头,到汽车的雷达系统,再到工厂里的自动化设备,这些技术都在默默地影响着我们的生活。
那么,这些传感器和检测技术究竟是如何发展的呢?今天,我就来跟大家聊聊这个话题。
让我们来谈谈传感器。
传感器是一种能够感知外界环境信息的装置,它可以将环境中的各种物理量(如温度、湿度、压力等)转化为电信号,以便我们进行分析和处理。
随着科技的发展,传感器的种类越来越多,功能也越来越强大。
比如,我们常用的温度传感器,它可以通过测量物体的温度来帮助我们判断其是否过热或者过冷。
而压力传感器则可以测量液体或气体的压力,从而帮助人们了解设备的运行状态。
接下来,我们来说说检测技术。
检测技术是通过对被测对象的参数进行测量和分析,以实现对被测对象特性的识别和评价。
随着人工智能技术的发展,传统的检测技术也在不断地进行创新和升级。
例如,利用机器学习算法,我们可以对大量的数据进行深度学习,从而实现对被测对象的精准检测。
还有基于云计算的远程监测技术,它可以实现对被测对象的实时监控和预警,大大提高了生产效率和安全性。
尽管这些技术给我们带来了很多便利,但我们也不能忽视它们可能带来的问题。
比如,过度依赖传感器可能会导致我们对环境的过度干预,甚至可能引发一些环境问题。
同样,过度依赖检测技术也可能会对我们的健康造成影响,比如过度依赖医疗设备可能导致医疗资源的浪费。
因此,我们需要在享受这些技术带来的便利的也要时刻保持警惕,确保我们的科技发展不会偏离正确的轨道。
总的来说,传感器与检测技术是科技进步的重要标志。
它们在我们的生活中扮演着重要的角色,帮助我们更好地理解和应对世界。
但是,我们也需要意识到,技术的发展不应该只追求速度和效率,更应该注重质量、安全和可持续性。
只有这样,我们才能在享受科技带来的好处的也能保护好我们的地球家园。
无线传感器网络的发展现状和未来趋势

无线传感器网络的发展现状和未来趋势近年来,随着科技的不断进步和物联网的快速发展,无线传感器网络成为了一个备受关注的领域。
无线传感器网络是一种由大量分散部署在一定范围内的传感器节点组成的网络,这些节点能够通过无线通信进行数据的采集和传输,从而实现对周围环境的实时监测与感知。
无线传感器网络的应用涉及农业、环境监测、智能交通、医疗保健等多个领域,对于提高生活质量和工作效率有着重要作用。
目前,无线传感器网络的发展已经取得了一定的进展。
首先,在传感器节点的设计方面,目前主要采用的是微电子技术和无线通信技术相结合的方法。
这不仅实现了传感器节点的小型化和高性能化,同时还大大降低了生产成本,提高了传感器的质量和可靠性。
其次,在网络通信技术方面,由于通信距离、带宽和能源限制等问题的存在,无线传感器网络通信的研究一直备受关注。
当前,研究者们正在致力于改善无线传感器网络的通信能力,以增强网络的鲁棒性和可靠性,并提高数据传输的速度和效率。
未来,无线传感器网络的发展趋势将会朝着以下几个方面发展。
首先,无线传感器网络将更加智能化。
随着人工智能技术的不断进步,无线传感器网络可以通过机器学习和数据分析技术对大量的感知数据进行处理和分析,从而实现对环境的智能感知和分析。
其次,无线传感器网络将更加安全可靠。
由于传感器节点广泛分布,其安全性和可靠性一直是无线传感器网络研究的热点问题。
未来,无线传感器网络将采用更加先进的加密和认证技术,提升网络的安全性和可靠性,以应对各种安全威胁和攻击。
第三,无线传感器网络将更加节能环保。
由于传感器节点的能源供应一直是限制网络寿命和性能的主要因素之一,未来的研究将着重解决能源问题,研发更加高效和环保的能源采集和管理技术。
第四,无线传感器网络将更加多样化。
随着技术的不断创新和应用需求的多样化,未来无线传感器网络的应用将会更加广泛,涉及农业、环境监测、智能交通、医疗保健等多个领域,为人们的生活和工作带来更多便利。
浅谈传感器的现状及发展趋势

目录内容摘要 (1)关键词 (1)1、微型化 (1)1.1 微型传感器研发现状 (1)1.2 微型传感器应用现状 (2)2、智能化 (2)2.1 智能化传感器的特点 (2)2.2 智能化传感器的发展与应用现状 (3)3、多功能传感器 (4)3.1 多功能传感器的执行规则和结构模式 (4)3.2 多功能传感器的研制与应用现状 (4)4、无线网络化 (6)4.1 传感器网络 (6)4.2 传感器网络研究热点问题和关键技术 (7)4.3 传感器网络的应用研究 (7)5、结束语 (8)参考文献 (8)全文共8页6407字浅谈传感器的现状以及发展趋势摘要: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,20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。
