Ⅰ 传感器的智能化发展,经历了哪些历程
智能化传感器的发展和演变可分为三个阶段,即 数字化阶段、智能化补偿和校准阶段、智能化应用和网络阶段。 下面就三个阶段作简单的描述。
第一阶段: 数字化阶段
该阶段的典型结构是: 模拟式传感器 + 数字变送 。其主要特点是在不改变传感器本身的制造、补偿、调整工艺前提下,仅将属于仪表的放大和 A/D 变换电路转移至传感器壳内或附近的接线盒中,从而实现数字信号的传输。
由于输出是数字信号,克服了模拟传感器信号传输距离短、抗干扰能力差等缺点。数字变送不能提升传感器的性能,如果其电路的设计和器件的选择不当,反而会使性能下降。国内外有相当的制造商停留在此阶段。
第二阶段: 智能化补偿和校准阶段
该阶段的典型结构是: 模拟式传感器 + 数字变送 + 智能化补偿校准软件 。其主要特点是引入了微处理器( MCU )和温度传感器,利用软件实现零点、线性、温度、滞后、蠕变等补偿。该阶段技术核心是智能化软件补偿技术,它主要是建立在数学、人工智能等理论基础上,利用合理的数据处理方法来实现各种补偿。
数字变送部分包括放大、滤波、 A/D 转换、微处理器( MCU) 、温度传感器等硬件电路,并将它们封装于传感器壳内或封装成独立的组件。该类智能化传感器可极大提高传感器的稳定性、准确性、可靠性,同时使传感器的生产工艺变得更加简单,传感器的成品率大大提高。
目前国内外一些高科技公司(厂商)从事该阶段智能化传感器的研究,并推出了相应的产品。
第三阶段: 智能化应用和网络阶段
该阶段的典型结构是: 模拟式传感器 + 数字变送 + 智能化补偿校准软件 + 网络支持 + 智能化传感器控制软件 。其主要特点是在第二阶段的基础上,引入了网络支持和智能化传感器控制软件,从而把智能化传感器的特点、功能发挥得淋漓尽致。该阶段的技术核心是在第二阶段的基础上,引入微操作系统和网络通信技术、建立人机互动界面、建立智能化传感器的标准硬件和软件体系。
该阶段的智能化传感器具备一种或多种敏感能力(复合传感器),可完成信号的检测和处理、逻辑判断、双向通信、闭环控制、自检和自诊断、智能校正和补偿、功能计算、网络通信等功能。
目前国内德华佳业公司的智能化传感器技术是建立在此阶段上,已经推出诸如气体、压力、加速度、温湿度等类的系列产品。
Ⅱ 磁传感器的发展历程
磁传感器的发展,在本世纪70~80 年代形成高潮。90 年代是已发展起来的这些磁传感器的成熟和完善的时期。
(1) 集成电路技术的应用。将硅集成电路技术用于磁传感器,开始于1967 年。Honeywell 公司Mi2croswitch 分部的科技人员将Si 霍尔片和它的讯号处理电路集成到一个单芯片上,制成了开关电路,首开了单片集成磁传感器之先河。已经出现了磁敏电阻电路、巨磁阻电路等许多种功能性的集成磁传感器。
(2) InSb 薄膜技术的开发成功,使InSb 霍尔元件产量大增,成本大幅度下降。最先运用这种技术获得成功的日本旭化成电子公司,如今可年产5 亿只以上。
(3) 强磁性合金薄膜。1975 年面市的强磁合金薄膜磁敏电阻器利用的是强磁合金薄膜中的磁敏电阻各向异性效应。在与薄膜表面平行的磁场作用下,以坡莫合金为代表的强磁性合金薄膜的电阻率呈现出2 [%]~5 [%]的变化。利用这种效应已制成三端、四端磁阻器件。四端磁阻桥已大量用于磁编码器中,用来检测和控制电机的转速。此外,还作成了磁阻磁强计、磁阻读头以及二维、三维磁阻器件等。它们可检测10 - 10~10 - 2 T 的弱磁场,灵敏度高、温度稳定性好, 将成为弱磁场传感和检测的重要器件。
(4) 巨磁电阻多层膜。由不同金属、不同层数和层间材料的不同组合,可以制成不同的机制的巨磁电阻(giant magneto - resistance) 磁传感器。它们呈现出的随磁场而变化的电阻率,比单层的各向异性磁敏电阻器的要高出几倍,正受到研制高密度记录磁盘读出头的科技人员的极大关注,已见有5 G字节的自旋阀头的设计分析的报导。
