有关传感器的知识
传感器的定义和分类一、传感器的定义
信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。
最广义地来说，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)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。
传感器系统的原则框图示于图1-1，进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。
德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。
传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器：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(参阅图1-2(a))。
有源(a)和无源(b)传感器的信号流程
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，传感器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。
各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象，也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加，其包含的处理过程日益完善。
常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：
光敏传感器——视觉? 声敏传感器——听觉
气敏传感器——嗅觉 ?化学传感器——味觉
压敏、温敏、流体传感器——触觉
与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。
对传感器设定了许多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适用的，也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是：
高灵敏度 抗干扰的稳定性(对噪声不敏感) 线性 容易调节(校准简易)
高精度 高可靠性 无迟滞性 工作寿命长(耐用性)
可重复性 抗老化 高响应速率 抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力
选择性 安全性(传感器应是无污染的) 互换性 低成本
宽测量范围 小尺寸、重量轻和高强度 宽工作温度范围
二、传感器的分类
可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。
根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类
传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。
化学传感器包括那些以化学吸附、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。
有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。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，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。
常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1。
按照其用途，传感器可分类为：
压力敏和力敏传感器 ?位置传感器
液面传感器 ?能耗传感器
速度传感器 ?热敏传感器
加速度传感器 ?射线辐射传感器
振动传感器? 湿敏传感器
磁敏传感器? 气敏传感器
真空度传感器? 生物传感器等。?
以其输出信号为标准可将传感器分为：
模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。?
数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。?
膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。?
开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。
?
在外界因素的作用下，所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用来制作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类：
(1)按照其所用材料的类别分?
金属? 聚合物? 陶瓷? 混合物?
(2)按材料的物理性质分? ? 导体? 绝缘体? 半导体? 磁性材料?
(3)按材料的晶体结构分?
单晶? 多晶? 非晶材料?
与采用新材料紧密相关的传感器开发工作，可以归纳为下述三个方向：?
(1)在已知的材料中探索新的现象、效应和反应，然后使它们能在传感器技术中得到实际使用。?
(2)探索新的材料，应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术。?
(3)在研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应，并在传感器技术中加以具体实施。?
现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。表1.2中给出了一些可用于传感器技术的、能够转换能量形式的材料。?
按照其制造工艺，可以将传感器区分为：
集成传感器?薄膜传感器?厚膜传感器?陶瓷传感器
集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。?
薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。?
厚膜传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。
陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。?
完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。?
每种工艺技术都有自已的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低，以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。 传感器选用原则
现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。
1)根据测量对象与测量环境确定传感器的类型
要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。
在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。
2)灵敏度的选择
通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽员减少从外界引入的厂扰信号。
传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。
3)频率响应特性
传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。
传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。
在动态测量中，应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性，以免产生过火的误差
4)线性范围
传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。
但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。
5)稳定性
传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。
在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。
传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，以确定传感器的性能是否发生变化。
在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。
6)精度
精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。
如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。
对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求。
顶部
caohuali发表于： 2004/11/15 07:54pm
在科学技术中的应用
科学技术可以说是由测量开始到测量结束。其测量目的是要获得关于研究对象的物理或化学性质的信息。
目前传感器的四个科研方向如下：
1.更高精度的测量
许多基础科学研究的障碍，首先就在于信息的获取存在着困难，而一些新机理和高灵敏度检测传感器的出现，就会导致该领域内技术上的突破。如利用约瑟夫逊效应器件，不仅解决了10－13T的超弱磁场的检测，同时还解决了对10－13T、10－17V、10－12A、10－23J等物理量的高精度测量。这对于多种基础科学研究和精密计量产生了巨大的影响。
2.高速度的测量
在某些传统的科学研究中要使用专用设备，经过一定物理，化学过程才能检测到数据。传感器正越来越多在取代着这些设备，不但使用方便，而且获取数据的速度更快了，特别对于某些在室外试验的课题，更是迫切需要传感器来解决他们的检测需求。
3.分布参量的测量
在传统的研究中，要对电场、磁场、温度场、流速分布等进行描绘是极为复杂的。现在可以利用在场中分布的一些微小型传感器取出信息，通过计算机方便迅速地将各类场的状态直观地显示在研究者的面前，这样就可使实验结果或工程计算更精确、省时。
4.难以涉及区域的测量
利用传感器可以获取人类无法涉足的区域的各种信息。如人类利用宇宙飞船上的传感器采集宇宙及外星球上的各种信息。也可利用传感器去采集深海底部的各种信息，以及采集各种危害人类生命或健康的区域的各种信息。
顶部
caohuali发表于： 2004/11/15 07:54pm
工业过程控制中的应用
人类要改造自然，首先就遇到要控制、操纵及管理某些物质过程的问题。为了提高效率，并将自己从重复性活动中解放出来，深入到自己无法接触的环境中去，人们一直在为制造自行控制的机器而奋斗着。要实现控制过程就离不开信息的获取，也就离不开传感器。以冶金工业过程控制为例，其自动化水平关键
取决于计算机与传感器，而当前计算机已具备了足够的承担能力。因此，是否能获取准确信息的传感器对冶金工业自动化系统，就显得更为重要了。
在冶金工业操作过程中需检测的信息，大约有如下四类：
1.操作控制所需信息
燃结设备中烧结层内的温度及其分布；
燃烧室及碳化室温度；
铁水、钢水温度及其成分；
炼焦中成焦过程的逸出气体；
炼铁过程中入炉粒度；
焦矿层厚；
风口支管煤量；
炼钢过程带渣出钢；
连铸过程的结壳厚度；
板、带轧机的钢带头部形状、钢板全部形状及轧辊形状。
2.设备诊断类信息
烧结台风量分布；
焦炉废气、煤尘浓度；
高炉炉墙及炉底侵蚀状态；
连铸的辊间距；
结晶器的倒锥度。
3.安全及自动化信息
原料场堆取料机的防撞；
对地距离及方位。
4.质量信息
烧结矿成分；
碱度；
硅、硫含量；
钢水中的碳、磷、氧、氮含量；
炉外精炼的全元素分析；
型钢尺寸；
钢板涂油层厚；
钢板缺陷；
线材椭圆度。
可以看出，一个产品在制造过程中所需检测的信息量是极为丰富的，而对应于一个信息就需有一种若干个传感器去采集。由此看出在工业过程控制中，传感器是有着举足轻重的地位的。
顶部
caohuali发表于： 2004/11/15 07:54pm
工业监测中的应用