关键词:微型化;智能化;多功能1、微型化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、反应快等特点。
1.1 微型传感器研发现状目前,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。
对于微机电系统(MEMS)的研究工作始于20世纪60年代,其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科,是一个极具前景的新兴研究领域。
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新型传感器技术及其发展趋势 中文摘要 随着工业自动化的发展,传统的传感器越来越不能满足现代工业对信号检测与传输的需求,新型传感器应运而生。新型传感器包括采用新原理、新材料、新技术等开发出来的传感器,和传统的传感器相比精度更高、响应更快、可靠性更强、集成度更高、智能性更好。本文详细介绍了新型传感器的发展背景、分类、优势、发展前景及方向,还介绍了纳米传感器、智能传感器、生物传感器、微机电系统传感器等比较常见的新型传感器。 关键词:传感器、智能、集成度、精度 A new sensor technology and its development trend ABSTRACT
• With the development of industrial automation, the traditional sensor can't meet the signal detection and transmission requirements of modern industrial anymore.Then new sensors arises. The new sensors depends on new principles, new materials and new technology. compared with the traditional sensor, the new ones have higher precision, faster repercussion , better intelligent ,higher reliability and integration. This article introduces the background of the development of new sensors, the classification, the advantages ,the development prospect and direction. It introduces the nanometer sensor, intelligent sensor, biological sensors, mems sensor and some more common new sensors.
Keywords: sensors, intelligence, integration, precision 前言 随着社会的发展,工业的进步,传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中,传感器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,而现代们学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。随着科技的发展,传感器也在不断的更新发展。传统的传感器技术在精度、灵敏性、集成度、可靠性等方面已经逐渐不能满足要求。在这种工业背景下,新型传感器应运而生。 1 新型传感器的分类 所谓新型传感器,大致应包括:采用新原理、填补传感器空白、仿生传感器等诸方面。它们之间是互相联系的。关于传感器的分类,学术界目前还没有统一的分类方法,这里我们暂且从运用原理上面把传感器分为物理传感器、化学传感器,从这两个个方面阐述传感器发展的一些新方向和趋势。