㈠ 汽車感測器的發展歷史
在20世紀60年代,汽車上僅有機油壓力感測器、油量感測器和水溫感測器,它們與儀表或指示燈連接。
進入70年代後,為了治理排放,又增加了一些感測器來幫助控制汽車的動力系統,因為同期出現的催化轉換器、電子點火和燃油噴射裝置需要這些感測器來維持一定的空燃比以控制排放。80年代,防抱死制動裝置和氣囊提高了汽車安全性。
今天,感測器有用來測定各種流體溫度和壓力(如進氣溫度、氣道壓力、冷卻水溫和燃油噴射壓力等)的感測器;有用來確定各部分速度和位置的感測器(如車速、節氣門開度、凸輪軸、曲軸、變速器的角度和速度、排氣再循環閥(EGR)的位置等);還有用於測量發動機負荷、爆震、斷火及廢氣中含氧量的感測器;確定座椅位置的感測器;在防抱死制動系統和懸架控制裝置中測定車輪轉速、路面高差和輪胎氣壓的感測器;保護前排乘員的氣囊,不僅需要較多的碰撞感測器和加速度感測器。面對製造商提供的側量、頂置式氣囊以及更精巧的側置頭部氣囊,還要增加感測器。隨著研究人員用防撞感測器(測距雷達或其他測距感測器)來判斷和控制汽車的側向加速度、每個車輪的瞬時速度及所需的轉矩,使制動系統成為汽車穩定性控制系統的一個組成部分。
老式的油壓感測器和水溫感測器是彼此獨立的,由於有著明確的最大值或最小值的限定,其中一些感測器的實際作用就相當於開關。隨著感測器向電子化和數字化方向發展,它們的輸出值將得到更多的相關利用。
㈡ 生物感測器的歷史沿革
1967年S.J.烏普迪克等制出了第一個生物感測器葡萄糖感測器。將葡萄糖氧化碰唯酶包含在聚丙烯醯胺膠體中加以固化,再將此膠體膜固定在隔膜氧電極的尖端上,便製成了葡萄糖感測器。當改用其他的酶或微生物等固化膜,便可製得檢測其對應物的其他感測器。固定感受膜的方法有直接化學結合法;高分子載體法;高分子膜結合法。現已發展了第二代生物感測器(微生物、免疫、酶免疫和細胞器感測器),研製和開發第三代生物感測器,將系統生物技術和電子技術結合起來的場效應生物感測器,90年代開啟了微流控技術,生物感測器的微流控晶元集成為葯物篩選與基因診斷等提供了新的技術前景。由於酶膜、線粒體電子傳遞系統粒子膜、微生物膜、抗原膜、抗體膜對生蠢仿物物質的分子結構具有選擇性識別功能,只對特定反應起催化活化作用,因此生物感測器具有非常高的選擇性。缺點是生物固化膜不穩定。生物感測器涉及的是生物物質,主要用於臨床診斷檢查、治療時實施監控、發酵工業、食品工業、環境和機器人等方面。
生物感測器是用生物活性材料(酶、蛋白質、DNA、抗體、抗原、生物膜等)與物理化學換能器有機結合的一門交叉學科,是發展生物技術必不可少的一種先進的檢測方法與監控方法,也是物質分子水平的快速、微量分析方法。在未來21世紀知識經濟發展中,生物感測器技術必將是介於信息和生物技術之間的新增長點,在國民經濟中的臨床診斷、工業控制、食品和葯物分析(包括生笑檔培物葯物研究開發)、環境保護以及生物技術、生物晶元等研究中有著廣泛的應用前景。
㈢ 感測器的發展史
哈哈,這個問題太難說了,因為感測器太小了,不像計算機這么大型復雜的東西,那樣的話人們會就清楚的記錄它的歷史了,感測器太簡單了,你說一個溫度計叫不叫感測器,一個稱叫不叫感測器?我認為它們都屬於感測器,說一下開發最早的溫度感測器吧.