(5) 各种不同成分和比例的非晶合金材料的采用,及其各种处理工艺的引入,给磁传感器的研制注入了新的活力,已研制和生产出了双芯多谐振荡桥磁传感器、非晶力矩传感器、压力传感器、热磁传感器、非晶大巴克豪森效应磁传感器等[4 ] 。发现的巨磁感应效应(giant magneto inctive effect) 和巨磁阻抗效应(giant magneto - impedance effect) ,比巨磁电阻的响应灵敏度高一个量级,可能做成磁头,成为高密度磁盘读头的有力竞争者。利用非晶合金的高导磁率特性和可做成细丝的机械特性,将它们用于磁通门和威根德等器件中,取代坡莫合金芯,使器件性能得到大大的改善。(6) Ⅲ- Ⅴ族半导体异质结构材料。例如,在InP 衬底上用分子束外延技术生长In0. 52Al0. 48As/In0. 8Ga0. 2As ,形成假晶结构,产生二维电子气层,其层厚是分子级的,这种材料的能带结构发生改变。用这种材料来制作霍尔元件,其灵敏度高于市售的
InSb 和GaAs 元件,在296 K时为22. 5 V/ T ,灵敏度的温度系数也有大的改善,用恒定电流驱动时,为-0. 0084 [%]/ K。用这种材料,除可制造霍尔器件外,还可用以制造磁敏场效应管、磁敏电阻器等。在国外,由于磁传感器已逐渐被广泛而大量地使用 。
(6)磁隧道结。早在1975年,Julliere就在Co/Ge/Fe磁性隧道结(MagneticTunnelJunctions,MTJs)(注:MTJs的一般结构为铁磁层/非磁绝缘层/铁磁层(FM/I/FM)的三明治结构)中观察到了TMR效应 。MTJs中两铁磁层间不存在或基本不存在层间耦合,只需要一个很小的外磁场即可将其中一个铁磁层的磁化方向反向,从而实现隧穿电阻的巨大变化,故MTJs较金属多层膜具有高得多的磁场灵敏度。同时,MTJs这种结构本身电阻率很高、能耗小、性能稳定。因此,MTJs无论是作为读出磁头、各类传感器,还是作为磁随机存储器(MRAM),都具有无与伦比的优点,其应用前景十分看好,引起世界各研究小组的高度重视 。
Ⅲ 传感网技术的发展历程
早在上世纪70年代,就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形,我们把它归之为第一代传感器网络。
随着相关学科的的不断发展和进步,传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力,并通过与传感控制器的相联,组成了有信息综合和处理 能力的传感器网络,这是第二代传感器网络。
从上世纪末开始,现场总线技术开始应用于传感器网络,人们用其组建智能化传感器网络,大量多功能传感器被运用,并使用无线技术连接,无线传感器 网络逐渐形成。无线传感器网络是新一代的传感器网络,具有非常广泛的应用前景,其发展和应用,将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。发达国家如 美国,非常重视无线传感器网络的发展。
美国交通部1995年提出了“国家智能交通系统项目规划”,预计到2025年全面投入使用。该计划试图有效集成先进的信息技术、数据通信技术、 传感器技术、控制技术及计算机处理技术并运用于整个地面交通管理,建立一个大范围全方位的实时高效的综合交通运输管理系统。这种新型系统将有效地使用传感 器网络进行交通管理。
美国陆军2001年就提出了“灵巧传感器网络通信”计划,在2001-2005财政年度期间批准实施。其基本思想是:在战场上布设大量的传感器 以收集和传输信息,并对相关原始数据进行过滤,然后再把那些重要的信息传送到各数据融合中心,将大量的信息集成为一幅战场全景图。当参战人员需要时可分发 给他们,使其对战场态势的感知能力大大提高。
2002年5月,美国Sandia国家实验室与美国能源部合作,共同研究能够尽早发现以地铁、车站等场所为目标的生化武器袭击,并及时采取防范 对策的系统。它属于美国能源部恐怖对策项目的重要一环。该系统集检测有毒气体的化学传感器和网络技术于一体。
美国自然科学基金委员会2003年制定了无线传感器网络研究计划,在加州大学洛杉矶分校成立了传感器网络研究中心,联合周边的加州大学伯克利分 校、南加州大学等,展开“嵌入式智能传感器”的研究项目。
英特尔公司在2002年10月24日发布了“基于微型传感器网络的新型计算发展规划”。计划宣称,英特尔将致力于微型传感器网络在预防医学、环 境监测、森林灭火乃至海底板块调查、行星探查等领域的应用。
我国在国家“十一五”规划和《国家中长期科技发展纲要》中将“传感器网络及信息处理”列入其中,国家863、973计划中也将WSN列为支持项目。