大多数传感器是以物理原理为基础运作的,而且物理传感器发展较早,技术成熟,所以相对于物理传感器,化学传感器可以称为新型传感器。 1.1物理传感器 传统物理传感器按其采用的制造原理主要分为物理型传感和结构型传感器。结构型传感器是利用物理学中场的定律为基本原理构成的,包括力场的运动定律、电磁场定律等等。物理型传感器是利用物质的基本定律构成的,如弹簧的弹性定律,电阻的欧姆定律等。由此新型物理传感器的开发可以从两个方面入手: ① 采用新原理、利用物理学中新发现的定律、规律 这是从结构型传感器的角度开发新型传感器。结构型传感器虽属早期开发的产品,但近年来由于新材料、新原理、新工艺的相继应用,在精确度、可靠性、稳定性、灵敏度等方面也有了很大的提高。目前结构型传感器在工业自动化、过程检测与其它等方面仍占有相当大的比重。 ② 采用新材料、新工艺 这是从物理型传感器的角度开发新型传感器。物性型传感器具有不少诱人的优点,加之过去发展也不够,现在世界各国都在物性型传感器方面投入大量人力、物力加强研究,从而使它成为一个值得注意的发展动向。 2.2 化学传感器 2.2.1化学传感器的概念 化学传感器(chemical sensor)是指那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器,被测信号量的微小变化也将转换成电信号。对比于人的感觉器官,化学传感器大体对应于人的嗅觉和味觉器官。典型的化学传感器有气敏、离子敏、湿敏、固体电解质传感器、生物传感器等。主要利用的是被检测物质与敏感物质的化学反应之后的一些现象或者检测反应生成物。 2.2.2化学传感器的前景 化学传感器的机理比较复杂,发展的较晚,对它的了解还不很透彻,工艺也不太成熟,所以导致化学传感器技术问题较多,例如可靠性问题,规模生产的可能性,价格问题等。然而化学传感器在人类环境保护、以及国民经济各领域中的应用,已经越来越显示出其重要性。所以化学传感器具有远大的发展前途。如果能解决上述难题,化学传感器的应用将会有巨大增长 2 几种新型传感器 下面列举几种类型的新型传感器,并分别加以介绍其特点及发展趋势。 ① 智能传感器 ② 微机电系统传感器 ③ 纳米传感器 ④ 生物传感器 2.1 智能传感器 智能传感器,就是带微处理器、兼有信息检测和信息处理功能的传感器。智能传感器的最大特点就是将传感器检测信息的功能与微处理器的信息处理功能有机地融合在一起。从一定意义上讲,它具有类似于人工智能的作用。例如对于压力传感器,传统的压力传感器只检测压力并将检测值传输给执行机构,而智能压力传感器不光能检测压力,还可以将检测到的压力与设定的某些压力值相比较从而做出相应的反应以促使执行机构执行相应的任务,智能程度大大提高。 智能传感器的功能: ①复合敏感功能:传统传感器只能测定单一的变量,如压力传感器只能测定压力,流量传感器只能测定流量。而智能传感器能够同时测量声、光、电、热、力、化学等多个物理和化学量,给出比较全面反映物质运动规律的信息。如美国加利弗尼亚大学研制的复合液体传感器,可同时测量介质的温度、流速、压力和密度。美国EG&GICSensors公司研制的复合力学传感器,可同时测量物体某一点的三维振动加速度、速度、位移,等等。 ②自补偿和计算功能:多年来从事传感器研制的工程技术人员一直为传感器的温度漂移和输出非线性作大量的补偿工作,但都没有从根本上解决问题。而智能传感器的自补偿和计算功能为传感器的温度漂移和非线性补偿开辟了新的道路。这样,放宽传感器加工精密度要求,只要能保证传感器的重复性好,利用微 处理器对测试的信号通过软件计算,采用多次拟合和差值计算方法对温度漂移和非线性进行补偿,从而能获得较精确的结果。 ③自检、自校、自诊断功能:普通传感器需要定期检验和标定,以保证它在正常使用时足够的准确度,这些工作一般要求将传感器从使用现场拆卸送到实验室或检验部门进行。这样传感器出现异常情况将不能及时得到检查和维护。采用智能传感器情况则大有改观,首先自诊断功能在电源接通时进行自检,诊断测试以确定组件有无故障。其次根据使用时间可以在线进行校正,并进行自动调零、自动调平衡、自动校准,某些智能传感器还能自标定功能。 ④具有数据存储、逻辑判断和信息处理功能:随着全智能集散控制系统(Smart Distributed System)的飞速发展,对智能单元要求具备通信功能,用通信网络以数字形式进行双向通信,这也是智能传感器关键标志之一。智能传感器能对被测量进行信号调理或信号处理。