对于各种工业产品，要想在技术和质量上大幅度提高，必须发展计测技术。如要制造一台高级精密机械，就必需对它们的零部件进行高精度加工。如一根钢料零件，要求尺寸误差达到0.01mm以下。因为料坯经车刀高速切削，立即达到高温，使零件产生热膨胀，当加工完成后，由于对每个工件检测的时间有误差，零件冷却程度不一，所以零件温度不完全相同。这就使加工精度失去意义。当利用传感器及微机进行动态监控，零件温度设定在20℃作为基准，把加工时测出的零件的温度输入计算机，则计算机将给出在该温度下合格的尺寸数据，，利用这种在线检测程控，就可保证加工精度。同样还可对车刀受力大小、振动状态、受冲击力大小进行控制。又例如在农业工厂中，要研制一种能够在较小面积上高速培育和收获某种作物的系统，那么这种系统就应该具有种子或幼苗进入系统后，能够提供最适宜的温度、水分、肥料、光照、湿度、空气成分等功能。为此就必须采用便于测量温度、水分、肥料、CO2、O2等种种参数的传感器。 医疗诊断技术中的应用
在人类的活动中，医疗工作是最普及的活动之一，因为它与每一个人的健康相联系。以往的医疗工作在促进健康、早期发现、早期治疗疾病等方面发挥了巨大作用。对一个病人的治疗，首先必须掌握病人健康状况的各种信息，信息越全面、越准确，则对诊断越有利。
目前，电子技术已经进入医学领域。医学与电子学的结合，称为医用电子学（ME）。目前已实用化的ME机器主要有：
心电图机；
电子血压计；
脑电图机；
肌电图机；
血液分析装置；
医用体温记录器；
超声波CT装置；
X线CT装置；
人工脏器；假肢等。
在以上各种装置中，传感器都起着重要作用。当前已使用的各种医用传感器实例列于下表。
测定量传感器测定对象例子
温度热敏电阻器半导体红外线检测仪体温身体表面温度分布消化器官内部温度
压力椭圆计差动变压器半导体椭圆计光导纤维传感器静脉血压胸腔内压膀胱内压动脉血压分娩时子宫内腔压
速度及流量电磁流量计探针超声波探测器热敏电阻器差压型气流速计热线型气流速计超声波气流速计动静脉内血流速度心跳动量体腔内血管流量呼气吸气速度吸气流量
振动半导体椭圆计压电传感器光传感器脉波心脏跳动波心音胎儿心音
电位差银－卤化银电极心电肌电脑电
成分呼出气体传感器呼出气体
随着医用电子学的进步，医生们靠经验判断的时代已将成为过去。最明显的以中医为例。中医的诊断，主要依靠“望、闻、问、切”四种方法获取患者的信息，进行综合、丰富的临床经验予以诊断。那么这四种经验可否量化呢？按照目前科技水平是有望做到的。如
“切”，医生靠号脉，而按目前传感技术水平，完全可以制做出一台高分辨率的脉象仪来。利用脉象仪可以对每类病理不同的脉搏形态（脉强、脉频、脉搏波形）进行归类，找出特征，存入专家系统，今后就可将每一位病人的脉象通过专家系统予以识别，对于“望”，则可将病人脸部病态（眼球光泽、脸部血色、嘴角、眉梢、眼角的位移）归类，找出特征，亦输入专家系统，这可通过光传感器及计算机成像技术予以实现。“闻”与“问”则可通过规范化的问答由传感器输入专家系统予以识别，这样一来，一台中医诊断机器就可将信息综合，给病人以确诊。
顶部
caohuali发表于： 2004/11/15 07:56pm
汽车行业中的应用
现代的“汽车”观念正发生着巨大的变化，正向着能满足人类需求的安全、舒适、方便、无污染的方向发展。
汽车由人驾驶并在道路上行驶。这样，人－车－道路三位一体，便构成了一个有机的、完整的汽车交通系统。为了适应现代观念的要求，就必须使汽车及其使用环境智能化、高科技化。而高科技对该系统的支持技术之一就是传感器技术。
汽车所需求的信息都是依靠传感器来获取的。那么，汽车对信息的需求目前都有哪些呢？
车辆本身所需的信息包括检测车辆运动状态的信息、检测驾驶操纵状态所需的信息、车辆控制所需的信息、运动环境检测所需的信息、异常状态监控所需的信息等。
1.车辆运动状态的信息
这类信息包括车速、加速度、回转角速度等参数。它们不仅是各种车辆控制基础，且对驾驶员的心理状态和驾驶操纵等都有影响，同时也是驾驶支持系统和各种情报提供系统的重要组成部分。
2.驾驶操纵状态的信息
这类信息包括转向、加速、制动等参数。它是检测驾驶员操纵意志以及操纵状态的重要数据。
3.车辆控制的信息
其中包括发动机的控制、变速器的控制、驱动力矩控制、悬架控制、转向控制等各种参数。
4.运动环境检测的信息
这里包括行驶环境识别、空调器功效等参数。
5.异常状态监控的信息
包括单侧车轮制动状态、燃油残留量、轮胎气压等参数。
外界传感器检测车辆周围的其它车辆、步行者、障碍物、路面形状和路面湿润状况、气象、外来光等各种各样的信息，通常利用超声波、电波、光波等进行检测。其中，检测车辆周围和障碍物的光学参数占有极重要位置，它是图形处理技术的基础。
驾驶员处于过度疲劳、瞌睡、饮酒、急病等状态时，危险时刻会随时发生。其中瞌睡直接导致的交通事故比率很高，所以即时检测出驾驶员的异常状况是非常重要的。通常可通过检测驾驶员的脑电波、眼球运动、皮肤电位、心跳及呼出气体等方法来确定驾驶员的生理状态。也可通过驾驶操纵动作来判别。
位置测量是向车辆提供交通情报服务以及实现自动驾驶的基础。它包括利用车载传感器测量绝对位置和利用激光、超声波、红外线等传感器进行近距离的相对位置测量，如车间距、与障碍物间距等。
顶部
caohuali发表于： 2004/11/15 07:56pm
环境监测中的应用
随着科学技术的不断进步，人们创造经济繁荣局面和增加财富的同时，也大量地消耗着石化燃料及产生出新的污染物质。这些物质对人体有着明显的毒性和致癌性。因此，国际上工业发达的国家都制订了相应的环境保护法规，加强了对环境的控制和监测，我国也不例外。对环境的监控主要包括大气污染、水质污染及噪声等几个方面。
1.传感器用于水质的监测
水是人类生存环境的重要组成部分，是生活和生产必不可少的重要资源。本世纪下半叶，随着各种自然资源的滥开滥用，环境污染越加严重，生产和生活排出大量污水，含有诸多有害因素，正严重危害着人类的健康。因此，对水质的监控已受到人类的足够重视，水质监测用传感器正在迅速被推广应用。
按有关标准,目前对水质监测的指标约有四十多项，其中约有90％的项目都可或将可以用传感器
来实现监测。在传统的监测方法中常使用天平、离子选择电极及PH计、电导仪、紫外－可见光光度计、原子吸收分光光度计、冷原子吸收测汞仪、气相色谱仪等。其中除离子选择电极外，其余都不适合于携带，所以通常对水质的监测都使用采样－保存－测定的过程，因此，我国对水质的检测绝大部分是定期定点进行。由于监测手段成本高，操作者要有较高的技能，并且应具有丰富的经验。因此，迫切需要使用方便、价廉的监测用传感器。从目前的进展看，光纤传感器、生物传感器、原膜微型电极这三类传感器正在或将要在水质监测中发挥应有的作用。其中，已实用的光纤传感器有光纤PH传感器、光纤离子传感器、光纤化合物检测器、光纤浊度传感器等；生物传感器有免疫传感器、酶传感器、微生物传感器、药物传感器等；厚膜微型电极有检测氨、氯和溶解氧的微型电极和检测重金属（Cu、Pb、Cd、Hg、Ag等）的微型电极。