Ⅳ 传感器技术的发展历程
传感技术大体可分3代,第1代是结构型传感器.它利用结构参量变化来感受和转化信号。
例如:电阻应变式传感器,它是利用金属材料发生弹性形变时电阻的变化来转化电信号的。
第2代传感器是70年代开始发展起来的固体传感器,这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,是利用材料某些特性制成的.如:利用热电效应、霍尔效应、光敏效应,分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。
70年代后期,随着集成技术、分子合成技术、微电子技术及计算机技术的发展,出现集成传感器.集成传感器包括2种类型:传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化.例如:电荷藕合器件(CCD),集成温度传感器AD590集成霍尔传感器UGN3501等.这类传感器主要具有成本低、可靠性高性能好、接口灵活等特点集成传感器发展非常迅速,现已占传感器市场的2/3左右,它正向着低价格、多功能和系列化方向发展。
第3代传感器是80年代刚刚发展起来的智能传感器.所谓智能传感器是指其对外界信息具有一定检测、自诊断、数据处理以及自适应能力,是微型计算机技术与检测技术相结合的产物。
80年代智能化测量主要以微处理器为核心,把传感器信号调节电路微计算机、存贮器及接口集成到一块芯片上,使传感器具有一定的人工智能.90年代智能化测量技术有了进一步的提高,在传感器一级水平实现智能化,使其具有自诊断功能、记忆功能、多参量测量功能以及联网通信功能等。
Ⅳ 汽车传感器的发展历史
在20世纪60年代,汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器,它们与仪表或指示灯连接。
进入70年代后,为了治理排放,又增加了一些传感器来帮助控制汽车的动力系统,因为同期出现的催化转换器、电子点火和燃油喷射装置需要这些传感器来维持一定的空燃比以控制排放。80年代,防抱死制动装置和气囊提高了汽车安全性。
今天,传感器有用来测定各种流体温度和压力(如进气温度、气道压力、冷却水温和燃油喷射压力等)的传感器;有用来确定各部分速度和位置的传感器(如车速、节气门开度、凸轮轴、曲轴、变速器的角度和速度、排气再循环阀(EGR)的位置等);还有用于测量发动机负荷、爆震、断火及废气中含氧量的传感器;确定座椅位置的传感器;在防抱死制动系统和悬架控制装置中测定车轮转速、路面高差和轮胎气压的传感器;保护前排乘员的气囊,不仅需要较多的碰撞传感器和加速度传感器。面对制造商提供的侧量、顶置式气囊以及更精巧的侧置头部气囊,还要增加传感器。随着研究人员用防撞传感器(测距雷达或其他测距传感器)来判断和控制汽车的侧向加速度、每个车轮的瞬时速度及所需的转矩,使制动系统成为汽车稳定性控制系统的一个组成部分。
老式的油压传感器和水温传感器是彼此独立的,由于有着明确的最大值或最小值的限定,其中一些传感器的实际作用就相当于开关。随着传感器向电子化和数字化方向发展,它们的输出值将得到更多的相关利用。
Ⅵ 传感器的发展历史
传感器的发展历程大体可以分为以下三个阶段:
第一阶段:结构型传感器
主要利用结构参量变化来感受和转化信号。例如:电阻应变式传感器,它是利用金属材料发生弹性形变时电阻的变化来转化电信号的。
第二阶段:固体传感器
由70年代开始发展起来,这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,是利用材料某些特性制成的。例如:利用热电效应、霍尔效应、光敏效应,分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。
70年代后期,随着集成技术、分子合成技术、微电子技术及计算机技术的发展,出现集成传感器。集成传感器包括2种类型:传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化。例如:电荷藕合器件,集成温度传感器AD590集成霍尔传感器UGN3501等。这类传感器主要具有成本低、可靠性高性能好、接口灵活等特点集成传感器发展非常迅速,现已占传感器市场的2/3左右,它正向着低价格、多功能和系列化方向发展。
