传感器专用表

传感器和仪表元器件的现状问题与发展重点2006年12月22日 13:43 来源：中国机经网 传感器和仪表元器件是仪器仪表与自动化系统最基础元器件之一。传感器和仪表元器件具有服务面广、品种繁多、需求量大等特点，其技术水平和产品质量的提高，将为我国制造业信息化奠定基础。 现状与问题 我国传感器和仪器仪表的技术和产品，经过发展，有了较大的提高。全国已经有1600多家企事业单位从事传感器和仪表元器件的研制、开发、生产。但与国外相比，我国传感器和仪表元器件的产品品种和质量水平，尚不能满足国内市场的需求，总体水平还处于国外上世纪90年代初期的水平。存在的主要问题有： （1）科技创新差，核心制造技术严重滞后于国外，拥有自主知识产权的产品少，品种不全，产品技术水平与国外相差15年左右。 （2）投资强度偏低，科研设备和生产工艺装备落后，成果水平低，产品质量差。 （3）科技与生产脱节，影响科研成果的转化，综合实力较低，产业发展后劲不足。 战略目标 到2020年，传感器及仪表元件领域应争取实现三大战略目标： 以工业控制、汽车、通讯、环保为重点服务领域，以传感器、弹性元件、光学元件、专用电路为重点对象，发展具有自主知识产权的原创性技术和产品； 以MEMS工艺为基础，以集成化、智能化和网络化技术为依托，加强制造工艺和新型传感器和仪表元器件的开发，使主导产品达到和接近国外同类产品的先进水平； 以增加品种、提高质量和经济效益为主要目标，加速产业化，使国产传感器和仪表元器件的品种占有率达到70%~80%，高档产品达60%以上。 发展重点 传感器技术 （1）MEMS工艺和新一代固态传感器微结构制造工艺：深反应离子刻蚀（DRIE）工艺或IGP工艺；封装工艺：如常温键合倒装焊接、无应力微薄结构封装、多芯片组装工艺；新型传感器：如用微硅电容传感器、微硅质量流量传感器、航空航天用动态传感器、微传感器，汽车专用压力、加速度传感器，环保用微化学传感器等。 （2）集成工艺和多变量复合传感器微结构集成制造工艺； 工业控制用多变量复合传感器，如：压力、静压、温度三变量传感器、气压、风力、温度、湿度四变量传感器，微硅复合应变压力传感器，陈列传感器。 （3）智能化技术与智能传感器信号有线或无线探测、变换处理、逻辑判断、功能计算、双向通讯、自诊断等智能化技术；智能多变量传感器，智能电量传感器和各种智能传感器、变送器。 （4）网络化技术和网络化传感器，使传感器具有工业化标准接口和协议功能。 （1）弹性元件开发和完善新型成型工艺：电沉积成型工艺，焊接成型工艺；重点开发航空、航天用的低刚度、大位移、长寿命的微小型精密波纹管，高温高压阀用波纹管；研制波纹管高效成型工艺设备和性能检测仪器。 （2）光学元件开发先进工艺：非球面光学元件设计、制造技术、光学多层测射镀膜技术和新型离子辅助镀膜技术。 开发光纤通讯和数字成像用新型光学元件。如：微型变密度滤光片、超窄带滤光片，微透镜阵列、大面积偏振元件、非球面玻-塑混合透镜。 （3）专用电路提高专用电路集成度和个性化服务的设计技术和制造工艺； 应用软件固化技术，开发适合智能化、网络化传感器和仪表的信号变换、补偿、线性化、通讯、网络接口等专用电路