溫度感測器是最早開發,應用最廣的一類感測器。根據美國儀器學會的調查,1990年,溫度感測器的市場份額大大超過了其他的感測器。從17世紀初伽利略發明溫度計開始,人們開始利用溫度進行測量。真正把溫度變成電信號的感測器是1821年由德國物理學家賽貝發明的,這就是後來的熱電偶感測器。五十年以後,另一位德物羨橘國人西門子發明了鉑電阻溫度計。在半導體技術的支持下,本世紀相繼開發了半導體派簡熱電偶感測器、PN結溫度感測器和集成溫度傳罩團感器。與之相應,根據波與物質的相互作用規律,相繼開發了聲學溫度感測器、紅外感測器和微波感測器。
㈣ 濕度感測器的發展史
最早的濕度檢測法是達芬奇用羊毛或人頭發製成的毛發濕度計。這種機械式濕度檢測儀曾在測濕歷史上發揮重大作用。但是隨著電子技術的發展, 人們開始對電子濕度感測器進行研究。1939年, 頓蒙利用材料的電氣特性研製出世界上第一個濕度感測器頓蒙濕度感測器是利用電解質例如製成的。根據電阻值的變化可以檢測相對濕度。但是, 這種感測器的檢測范圍太小, 要想測量較寬的濕度變化必須使用多個特性不同的感測器。同時進入測濕市場的還有利用聚合物薄膜或碳膜吸濕膨脹原理製作的濕度感測器。然而, 這些感測器都不能批量生產, 因為它們的製作過程需要大量的人工技巧後來, 人們又開始研究如何用半導體製造濕度感測器, 於是研製出若干種以陶瓷金屬氧化物為主要材料的濕度感測器。測試了用含金屬氧化物的厚膜硅或膠體塗印的感測器。此外, 還通過減小膠體電阻的辦法提高響應速度。陶瓷濕度感測器會由於吸水、界面捕獲現象和環境中, 分子等因素而使性能變壞。為防止這種情況, 又研製出能耐受定時加熱清洗的感測器元件。後來,又由於維護困難, 而引入了非加熱型感測器。通過特定的化學處理和老化處理可抑制特性的變化
㈤ 感測器的發展中,無線感測器網路的發展分為哪些階段
無線感測器
無線感測器的組成模塊封裝在一個外殼內,在工作時它將由電池或振動發電機提供電源,構成無線感測器網路節點。它可以採集設備的數字信號通過無線感測器網路傳輸到監控中心的無線網關,直接送入計算機,進行分析處理。如果需要,無線感測器也可以實時傳輸採集的整個時間歷程信號。
發展歷程
早在上世紀70年代,就出現了將傳統感測器採用點對點傳輸、連接感測控制器而構成感測器網路雛形,絕衫我們把它歸之為第一代感測器網路。隨著相關學科的的不斷發展和進步,感測器網路同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力,並通過與感測控制器的相聯,組成了有信息綜合和處理能力的感測器網路,這是第二代感測器網路。而從上世紀末開始,現場匯流排技術開始應用於感測器網路,人們用其組建智能化感測器網路,大量多功能感測器被運用,並使用無線技術連接CONTROLENGINEERING China版權所有,無線感測器網路逐漸形成。
無線感測器網路是新一代的感測器網路,具有非常廣泛的應用前景,其發展和應用,將會給人類的生活和生產的各個領域帶來深遠影響。發達國家如美國,非常重數宏游視無線感測器網路的發展CONTROLENGINEERING China版權所有,IEEE正在努力推進無線感測器網路的應用和發展,波士頓大學(BostonUnversity)還於最近創辦了感測器網路協會(Sensor Network Consortium),期望能促進感測器聯網技術開發。除了波士頓大學,該協會還包括BP、霍尼韋爾(Honeywell)、Inetco Systems、Invensys、L-3Communications、Millennial Net、Radianse、Sensicast Systems及Textron Systems。美國的《技術評論》雜志在論述未來新興十大技術時,更是將無線感測器網路列為第一項未來新興技術,《商業周刊》預測的未來四大新技術中,無線感測器網路也列入其中。可以預計,無線感測器網路的廣泛是一種必然趨勢,它的出現將會給人類社會帶來極大的變革。
應用現狀
雖然無線感測器網路的大規模商業應用CONTROLENGINEERING China版權所有,由於技術等方面的制約還有待時日,但是最近幾年,隨著計算成本的下降以及微處理器體積越來越小,已經為數不少的無線感測器網路開始投入使用。目前無線感測器網路的應用主要集中在以下領域:
1 環境的監測和保護
隨著人們對於環境問題的關注程度越來越高,需要採集的環境數據也越來越多,無線感測器網路的出現為隨機性的研究數據獲取提供了便利,並且還可以避免傳統數據收集方式給環境帶來的侵入式破壞。比如,英薯銷特爾研究實驗室研究人員曾經將32個小型感測器連進互聯網,以讀出緬因州"大鴨島"上的氣候,用來評價一種海燕巢的條件。無線感測器網路還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移,研究環境變化對農作物的影響,監測海洋、大氣和土壤的成分等。此外,它也可以應用在精細農業中控制工程網版權所有,來監測農作物中的害蟲、土壤的酸鹼度和施肥狀況等。
2 醫療護理
無線感測器網路在醫療研究、護理領域也可以大展身手。
㈥ 誰知道壓力感測器的發展歷史及其原理
壓力感測器是工業設備中常見的儀器儀表,在石油、化工、電、鋼鐵、輕工等工作的壓力測量及現場控制中運用非常廣泛,是控制工業進程和壓力改動的重要原件。壓力感測器直接與被測介質相接觸的現場表面,常常在高溫低溫腐蝕振動沖擊等環境中工作。
1、早期的壓力感測器由於採用大位移式工作原理,因此精度低且粗笨,比如曾大量生產的水銀浮子式差壓計及膜盒式差壓感測器。
2、20世紀中期出現了精度稍高的力平衡式差壓感測器,反應力小,規劃凌亂,可靠性、穩定性和抗震性均較差。
3、20世紀70年代中期,跟著新工藝、新材料、新技術的出現,尤其是電子技術的迅猛展開出現體積細巧、規劃簡略的位移式壓力感測器。
4、90年代科學技術迅猛展開,這些感測器測量精度而且逐漸向智能化展開數字信號傳輸更有利於數據搜集,壓力感測器開至今已有電容式感測器、渙散硅壓阻式感測器、差動電感式感測器和陶瓷電容式感測器等不一樣類型。
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壓力變送器感受壓力的電器元件一般為電阻應變片,電阻應變片是一種將被測件上的壓力轉換成為一種電信號的敏感器件。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的黏合劑緊密地粘合在產生力學應變基體上,當基體受力發生應力變化時,電阻應變片也一起產生形變,使應變片的阻值發生改變,從而使加在電阻上的電壓發生變化。
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㈦ 磁感測器的發展歷程
磁感測器的發展,在本世紀70~80 年代形成高潮。90 年代是已發展起來的這些磁感測器的成熟和完善的時期。
(1) 集成電路技術的應用。將硅集成電路技術用於磁感測器,開始於1967 年。Honeywell 公司Mi2croswitch 分部的科技人員將Si 霍爾片和它的訊號處理電路集成到一個單晶元上,製成了開關電路,首開了單片集成磁感測器之先河。已經出現了磁敏電阻電路、巨磁阻電路等許多種功能性的集成磁感測器。
(2) InSb 薄膜技術的開發成功,使InSb 霍爾元件產量大增,成本大幅度下降。最先運用這種技術獲得成功的日本旭化成電子公司,如今可年產5 億只以上。
(3) 強磁性合金薄膜。1975 年面市的強磁合金薄膜磁敏電阻器利用的是強磁合金薄膜中的磁敏電阻各向異性效應。在與薄膜表面平行的磁場作用下,以坡莫合金為代表的強磁性合金薄膜的電阻率呈現出2 [%]~5 [%]的變化。利用這種效應已製成三端、四端磁阻器件。四端磁阻橋已大量用於磁編碼器中,用來檢測和控制電機的轉速。此外,還作成了磁阻磁強計、磁阻讀頭以及二維、三維磁阻器件等。它們可檢測10 - 10~10 - 2 T 的弱磁場,靈敏度高、溫度穩定性好, 將成為弱磁場感測和檢測的重要器件。
(4) 巨磁電阻多層膜。由不同金屬、不同層數和層間材料的不同組合,可以製成不同的機制的巨磁電阻(giant magneto - resistance) 磁感測器。它們呈現出的隨磁場而變化的電阻率,比單層的各向異性磁敏電阻器的要高出幾倍,正受到研製高密度記錄磁碟讀出頭的科技人員的極大關注,已見有5 G位元組的自旋閥頭的設計分析的報導。