第三阶段:智能传感器
由80年代发展起来的,所谓智能传感器是指其对外界信息具有一定检测、自诊断、数据处理以及自适应能力,是微型计算机技术与检测技术相结合的产物。80年代智能化测量主要以微处理器为核心,把传感器信号调节电路微计算机、存贮器及接口集成到一块芯片上,使传感器具有一定的人工智能。
90年代智能化测量技术有了进一步的提高,在传感器一级水平实现智能化,使其具有自诊断功能、记忆功能、多参量测量功能以及联网通信功能等。
(6)传感器发展历史有多久扩展阅读:
传感器是一种检测装置,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。
传感器广泛应用于社会发展及人类生活的各个领域,如工业自动化、农业现代化、航天技术、军事工程、机器人技术、资源开发、海洋探测、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、家用电器等。
传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它不仅促进了传统产业的改造和更新换代,而且还可能建立新型工业,从而成为21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统技术基础上的,已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。
通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
Ⅶ 湿度传感器的发展史
最早的湿度检测法是达芬奇用羊毛或人头发制成的毛发湿度计。这种机械式湿度检测仪曾在测湿历史上发挥重大作用。但是随着电子技术的发展, 人们开始对电子湿度传感器进行研究。1939年, 顿蒙利用材料的电气特性研制出世界上第一个湿度传感器顿蒙湿度传感器是利用电解质例如制成的。根据电阻值的变化可以检测相对湿度。但是, 这种传感器的检测范围太小, 要想测量较宽的湿度变化必须使用多个特性不同的传感器。同时进入测湿市场的还有利用聚合物薄膜或碳膜吸湿膨胀原理制作的湿度传感器。然而, 这些传感器都不能批量生产, 因为它们的制作过程需要大量的人工技巧后来, 人们又开始研究如何用半导体制造湿度传感器, 于是研制出若干种以陶瓷金属氧化物为主要材料的湿度传感器。测试了用含金属氧化物的厚膜硅或胶体涂印的传感器。此外, 还通过减小胶体电阻的办法提高响应速度。陶瓷湿度传感器会由于吸水、界面捕获现象和环境中, 分子等因素而使性能变坏。为防止这种情况, 又研制出能耐受定时加热清洗的传感器元件。后来,又由于维护困难, 而引入了非加热型传感器。通过特定的化学处理和老化处理可抑制特性的变化
Ⅷ 谁知道压力传感器的发展历史及其原理
压力传感器是工业设备中常见的仪器仪表,在石油、化工、电、钢铁、轻工等工作的压力测量及现场控制中运用非常广泛,是控制工业进程和压力改动的重要原件。压力传感器直接与被测介质相接触的现场表面,常常在高温低温腐蚀振动冲击等环境中工作。
1、早期的压力传感器由于采用大位移式工作原理,因此精度低且粗笨,比如曾大量生产的水银浮子式差压计及膜盒式差压传感器。
2、20世纪中期出现了精度稍高的力平衡式差压传感器,反应力小,规划凌乱,可靠性、稳定性和抗震性均较差。
3、20世纪70年代中期,跟着新工艺、新材料、新技术的出现,尤其是电子技术的迅猛展开出现体积细巧、规划简略的位移式压力传感器。
4、90年代科学技术迅猛展开,这些传感器测量精度而且逐渐向智能化展开数字信号传输更有利于数据搜集,压力传感器开至今已有电容式传感器、涣散硅压阻式传感器、差动电感式传感器和陶瓷电容式传感器等不一样类型。
南京沃天科技
压力变送器感受压力的电器元件一般为电阻应变片,电阻应变片是一种将被测件上的压力转换成为一种电信号的敏感器件。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的黏合剂紧密地粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。
想要了解更多压力传感器资讯,欢迎咨询南京沃天科技!