振动电缆之传感技术未来发展动向
了解安防系统的人都知道, 振动电缆中有一个传感探测器。那么,传感技术在是怎么样的情况,未来发展方向是怎样的?传感技术发展是模仿人的五官。作为工程技术的传感器可以把其发展分为三个阶段:
第一阶段,低于生物五官的性能,第二阶段与生物有相同水平的性能,第三阶段,超过生物的性能。就人造触觉来看,通过对特定一点的位置进行接触,’能够进行高精度的侧定,但是,象人一样用手指来触摸,能够识别物体表面状态和形状,或者是什么材料,就有一些困难。因此,从计量观点来看是处于第三阶段,如果以“状态识别为目的”时,则处在第一阶段.就温度传感器侧温而言,则可以说达到了第三阶段。但总体来说目前的“电五官”—传感器,大都处在第一阶段,而作为味觉的传感器的开发到目前尚无头绪,因而传感器的迅速发展是重要的课题,否则,传感器的性能根本不可能超过人类的五官,如智能机器人这样一些高技术领域的进展,是不可能取得突破性成果的。
传感技术正沿着两个不同的方向发展。
(一)开发新的灵敏元器件
有的专家认为:以前是结构型传感器的年代,现在是物性型传感器(如半导体传感器)的年代,下一世纪将是分子传感器的年代。到目前为止真正的分子传感器,只有在生物体内能够找到。可见新的传感器的开发是传感技术进步的一个标志。
开发新的传感器,其途径大致分为以下三个方面:
1.用新材杆制作的传感器由于材料科学的进步,新功能材料的开发将导致新的传感器的出现。半导体材料研究的进展,促进了半导体传感器的迅速发展,使之成为当前传感技术领域中的一个宠儿;压电半导体材料为压电传感器集成化提供了方便,高分子压电薄膜的制作成功,将使得机器人的触觉系统更接近人的触觉器官—皮肤。而且在不久的将来,非品半导体、精细陶瓷、形状记忆合金等新的敏感材料,将导致新的传感器出现。特别是形状记忆合金,当恢复到原来形状时会发出相当大的力,因此,可以把它看作是集中了放感元件和执行元件两种功能的新元件,预计在自动化系统中会有独特的应用。
2.采用新加工法制作的传感器采用新的加工方法也可以制作出新型传感器,如采用微细机械加工技术,就是采用光刻、扩散及各向异性腐蚀等方法,可以大批量生产微型、集成化传感器,目前已经制成了能够装在注射针尖上的压力传感器、成分传感器等,
3.未用新原理的传感器随着光导纤维的出现,利用其传光性和传感性,光纤传感器成了近年来异军突起的一项新技术,对于光感系统的小型化和高可行性是极为有效的。
根据新原理制作的传感器,约瑟夫逊效应传感器也是一个代表,给现代科学技术以极大地影响。基于光子滞后效应,出现了响应速度极快的红外探测器,它对光通信的贡献很大。
(二)开发由系统化而产生的新功能
所指的系统化就是通过计算机与传感器的有机结合,采用新的检侧计算方法,实现传感器的新功能。
用一个敏感器件只能获得一个点的信息,因而在空间的分辨率方面映少宽范围的伯息。此时如果在宽范圈内进行扫描,并对获取的信号进行适当处理,就能够掌握广阔空间及复杂物体的状态,这就是检侧的多维化,可以说是从“计量”向“状态的识别”靠近了几步。再者,只要把外加信号根据特定的物理法则进行转换,把不具有智能的教感元件用计算机的智能来加强,从而使传感系统高性能化,就能进行更梢确的测,可实现硬件难以实现的功能,这就是传感器的智能化。敏感元件与微机有机地结合创造出新功能,而且使信号在敏感元件附近就能进行局部处理,从而使CPU和传输线路的负担减轻,效率提高。人眼视网膜的光接收细胞约有几亿个,但是从眼球向大脑传送的神经数只有2-3个位数,可见通过视网膜的处理,信息就被压缩了。作为系统化使传感器产生新功能的典型例子就是日本正在研制的智能化固体图象传感器,这是一种将阵列化的光电探侧器,扫描功能与微机结合为一体的器件,总的来看它是其有把二维光学图象转换成有用信号的多维化和智能化传感器。今后传感器的发展将通过传感器的集成化、系统化,不断向着具有二维或三维空间图形,甚至包含有时序的四维功能传感器过渡。
计算机技术是由成熟的电子技术和退辑学的高度集成。与此不同,传感技术则是由多方面知识的综合所构成,是处于边缘领城的技术。与计算机的开发相比,传感技术的开发必须在更为广阔的领城内打好墓础。
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