传感器的定义 传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。传感器是传感系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。 传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源。 无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能，传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，它将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。 传感器原理结构 在一段特制的弹性轴上粘贴上专用的测扭应片并组成变桥，即为基础扭矩传感器；在轴上固定着：(1)能源环形变压器的次级线圈，(2)信号环形变压器初级线圈，(3)轴上印刷电路板，电路板上包含整流稳定电源、仪表放大电路、V/F变换电路及信号输出电路。在传感器的外壳上固定着： （1）激磁电路，(2)能源环形变压器的初级线圈(输入)，(3) 信号环形变压器次级线圈(输出)，(4)信号处理电路 工作过程 向传感器提供±15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V的直流电源，该电源做运算放大器AD822的工作电源；由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.5v±1v的强信号，再通过V/F转换器LM131变换成频率信号，通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动--静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。 传感器分类 倾角传感器 倾角传感器在军事、航天航空、工业自动化、工程机械、铁路机车、消费电子、海洋船舶等领域得到广泛运用。辉格公司为国内用户提供全球最全面、最专业的产品方案和服务。提供超过500种规格的伺服型、电解质型、电容型、电感型、光纤型等原理的倾角传感器。 加速度传感器(线和角加速度) 分低频高精度力平衡伺服型、低频低成本热对流型和中高频电容式加速度位移传感器。总频响范围从DC至3000Hz。应用领域包括汽车运动控制、汽车测试、家电、游戏产品、办公自动化、GPS、PDA、手机、震动检测、建筑仪器以及实验设备等。 红外温度传感器 广泛应用于家用电器(微波炉、空调、油烟机、吹风机、烤面包机、电磁炉、炒锅、暖风机等)、医用/家用体温计、办公自动化、便携式非接触红外[url=http://www.cgxk163.com]温度传感器[/url]、工业现场温度测量仪器以及电力自动化等。不仅能提供传感器、模块或完整的测温仪器，还能根据用户需要提供包括光学透镜、ASIC、算法等一揽子解决方案。 想了解更多信息吗，请访问辉格科技网 传感器的应用传感器的应用领域涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品和专用设备等。 ① 专用设备 专用设备主要包括医疗、环保、气象等领域应用的专业电子设备。目前医疗领域是传感器销售量巨大、利润可观的新兴市场，该领域要求传感器件向小型化、低成本和高可靠性方向发展。 ② 工业自动化 工业领域应用的传感器，如工艺控制、工业机械以及传统的；各种测量工艺变量(如温度、液位、压力、流量等)的；测量电子特性(电流、电压等)和物理量(运动、速度、负载以及强度)的，以及传统的接近/定位传感器发展迅速。 ③ 通信电子产品 手机产量的大幅增长及手机新功能的不断增加给传感器市场带来机遇与挑战，彩屏手机和摄像手机市场份额不断上升增加了传感器在该领域的应用比例。此外，应用于集团电话和无绳电话的超声波传感器、用于磁存储介质的磁场传感器等都将出现强势增长。 ⑤ 汽车工业 现代高级轿车的电子化控制系统水平的关键就在于采用压力传感器的数量和水平，目前一辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达二百余只，种类通常达30余种，多则达百种。

热电传感器是常用传感器之一 热电传感器是一种将温度转换成电量的装置，包括电阻式温度传感器、热电偶传感器、集成温度传感器等。 电阻式温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化的原理进行测温的。电阻式温度传感器分为金属热电阻和半导体热电阻两大类，一般把金属热电阻称为热电阻，而把半导体热电阻称为热敏电阻。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻，铂热电阻的特点是梢度高，性能稳定，工业上广泛应用铂热电阻进行一200^-+850℃范围的温度侧量，还作为复现国际温标的标准仪器;铜热电阻的电阻沮度系数高.线性度好，且价格便宜，应用于一些侧量精度要求不高且温度较低的场合，其侧温范围为一50-+1501C，但由于铜易氧化，热惯性大，不适宜在腐蚀性介质中或高温下工作.热敏电阻的电阻温度系数大，灵敏度高，尺寸小，响应速度快，电阻值范围大((0. 1^-100kS1)，使用方便，但温度特性为非线性.互换性差，测温范围小(一般在一50-200). 热电偶传感器是工程上应用最广泛的温度传感器。它构造简单.使用方便，具有较高的准确度、稳定性及复现性，温度测量范围宽(-200^-+3500'C )，动态性能好，在温度测最中占有重要的地位。 集成温度传感器是利用晶体管PN结的电流电压特性与温度的关系.把感温PN结及有关电子线路集成在一个小硅片上.构成一个专用集成电路芯片。它具有体积小、反应快、线性好、价格低等优点，但受耐热性能和特性范围的限制，只能用来测150℃以下的温度。如AD590是应用最广泛的一种集成温度传感器.它具有内部放大电路，再配上相应的外电路，可方便地构成各种应用电路.来源——中国仪器仪表网