2.传感器用于大气检测与控制
目前检测大气中主要的有毒有害气体的方法是：①使用适当的吸收液试样与大气中的被测成分发生反应，根据反应结果产生的电导率的变化（SO2）、色彩程度（NOX、氧化剂）、离子浓度（氟化合物）的增加等来测定；②根据红外线吸收的程度来测量（CO）；③利用气体色层分离法，分离各种成分后，根据氢焰的电导率增加程度来进行测量（碳化氢）等。上述这些方法都需采用大型分析设备，不但造价高，而且操作复杂。目前在线检测装置及一系列新的检测任务，都需要采用大量新式传感器。这些传感器的应用可分两类：一类作为测量用，该类目前多数采用光纤传感器及电化学传感器来定量检测大气中有毒有害气体；一类作为控制与报警，目前一般采用光传感器及半导体氧化物传感器，用来进行报警与控制。 生态控制及其相关行业中的应用
中国是一个农业大国，大部分人口还工作和散住在农村。目前，一个用科技改造传统农业的高潮正在兴起，畜牧业、渔业、林业也在迅速发展，并提高科技含量。由于农、林、牧、渔业的发展，随之而来的农产品储存、保鲜、深加工业也会有较大的发展，在这些行业的发展中，离不开动植物的生态控制及加工业的产品质量与生产效率的控制。这些控制都离不开传感器，如大棚作物生态监控需测养料PH值、CO与O2含量、温度、湿度等参数及进行农药检验。畜牧养殖圈棚及渔塘环境监控需测温度、湿度、CO、O2及其它有毒害的气体的含量。林区火警系统需检测温度、烟雾、风速、风向等参数。粮食仓储又需测温度、湿度、空气流量等参数，这是未来传感器的又一潜在市场。
顶部
caohuali发表于： 2004/11/15 07:57pm
传感器在国防建设中的应用
高技术武器发展的主要特征是电子化，其核心技术则是传感器技术和计算机技术。在战场上一方面靠外部传感器快速发现与精确测定敌方目标，并通过计算机控制火炮，快速精确地击中目标；另一方面，靠各种内部传感器，测定火控系统、发动机系统等各部位的各类参数，通过计算机控制，用以保证武器本身处于最佳状态，发挥最大效能。
1.传感器在航天航空方面的应用
传感器在航天方面有四种用途，即：提供航天器工作信息，起诊断作用；判断各分系统间工作的协调性，验证设计方案；提供全系统自检所需信息，为指挥员提供依据；提供各分系统和整机内部的检测数据，验证设计的正确性。
美国航天飞机上使用的传感器约有100多种4000多个。俄罗斯大型运载火箭、载人飞船所需的传感器也相应迅速增长。其品种多样，如压力、压差、绝对压力、温度、热流、耗量、燃气浓度、介质成分、密度、湿度、应变、摩擦电场、磁场、生物电势等各类信息的传感器。欧洲航天局的阿里安娜火箭在试验阶段所需测量的参数，常规型达到1100个，低温型达到600个。
在军用航空方面，各国都强调空中优势与防御。目前每架军用飞机需20多种力学量传感器对操纵杆推拉力、起着陆冲击力、发动机推动力、救生装置弹射力、进气管压力场的分布及动态中各种压力、振动、加速度、角加速度、位移等参量进行测量，还需要测量过载和燃油、飞行员呼吸气流量等参数，检测机舱内含氧量、舱内烟雾报警，机械火控系统的红外、隐形用的传感器等。
2.传感器在主战坦克中的应用
坦克的电子化是衡量坦克先进性的一个重要标志，其传感器主要有：①发动机系统中使用的有绝对压力、速度、流量、温度、氧分压传感器等，用来监测、控制发动机，从而使坦克达到加速快、控制自如，以
最少能耗保证最大的动力；②火力系统中使用的有倾斜、药温及环境温度、压力、风向、风速传感器等，以保证火力系统自动瞄准目标，并根据火炮及外界环境条件及时修正；③故障诊断系统主要需要温度、压力、压差、转速、扭矩等传感器，对战车整体进行故障诊断；④红外传感器是主战坦克中保证全天候作战能力的热成像仪的关键部件。
⒊传感器在舰船上的应用
现代舰船装备的传感器群中包括压力、位置、速度、扭矩、流量、偏航速率等。每万吨级使用温度传感器达150多个，压力传感器150多个。吨位越大，用量越多。在猎雷灭雷武器技术装备中使用声、磁、光、电传感器。另外，为了解自然环境对系统性能的影响，需要配备监测自然环境参数的各种传感器。以主动声纳为重点的舰艇传感器，是保障武器实施有效攻击的先决条件之一。因此，由压电材料制成的声纳在舰艇上也是不可缺少的。
⒋地面战场警戒系统的应用
该系统能及时准确检测、定位、分类识别和实时报告所有入侵人员和武器装备、车辆的活动情况。如美国的REMBASS系统由三个分系统组成：传感器分系统、传输分系统（转发器）如监测分系统（监测仪），该系统采用了地震/声、红外、磁、压力、应变等传感器采集信息。
⒌军用机器人方面的应用
在未来的战场上，机器人将会代替士兵去做许多困难的工作。它可以在沙漠和丛林中行走，可以穿越战线到敌后进行侦察、布雷及运送物资的工作。机器人能够在人难以忍受的环境中，或在危险的情况下去执行任务。军用机器人需配备的传感器见图1。
⒍在军事化学器材方面的应用
一些国家为了对付可能使用的化学武器，准备了大量的防毒面具、防护服、防护帐篷。同时也准备了大量的化学侦察器材。如美国已有了微型毒剂报警器、微型芥子气报警器，还有XM21型遥感式毒剂报警器等。
顶部
caohuali发表于： 2004/11/15 07:58pm
[这个贴子最后由caohuali在 2004/11/15 08:25pm 第 1 次编辑]
生物传感器基础入门
生物传感器的基本概念：
生物传感器是用生物活性材料（酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等）与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分析方法。在未来21世纪知识经济发展中，生物传感器技术必将是介于信息和生物技术之间的新增长点，在国民经济中的临床诊断、工业控制、食品和药物分析（包括生物药物研究开发）、环境保护以及生物技术、生物芯片等研究中有着广泛的应用前景。各种生物传感器有以下共同的结构：包括一种或数种相关生物活性材料（生物膜）及能把生物活性表达的信号转换为电信号的物理或化学换能器（传感器），二者组合在一起，用现代微电子和自动化仪表技术进行生物信号的再加工，构成各种可以使用的生物传感器分析装置、仪器和系统。
生物传感器的原理：
待测物质经扩散作用进入生物活性材料，经分子识别，发生生物学反应，产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号，再经二次仪表放大并输出，便可知道待测物浓度。
生物传感器的特点：