(5) 各種不同成分和比例的非晶合金材料的採用,及其各種處理工藝的引入,給磁感測器的研製注入了新的活力,已研製和生產出了雙芯多諧振盪橋磁感測器、非晶力矩感測器、壓力感測器、熱磁感測器、非晶大巴克豪森效應磁感測器等[4 ] 。發現的巨磁感應效應(giant magneto inctive effect) 和巨磁阻抗效應(giant magneto - impedance effect) ,比巨磁電阻的響應靈敏度高一個量級,可能做成磁頭,成為高密度磁碟讀頭的有力競爭者。利用非晶合金的高導磁率特性和可做成細絲的機械特性,將它們用於磁通門和威根德等器件中,取代坡莫合金芯,使器件性能得到大大的改善。(6) Ⅲ- Ⅴ族半導體異質結構材料。例如,在InP 襯底上用分子束外延技術生長In0. 52Al0. 48As/In0. 8Ga0. 2As ,形成假晶結構,產生二維電子氣層,其層厚是分子級的,這種材料的能帶結構發生改變。用這種材料來製作霍爾元件,其靈敏度高於市售的
InSb 和GaAs 元件,在296 K時為22. 5 V/ T ,靈敏度的溫度系數也有大的改善,用恆定電流驅動時,為-0. 0084 [%]/ K。用這種材料,除可製造霍爾器件外,還可用以製造磁敏場效應管、磁敏電阻器等。在國外,由於磁感測器已逐漸被廣泛而大量地使用 。
(6)磁隧道結。早在1975年,Julliere就在Co/Ge/Fe磁性隧道結(MagneticTunnelJunctions,MTJs)(註:MTJs的一般結構為鐵磁層/非磁絕緣層/鐵磁層(FM/I/FM)的三明治結構)中觀察到了TMR效應 。MTJs中兩鐵磁層間不存在或基本不存在層間耦合,只需要一個很小的外磁場即可將其中一個鐵磁層的磁化方向反向,從而實現隧穿電阻的巨大變化,故MTJs較金屬多層膜具有高得多的磁場靈敏度。同時,MTJs這種結構本身電阻率很高、能耗小、性能穩定。因此,MTJs無論是作為讀出磁頭、各類感測器,還是作為磁隨機存儲器(MRAM),都具有無與倫比的優點,其應用前景十分看好,引起世界各研究小組的高度重視 。
㈧ 感測器的發展歷史
感測器的發展歷程大體可以分為以下三個階段:
第一階段:結構型感測器
主要利用結構參量變化來感受和轉化信號。例如:電阻應變式感測器,它是利用金屬材料發生彈性形變時電阻的變化來轉化電信號的。
第二階段:固體感測器
由70年代開始發展起來,這種感測器由半導體、電介質、磁性材料等固體元件構成,是利用材料某些特性製成的。例如:利用熱電效應、霍爾效應、光敏效應,分別製成熱電偶感測器、霍爾感測器、光敏感測器等。
70年代後期,隨著集成技術、分子合成技術、微電子技術及計算機技術的發展,出現集成感測器。集成感測器包括2種類型:感測器本身的集成化和感測器與後續電路的集成化。例如:電荷藕合器件,集成溫度感測器AD590集成霍爾感測器UGN3501等。這類感測器主要具有成本低、可靠性高性能好、介面靈活等特點集成感測器發展非常迅速,現已佔感測器市場的2/3左右,它正向著低價格、多功能和系列化方向發展。
第三階段:智能感測器
由80年代發展起來的,所謂智能感測器是指其對外界信息具有一定檢測、自診斷、數據處理以及自適應能力,是微型計算機技術與檢測技術相結合的產物。80年代智能化測量主要以微處理器為核心,把感測器信號調節電路微計算機、存貯器及介面集成到一塊晶元上,使感測器具有一定的人工智慧。
90年代智能化測量技術有了進一步的提高,在感測器一級水平實現智能化,使其具有自診斷功能、記憶功能、多參量測量功能以及聯網通信功能等。
(8)感測器的發展歷史至今多少年擴展閱讀:
感測器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,並能將感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
感測器廣泛應用於社會發展及人類生活的各個領域,如工業自動化、農業現代化、航天技術、軍事工程、機器人技術、資源開發、海洋探測、環境監測、安全保衛、醫療診斷、交通運輸、家用電器等。
感測器的特點包括:微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網路化,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繫統技術基礎上的,已成功應用在硅器件上做成硅壓力感測器。