只要传感器的重复性好,就可以实现包括对信号进行预处理、线性化,或对温度、静压力等参数进行自动补偿等功能。智能传感器通过测试数据传输或接收指令来实现各项功能。如增益的设置、补偿参数的设置、内检参数设置、测试数据输出等。 ⑤智能传感器的集成化:由于大规模集成电路的发展使得传感器与相应的电路都集成到同一芯片上,而这种具有某些智能功能的传感器叫作集成智能传感器。集成智能传感器的功能有三个方面的优点:较高信噪比;改善零漂、温漂、频响等性能;信号规一化处理。 2.2 微机电系统传感器 微机电系统(Microelectro Mechanical Systems,简称MEMS)是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、医学、生物学等多种学科,具有广泛的应用前景。其中,微传感器占有很大的比例。 2.2.1 微机电系统传感器的特点 微传感器采用微电子和微机械加工技术,与传统的传感器相比具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、易于集成、可以批量化生产的特点。同时在微米量级的尺寸也使得其可以实现某些传统传感器不能实现的功能。 2.2.2 微机电系统传感器的前景 利用MEMS技术加工的微结构传感器具有微型化、阵列化、可集成化、智能化、成本低、功耗低、高可靠性、易于生产、多点检测、复合敏感等一系列优点,受到世界各国的重视。但是目前还有许多技术问题,如灵敏度低、工作温区窄、精度不高等。随着科技的不断进步,可以肯定采用MEMS技术制作的微传感器在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。 2.3 纳米传感器 2.3.1纳米技术的特殊性 纳米技术主要是针对尺度为1nm~100nm之间的分子世界的一门技术。该尺寸处在原子、分子为代表的微观世界和宏观物体交界的过渡区域,基于此尺寸的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统,因此有着独特的化学性质和物理性质,如表面效应、微尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等,呈现出常规材料不具备的优越性能。 2.3.2纳米传感器的发展 纳米技术和生物技术是21世纪的两大领先技术,在这两者之间存在着许多技术交叉,其中,纳米生物传感技术将有望成为新兴产业。纳米传感器(Nano Senser)在航天、机械、仪器仪表、汽车制造、油气勘探、电子工程及医疗器械行业都有广泛用途。而将它用在医学检验设备上,检验设备的诊断效率会远远超过采用传统传感器的设备。纳米技术引入生物传感器领域后,提高了生物传感器的灵敏度和其它性能,并促发了新型的生物传感器。因为具有了亚微米尺寸的换能器、探针或者纳米微系统,生物传感器的各种性能大幅提高。 2.3.3纳米传感器的未来 纳米技术将是未来发展新型结构与功能仿生传感器的研究重点与热点。可以预见,基于纳米技术与仿生学原理开发的新一代纳米仿生传感器,将大大丰富人类的物质世界,使人们的生活更加便利、舒适与安全。 2.4生物传感器 2.4.1生物传感器的概念 生物传感器是一类特殊的传感器,它以生物活性单元(如酶、抗体、核酸、细胞等)作为生物敏感单元,对目标测物具有高度选择性的检测器。生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术,在国民经济的各个部门如食品、制药、化工、临床检验、生物医学、环境监测、工业控制以及生物技术、生物芯片等方面有广泛的应用前景。 2.4.2生物传感器的特点 生物传感器具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、在复杂的体系中进行在线连续监测,特别是它的高度自动化、微型化与集成化的特点,成为是介于信息和生物技术之间的新增长点,也使其在近几十年获得蓬勃而迅速的发展。 2.4.3生物传感器的应用 韩国科学家研究南美的大力士甲虫,基于甲虫的皮肤再造一个纳米结构,发明出了可以根据湿度改变颜色并且不需要电力、可以永久使用的仿生湿度传感器。美国科学家设计了一种新型仿生手,可以让截肢患者恢复触觉。这些都是仿生学在实践中的极好应用。 2.4.4仿生传感器的设计理念 仿生传感器的设计理念主要涵盖两大方面:一是敏感机制的仿生,包括敏感