（1）采用固定化生物活性物质作催化剂，价值昂贵的试剂可以重复多次使用，克服了过去酶法分析试剂费用高和化学分析繁琐复杂的缺点。
（2）专一性强，只对特定的底物起反应，而且不受颜色、浊度的影响。
（3）分析速度快，可以在一分钟得到结果。
（4）准确度高，一般相对误差可以达到1％
（5）操作系统比较简单 ，容易实现自动分析
（6）成本低，在连续使用时，每例测定仅需要几分钱人民币。
（7）有的生物传感器能够可靠地指示微生物培养系统内的供氧状况和副产物的产生。在产控制中能得到许多复杂的物理化学传感器综合作用才能获得的信息。同时它们还指明了增加产物得率的方向。
生物传感器的种类：
（1）按照其感受器中所采用的生命物质分类，
可分为：微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞传感器、酶传感器、DNA传感器等。
（2）按照传感器器件检测的原理分类
，可分为：热敏生物传感器、场效应管生物传感器、压电生物传感器、光学生物传感器、声波道生物传感器、酶电极生物传感器、介体生物传感器等。
（3）按照生物敏感物质相互作用的类型分类， 可分为亲和型和代谢型两种。 生物传感器的研究现状及应用
一、 引言
从1962年，Clark和Lyons最先提出生物传感器的设想距今已有40
年。生物传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。在最初15年里，生物传感器主要是以研制酶电极制作的生物传感器为主，但是由于酶的价格昂贵并不够稳定，因此以酶作为敏感材料的传感器，其应用受到一定的限制。
近些年来，微生物固定化技术的不断发展，产生了微生物电极。微生物电极以微生物活体作为分子识别元件，与酶电极相比有其独到之处。它可以克服价格昂贵、提取困难及不稳定等弱点。此外，还可以同时利用微生物体内的辅酶处理复杂反应。而目前，光纤生物传感器的应用也越来越广泛。而且随着聚合酶链式反应技术（PCR）的发展，应用PCR的DNA生物传感器也越来越多。
二、 研究现状及主要应用领域
1、 发酵工业
各种生物传感器中，微生物传感器最适合发酵工业的测定。因为发酵过程中常存在对酶的干扰物质，并且发酵液往往不是清澈透明的，不适用于光谱等方法测定。而应用微生物传感器则极有可能消除干扰，并且不受发酵液混浊程度的限制。同时，由于发酵工业是大规模的生产，微生物传感器其成本低设备简单的特点使其具有极大的优势。
(1). 原材料及代谢产物的测定
微生物传感器可用于原材料如糖蜜、乙酸等的测定，代谢产物如头孢霉素、谷氨酸、甲酸、甲烷、醇类、青霉素、乳酸等的测定。测量的原理基本上都是用适合的微生物电极与氧电极组成，利用微生物的同化作用耗氧，通过测量氧电极电流的变化量来测量氧气的减少量，从而达到测量底物浓度的目的。
在各种原材料中葡萄糖的测定对过程控制尤其重要，用荧光假单胞菌（Psoudomonas
fluorescens）代谢消耗葡萄糖的作用，通过氧电极进行检测，可以估计葡萄糖的浓度。这种微生物电极和葡萄糖酶电极型相比，测定结果是类似的，而微生物电极灵敏度高，重复实用性好，而且不必使用昂贵的葡萄糖酶。
当乙酸用作碳源进行微生物培养时，乙酸含量高于某一浓度会抑制微生物的生长，因此需要在线测定。用固定化酵母（Trichosporon
brassicae），透气膜和氧电极组成的微生物传感器可以测定乙酸的浓度。
此外，还有用大肠杆菌（E.coli）组合二氧化碳气敏电极，可以构成测定谷氨酸的微生物传感器，将柠檬酸杆菌完整细胞固定化在胶原蛋白膜内，由细菌—胶原蛋白膜反应器和组合式玻璃电极构成的微生物传感器可应用于发酵液中头孢酶素的测定等等。
(2). 微生物细胞总数的测定
在发酵控制方面，一直需要直接测定细胞数目的简单而连续的方法。人们发现在阳极表面，细菌可以直接被氧化并产生电流。这种电化学系统已应用于细胞数目的测定，其结果与传统的菌斑计数法测细胞数是相同的。
(3). 代谢试验的鉴定
传统的微生物代谢类型的鉴定都是根据微生物在某种培养基上的生长情况进行的。这些实验方法需要较长的培养时间和专门的技术。微生物对底物的同化作用可以通过其呼吸活性进行测定。用氧电极可以直接测量微生物的呼吸活性。因此，可以用微生物传感器来测定微生物的代谢特征。这个系统已用于微生物的简单鉴定、微生物培养基的选择、微生物酶活性的测定、废水中可被生物降解的物质估计、用于废水处理的微生物选择、活性污泥的同化作用试验、生物降解物的确定、微生物的保存方法选择等。
2、 环境监测
(1). 生化需氧量的测定
生化需氧量（biochemical oxygen demand
–BOD）的测定是监测水体被有机物污染状况的最常用指标。常规的BOD测定需要5天的培养期，操作复杂、重复性差、耗时耗力、干扰性大，不宜现场监测，所以迫切需要一种操作简单、快速准确、自动化程度高、适用广的新方法来测定。目前，有研究人员分离了两种新的酵母菌种SPT1和SPT2，并将其固定在玻璃碳极上以构成微生物传感器用于测量BOD，其重复性在±10%以内。将该传感器用于测量纸浆厂污水中BOD的测定，其测量最小值可达2
mg/l，所用时间为5min。还有一种新的微生物传感器，用耐高渗透压的酵母菌种作为敏感材料，在高渗透压下可以正常工作。并且其菌株可长期干燥保存，浸泡后即恢复活性，为海水中BOD的测定提供了快捷简便的方法。
除了微生物传感器，还有一种光纤生物传感器已经研制出来用于测定河水中较低的BOD值。该传感器的反应时间是15min，最适工作条件为30°C，pH=7。这个传感器系统几乎不受氯离子的影响（在1000mg/l范围内），并且不被重金属（Fe3+、Cu2+、Mn2+、Cr3+、Zn2+）所影响。该传感器已经应用于河水BOD的测定，并且获得了较好的结果。
现在有一种将BOD生物传感器经过光处理（即以TiO2作为半导体，用6
W灯照射约4min）后，灵敏度大大提高，很适用于河水中较低BOD的测量。同时，一种紧凑的光学生物传感器已经发展出来用于同时测量多重样品的BOD值。它使用三对发光二极管和硅光电二极管，假单胞细菌（Pseudomonas
fluorescens）用光致交联的树脂固定在反应器的底层，该测量方法既迅速又简便，在4℃下可使用六周，已经用于工厂废水处理的过程中。
(2). 各种污染物的测定
常用的重要污染指标有氨、亚硝酸盐、硫化物、磷酸盐、致癌物质与致变物质、重金属离子、酚类化合物、表面活性剂等物质的浓度。目前已经研制出了多种测量各类污染物的生物传感器并已投入实际应用中了。