通常據其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。
㈨ 感光元件的發展歷史
感光元件的發展(CCD、CMOS、Exmor R CMOS)
CCD是1969年由美國的貝爾研究室所鮑爾和史密斯開發出來的。進入80年代,CCD影像感測器雖然有缺陷,由於不斷的研究終於克服了困難,而於80年代後半期製造出高解析度且高品質的CCD。到了90年代製造出百萬像素之高解析度CCD,此時CCD的發展更是突飛猛進,算一算CCD 發展至今也有二十多個年頭了。進入90年代中期後,CCD技術得到了迅猛發展,同時,CCD的單位面積也越來越小。但為了在CCD面積減小的同時提高圖像的成像質量,SONY於1989年開發出了SUPER HAD CCD,這種新的感光元件是在CCD面積減小的情況下,依靠CCD組件內部放大器的放大倍率提升成像質量。以後相繼出現了NEW STRUCTURE CCD、EXVIEW HAD CCD、四色濾光技術(專為SONY F828所應用)。而富士數碼相機則採用了超級CCD(Super CCD)、Super CCD SR。
對於CMOS來說,具有便於大規模生產,且速度快、成本較低,將是數字相機關鍵器件的發展方向。在CANON等公司的不斷努力下,新的CMOS器件不斷推陳出新,高動態范圍CMOS器件已經出現,這一技術消除了對快門、光圈、自動增益控制及伽瑪校正的需要,使之接近了CCD的成像質量。另外由於CMOS先天的可塑性,可以做出高像素的大型CMOS感光器而成本卻不上升多少。相對於CCD的停滯不前相比,CMOS作為新生事物而展示出了蓬勃的活力。作為數碼相機的核心部件,CMOS感光器以已經有逐漸取代CCD感光器的趨勢,並有希望在不久的將來成為主流的感光器。
Exmor R CMOS背面照明技術感光元件,改善了傳統CMOS感光元件的感光度。Exmor R CMOS採用了和普通方法相反、向沒有布線層配唯的一面照射光線的背面照射技術,由於不受金屬線路和晶體管的阻礙,開口率(光電轉換部分在一個像素中所佔的面積比例)可提高至近100%。與其以往1.75μm間隔的表面照射產品相比,背面照射產品在靈敏度(S/N)上具有很大優勢。索尼Cyber-shot新品——WX1和TX1,首次在數碼相機領域採用了一種全新的Exmor R CMOS感測器。這種Exmor RCMOS感測器的感光能力是過去同尺寸感測器的兩倍,因此在光線不足的環境下拍攝,能夠大幅降低噪點,獲得更清晰的圖像。而在此後的實際測試中也表明,這兩款Cyber-shot數碼相機不僅提供了最高ISO 3200的高感光度,並且噪點抑制能力相當優秀。同時,這兩款數碼相機還提供了手持夜景拍攝、全景掃描等一系列先進功能也是對新一代影像感測器的技術延伸。傳統攔凱的CMOS感測器每個像素點都要搭配一個對應的A/D轉換器以及對應的放大電路,因此,這部分電路會佔用更多的像素麵積,直接導致光電二極體實際感光的面積變小,感光能力變弱。CCD的單個像素點不需要A/D轉換器和放大電路,光電二極體能獲得更大的實際感光面積,開口率更大,因此在小尺寸影像感測器領域,CCD仍占據一定優勢,而在大尺寸影像感測器領域,由於單個像素點的面積大,A/D轉換器和放大電路佔用的面積只是整個像素的很小一部分,影響不大,因此CMOS感測器也得到了廣泛的應用。
而Exmor R CMOS將光電二極體「放置」在了影像感測器晶元的最上層,把A/D轉換器及放大培衡培電路挪到了影像感測器晶元的「背面」,而不是像傳統CMOS感測器一樣,A/D轉換器和放大電路位於光電二極體的上層,「擋住了」一部分光線。這樣一來,通過微透鏡和色彩濾鏡進來的光線就可以最大限度地被光電二極體利用,開口率得以大幅度提高,即便是小尺寸的影像感測器,也能獲得優良的高感光度能力。
相比較之下,傳統的表面照射型CMOS感測器的光電二極體位於整個晶元的最下層,而A/D轉換器和放大電路位於光電二極體上層,因此光電二極體離透鏡的距離更遠,光線更容易損失。同時,這些線路連接層還會阻塞從色彩濾鏡到達光電二極體的光路,因此直接導致實際能夠感光更少。而Exmor R背照式CMOS感測器解決了這樣的問題。