测量氨和硝酸盐的微生物传感器，多是用从废水处理装置中分离出来的硝化细菌和氧电极组合构成。目前有一种微生物传感器可以在黑暗和有光的条件下测量硝酸盐和亚硝酸盐(NOx-)，它在盐环境下的测量使得它可以不受其他种类的氮的氧化物的影响。用它对河口的NOx-进行了测量，其效果较好。
硫化物的测定是用从硫铁矿附近酸性土壤中分离筛选得到的专性、自养、好氧性氧化硫硫杆菌制成的微生物传感器。在pH=2.5、31℃时一周测量200余次，活性保持不变，两周后活性降低20%。传感器寿命为7天，其设备简单，成本低，操作方便。目前还有用一种光微生物电极测硫化物含量，所用细菌是Chromatium.SP，与氢电极连接构成。
最近科学家们在污染区分离出一种能够发荧光的细菌，此种细菌含有荧光基因，在污染源的刺激下能够产生荧光蛋白，从而发出荧光。可以通过遗传工程的方法将这种基因导入合适的细菌内，制成微生物传感器，用于环境监测。现在已经将荧光素酶导入大肠杆菌（E.coli）中，用来检测砷的有毒化合物。
水体中酚类和表面活性剂的浓度测定已经有了很大的发展。目前，有9种革兰氏阴性细菌从西西伯利亚石油盆地的土壤中分离出来，以酚作为唯一的碳源和能源。这些菌种可以提高生物传感器的感受器部分的灵敏度。它对酚的监测极限为5
´10-9mol。该传感器工作的最适条件为：pH=7.4、35℃，连续工作时间为30h。还有一种假单胞菌属（Pseudomonas
rathonis）制成的测量表面活性剂浓度的电流型生物传感器，将微生物细胞固定在凝胶（琼脂、琼脂糖和海藻酸钙盐）和聚乙醇膜上，可以用层析试纸GF/A，或者是谷氨酸醛引起的微生物细胞在凝胶中的交联，长距离的保持它们在高浓度表面活性剂检测中的活性和生长力。该传感器能在测量结束后很快的恢复敏感元件的活性。
还有一种电流式生物传感器，用于测定有机磷杀虫剂，使用的是人造酶。利用有机磷杀虫剂水解酶，对硝基酚和二乙基酚的测量极限为100´10-9mol，在40℃只要4min。还有一种新发展起来的磷酸盐生物传感器，使用丙酮酸氧化酶G，与自动系统CL-FIA台式电脑结合，可以检测(32~96)´10-9mol的磷酸盐，在25°C下可以使用两周以上，重复性高。
最近，有一种新型的微生物传感器，用细菌细胞作为生物组成部分，测定地表水中壬基酚（nonyl-phenol etoxylate
--NP-80E）的含量。用一个电流型氧电极作传感器，微生物细胞固定在氧电极上的透析膜上，其测量原理是测量毛孢子菌属（Trichosporum
grablata）细胞的呼吸活性。该生物传感器的反应时间为15~20min，寿命为7~10天（用于连续测定时）。在浓度范围0.5~6.0mg/l内，电信号与NP-80E浓度呈线性关系，很适合于污染的地表水中分子表面活性剂的检测。
除此之外，污水中重金属离子浓度的测定也是不容忽视的。目前已经成功设计了一个完整的，基于固定化微生物和生物体发光测量技术上的重金属离子生物有效性测定的监测和分析系统。将弧菌属细菌（Vibrio
fischeri）体内的一个操纵子在一个铜诱导启动子的控制下导入产碱杆菌属细菌（Alcaligenes eutrophus
(AE1239)）中，细菌在铜离子的诱导下发光，发光程度与离子浓度成正比。将微生物和光纤一起包埋在聚合物基质中，可以获得灵敏度高、选择性好、测量范围广、储藏稳定性强的生物传感器。目前，这种微生物传感器可以达到最低测量浓度1´10-9mol。
还有一种专门测量铜离子的电流型微生物传感器。它用酒酿酵母（Saccharomyces
cerevisiae）重组菌株作为生物元件，这些菌株带有酒酿酵母CUP1基因上的铜离子诱导启动子与大肠杆菌lacZ基因的融合体。其工作原理，首先是CUP1启动子被Cu2+诱导，随后乳糖被用作底物进行测量。如果Cu2+存在于溶液中，这些重组体细菌就可以利用乳糖作为碳源，这将导致这些好氧细胞需氧量的改变。该生物传感器可以在浓度范围(0.5~2)´10-3mol范围内测定CuSO4溶液。目前已经将各类金属离子诱导启动子转入大肠杆菌中，使得大肠杆菌会在含有各种金属离子的的溶液中出现发光反应。根据它发光的强度可以测定重金属离子的浓度，其测量范围可以从纳摩尔到微摩尔，所需时间为60~100min。 用于测量污水中锌浓度的生物传感器也已经研制成功，使用嗜碱性细菌Alcaligenes
cutrophus，并用于对污水中锌的浓度和生物有效性进行测量，其结果令人满意。
估测河口出水流污染情况的海藻传感器是由一种螺旋藻属蓝细菌（ cyanobacterium Spirlina
subsalsa）和一个气敏电极构成的。通过监测光合作用被抑制的程度来估测由于环境污染物的存在而引起水的毒性变化。以标准天然水为介质，对三种主要污染物（重金属、除草剂、氨基甲酸盐杀虫剂）的不同浓度进行了测定，均可监测到它们的有毒反应，重复性和再生性都很高。
近来由于聚合酶链式反应技术（PCR）的迅猛发展及其在环境监测方面的广泛应用，不少科学家开始着手于将它与生物传感器技术结合应用。有一种应用PCR技术的DNA压电生物传感器，可以测定一种特殊的细菌毒素。将生物素酰化的探针固定在装有链酶抗生素铂金表面的石英晶体上，用1´10-6mol的盐酸可以使循环式测量在同一晶体表面进行。用细菌中提取的DNA样品进行同样的杂交反应并由PCR放大，产物为气单胞菌属（Aeromonas
hydrophila）的一种特殊基因片断。这种压电生物传感器可以鉴别样品中是否含有这种基因，这为从水样中检测是否含带有这种病原的各种气单胞菌提供了可能。
还有一种通道生物传感器可以检测浮游植物和水母等生物体产生的腰鞭毛虫神经毒素等毒性物质，目前已经能够测量在一个浮游生物细胞内含有的极微量的PSP毒素。DNA传感器也在迅速的得到应用，目前有一种小型化DNA生物传感器，能将DNA识别信号转换为电信号，用于测量水样中隐孢子和其他水源传染体。该传感器着重于改进核酸的识别作用和加强该传感器的特异性和灵敏性，并寻求将杂交信号转化为有用信号的新方法，目前研究工作为识别装置和转换装置的一体化。
微藻素是一种从蓝藻细菌引起的水华中产生的细菌肝毒素，一种固定有表面细胞质粒基因组的生物传感器已经制得，用于测量水中微藻素的含量，它直接的测量范围是50~1000
´10-6g/l。
一种基于酶的抑制性分析的多重生物传感器用于测量毒性物质的设想也已经提出。在这种多重生物传感器中，应用了两种传导器—对pH敏感的电子晶体管和热敏性的薄膜电极，以及三种酶—尿素酶、乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶。该生物传感器的性能已经得到测试，效果较好。
除了发酵工业和环境监测，生物传感器还深入的应用于食品工程、临床医学、军事及军事医学等领域，主要用于测量葡萄糖、乙酸、乳酸、乳糖、尿酸、尿素、抗生素、谷氨酸等各种氨基酸，以及各种致癌和致变物质。
总之，常用的微生物电极和酶电极在各种应用中各有其优越之处。若容易获得稳定、高活性、低成本的游离酶，则酶电极对使用者来说是最理想的。相反的，若生物催化需经过复杂途径，需要辅酶，或所需酶不宜分离或不稳定时，微生物电极则是更理想的选择。而其他各种形式的生物传感器也在蓬勃发展中，其应用也越来越广泛。随着固定化技术的进一步完善，随着人们对生物体认识的不断深入，生物传感器必将在市场上开辟出一片新的天地。
传感器在设施农业中的应用
我国虽然是农业大国，但要解决十二亿人口的吃饭问题还是个值得重视的问题。这个问题的
解决关键在于提高农业生产效益和增强抗灾能力。随着科学技术的不断发展，当前设施农业
(又称工厂化农业)已成为解决上述关键问题的一种农业新兴产业。设施农业是借助温室及其
配套装置来调节和控制作物生产环境条件的新农业生产方式，是农业摆脱自然制约的有效手
段，是对常规农业的革命性发展，是高产、高效、优质和技术密集型的农业。近年来，国外
如以色列、荷兰等国在设施农业中研究和生产方面已达到很高水平。我国近年来，塑料大棚和日光温室为主体的设施农业正迅速发展，但与国外相比，普遍存在科技含量低、劳动强度大、生产水平和效益低下。因此，迫切需要技术改进，以提高我国设施农业的整体水平。
要实现高水平的设施农业，涉及到关键技术中信息获取手段是最重要的关键技术之一。因此
，开发性能价格比高的设施农业用传感器是当务之急。作为传感器技术新世纪的发展方向，
本人认为把重视传感器在设施农业中的应用是势在必行的，这也是促进传感器产业化的重途径之一。
设施农业用传感器的品种较多，按其检测参数分数，主要有以下几种：
(1)温度和湿度：作物的生长与温度和湿度有密切关系，塑料大棚的控制参数中，温度与湿 度检测、控制是主要参数之一。
(2)土壤干燥度：作物生长需要水份，在设施农业中如何灌水，做到既不影响作物生长又不
浪费水资源是至关重要的问题。土壤干燥度的检测，需要用干燥度传感器。目前较广泛采用
的干燥度传感器是由负压传感器与陶瓷过滤管组成的。
(3)CO2：农作物生长发育离不开光合作用，而光合作用又与CO?2有关，所以控制CO2的 浓度，有利于作物的生长发育。
(4)光照度：设施农业中，采用栽培管理自动化系统其光源完全为人工光，而不用太阳光，
采用光传感器来检测和控制光照强度，使作物可以得到均匀一致的光照。
(5)土壤养分：土壤养分依赖于施肥，合理施肥不仅可以提高作物产量，而且可以避免过施
肥而造成不必要的损失。土壤养分的测定包括土壤有机质、pH值、氮、磷、钾以及交换性钙
和镁的检测。土壤养分测定，广泛采用离子、生物传感器。
由于设施农业用传感器是在系统中发挥作用，因此传感器的性能必须符合以下要求：
(1)长期稳定性好 农业设施用传感器的使用环境比工业更恶劣，如高温、高湿。因此传感
器长期稳定性要更高，需要解决涉及传感器稳定性的关键技术包括材料、工艺等。
(2)能适应系统要求 设施农业的实质是实现人为调节和控制作物生长环境条件，是通过一
个闭环系统来实现的。因此传感器的性能都应该与控制系统相适应。尤其是传感器的长距离
布点、传感器灵敏度的一致性、传感器的响应时间等，这样才能使系统真正做到快速反应和 调控环境的高效工作。
(3)优良的性能价格比 由于用量较大，因此必须要求其价格较低廉，否则难于推广。
由于我国农业现代化水平较低，设施农业刚起步，因此为了设施农业的发展，必须从传感器
生产过程中挖潜，尽量降低成本，以满足性价比要求。
这个新的应用领域开发的策略，本人认为应该是在充分调动传感器生产企业的积极性的同时，又要防止一哄而上，低水平的重复。因此，电子敏感行业协会，应该有一个统一的规划，进行宏观调控，使设施农业用的传感器开发循序渐进，有条不紊地持续发展。
“九五”计划中，“工厂高效农业工程”已列入国家重点工程项目，并已启动实施。21世纪必将全面推广，传感器技术学术界和产业界应抓住这良好的机遇，把传感器在设施农业中的
应用作为主要服务领域之一，这既能促进我国农业水平的提高，又能促进传感器产业化 自身的发展。
顶部
caohuali发表于： 2004/11/15 08:02pm
气体传感器在气体泄漏事故处置中的应用
随着石油化学工业的发展，易燃、易爆、有毒气体的种类和应用范围都得到了增加。这些气体在生产、运输、使用过程中一旦发生泄漏，将会引发中毒、火灾甚至爆炸事故，严重危害人民的生命和财产安全。由于气体本身存在的扩散性，发生泄漏之后，在外部风力和内部浓度梯度的作用下，气体会沿地表面扩散，在事故现场形成燃烧爆炸或毒害危险区，扩大危害区域。例如，1995年7月，四川省成都市化工总厂液氯车间发生氯气泄漏，当场造成3人死亡，6人受伤，仅约一小时左右，市区范围数十平方公里范围内都能闻到刺激性的氯气味。因此，这类事故具有突发性强、扩散迅速、救援难度大、危害范围广等特点。一旦发生气体泄漏事故，必须尽快采取相应措施进行处置，才能将事故损失降低到最低水平。及时可靠地探测空气中某些气体的含量，及时采取有效措施进行补救，采取正确的处置方法，减少泄漏引发的事故，是避免造成重大财产和人员伤亡的必要条件。这就对气体的检测和监测设备提出了较高的要求。作为一种重要的气体探测器，气体传感器近年来得到了很大的发展。气体传感器的发展使得其应用越来越广泛。本文介绍了气体传感器的发展情况及在气体泄漏事故处置中的应用前景。
1 气体传感器
国外从30年代开始研究开发气体传感器。过去气体传感器主要用于煤气、液化石油气、天然气及矿井中的瓦斯气体的检测与报警，目前需要检测的气体种类由原来的还原性气体(H2,C4H10,CH4)等扩展到毒性气体(CO,NO2,H2S,NO,NH3,PH3)等。
气体传感器种类繁多。按所用气敏材料及气敏特性不同，可分为半导体式、固体电解质式、电化学式、接触燃烧式、高分子式等。
1.1 半导体气体传感器
这种传感器主要使用半导体气敏材料。自从1962年半导体金属氧化物气体传感器问世以来，由于具有灵敏度高、响应快等优点，得到了广泛的应用，目前已成为世界上产量最大、使用最广的传感器之一。按照检测气敏特征量方式不同分为电阻式和非电阻式两种。
电阻式半导体气体传感器是通过检测气敏元件随气体含量的变化情况而工作的。主要使用金属氧化物陶瓷气敏材料。随着近年来复合金属氧化物、混合金属氧化物等新型材料的研究和开发，大大提高了这种气体传感器的特性和应用范围。例如：WO3气体传感器可检测NH3的浓度范围为5
ppm～50 ppm,ZnO-CuO气体传感器对200 ppm的CO非常敏感。
非电阻式半导体气体传感器是利用气敏元件的电流或电压随气体含量而变化的原理工作的。主要有MOS二极管式和结型二极管式，以及场效应管式气体传感器。检测气体大多为氢气、硅烷等可燃气体。
1.2固体电解质气体传感器
固体电解质气体传感器使用固体电解质气敏材料做气敏元件。其原理是气敏材料在通过气体时产生离子，从而形成电动势，测量电动势从而测量气体浓度。由于这种传感器电导率高，灵敏度和选择性好，得到了广泛的应用，几乎打入了石化、环保、矿业等各个领域，仅次于金属氧化物半导体气体传感器。如测量H2S的YST-Au-WO3、测量NH3的NH+4CaCO3等。 1.3接触燃烧式气体传感器
可分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式两种。其工作原理是：气敏材料在通电状态下，可燃性气体氧化燃烧或在催化剂作用下氧化燃烧，产生的热量使电热丝升温，从而使其电阻值发生变化，测量电阻变化从而测量气体浓度。这种传感器只能测量可燃气体，对不燃性气体不敏感。例如，在Pt丝上涂敷活性催化剂Rh和Pd等制成的传感器，具有广谱特性，即可以检测各种可燃气体。接触燃烧式气体传感器在环境温度下非常稳定，并能对爆炸下限的绝大多数可燃性气体进行检测，普遍应用于石油化工厂、造船厂、矿井隧道、浴室、厨房等处的可燃性气体的监测和报警。
1.4 高分子气体传感器
利用高分子气敏材料的气体传感器近年来得到了很大的发展。高分子气敏材料在遇到特定气体时，其电阻、介电常数、材料表面声波传播速度和频率、材料重量等物理性能发生变化。主要有酞菁聚合物、LB膜、苯菁基乙炔、聚乙烯醇-磷酸、聚异丁烯、氨基十一烷基硅烷等。高分子气敏材料由于具有易操作性、工艺简单、常温选择性好、价格低廉、易与微结构传感器和声表面波器件相结合，在毒性气体和食品鲜度等方面的检测中具有重要作用。根据所用材料的气敏特性，这类传感器可分为：通过测量气敏材料的电阻来测量气体浓度的高分子电阻式气体传感器；根据气敏材料吸收气体时形成浓差电池，测量电动势来确定气体浓度的浓差电池式气体传感器；根据高分子气敏材料吸收气体后声波在材料表面传播速度或频率发生变化的原理制成的声表面波气体传感器；以及根据高分子气敏材料吸收气体后重量变化而制成的石英振子式气体传感器等。高分子气体传感器具有对特定气体分子灵敏度高，选择性好，且结构简单，能在常温下使用，可以补充其它气体传感器的不足。
2 气体传感器的发展方向
目前，国内外对新的气敏材料和气体传感器的研究非常活跃，其主要研究和发展方向主要集中在以下几点：
首先，开发新的气敏材料。主要措施是在传统的半导体气敏材料SnO,SnO2,Fe2O3中掺杂一些元素，目前有很多这方面的研究报道；其次是研制和开发复合型和混合型半导体气敏材料和高分子气敏材料，使这些材料对不同气体具有高灵敏度、高选择性、高稳定性。
另外，开发新的气体传感器，应用新材料、新工艺和新技术，对气体传感器的机理做进一步研究，使传感器更加微型化和多功能化，并具有性能稳定、使用方便、价格低廉等特点。
同时，进一步采用计算机技术实现气体传感器的智能化。气体传感器和计算机技术相结合，出现了智能气体传感器--电子鼻。国内外已成功开发了鉴别和检测食品、香料等的电子鼻。研制开发新型仿生气体传感器-仿生电子鼻是未来气体传感器发展的主要方向。
3 气体传感器在气体泄漏事故处置中的应用
3.1用于可燃气体监测报警
目前，气敏材料的发展使得气体传感器的灵敏度高、性能稳定、结构简单、体积小、价格便宜，并提高了传感器的选择性和敏感性。现有的燃气报警器，多采用氧化锡加贵金属催化剂气敏元件，但选择性差，并且因催化剂中毒而影响报警的准确性。半导体气敏材料对气体的敏感性与温度有关。常温下敏感度较低，随着温度的升高，敏感度增加，在一定温度下达到峰值。由于这些气敏材料在需要在较高温度下(一般大于100℃)达到敏感度最好，这不仅要消耗额外的加热功率，还会引发火灾。
气体传感器的发展解决了这一问题。例如，氧化铁系气敏陶瓷所制的气体传感器，不需要添加贵金属催化剂就可造成灵敏度高、稳定性好、具有一定选择性的气体传感器。降低半导体气敏材料的工作温度，大大提高它们在常温下的灵敏度，使其能在常温下工作。目前，除了常用的单一金属氧化物陶瓷外，又开发了一些复合金属氧化物半导体气敏陶瓷和混合金属氧化物气敏陶瓷。
将气体传感器安装在易燃、易爆、有毒有害气体的生产、储运、使用等场所中，及时检测气体含量，及早发现泄漏事故。并将气体传感器与保护系统联动，使保护系统在气体到达爆炸极限前动作，将事故损失控制在最低。同时，气体传感器的小型化和价格的降低，使之进入家庭成为可能。
3.2 在气体检测及事故处置中的应用
3.2.1检测气体种类及特性
在气体泄漏事故发生后，事故处置将围绕采样检测、确定警戒区域、组织危险区域内群众撤离、抢救中毒人员、堵漏、洗消等方面展开。进行处置的第一个方面应该是尽量减少泄漏对人员的伤害，这就要求了解泄漏气体的毒性。气体的毒性指泄漏使物质能够扰乱人们机体的正常反应，因而降低人在事故中制订对策和减轻伤害的能力。美国消防协会将物质的毒性分为以下几类：
NH=0 火灾时除一般可燃物危险外，短期接触没有其它危险的物质。
NH=1 短期接触可引起刺激，致人轻微伤害的物质。
NH=2 高浓度或短期接触可致人暂时失去能力或残留伤害。
NH=3 短期接触可致人严重的暂时或残留伤害。
NH=4 短暂接触也能致人死亡或严重伤害。
注：以上毒性系数N\-H值只是用来表示人体受害的程度，不能用于工业卫生和环境的评价。
由于有毒气体可通过人的呼吸系统进入人体造成伤害，在处置有毒气体泄漏事故时的安全防护必须迅速完成。这就要求事故处置人员在到达事故现场后，在最短的时间内能够了解气体的种类、毒性等特性。
将气体传感器阵列与计算机技术相结合，组成智能气体探测系统，能够做到迅速准确识别气体种类，从而测出气体的毒性。智能气体传感系统由气敏阵列、信号处理系统和输出系统组成。采用多个具有不同敏感特性的气敏元件组成阵列，利用神经网络模式识别技术对混合气体进行气体识别和浓度监测。同时，将常见有毒、有害、易燃气体的种类、性质、毒性输入计算机，并根据气体的性质编制事故处置预案输入计算机。当泄漏事故发生后，智能气体探测系统将按下面程序工作：
进入现场→吸附气体样品→气敏元件产生信号→计算机识别信号→计算机输出气体种类、性质、毒性及处置方案
由于气体传感器的灵敏度较高，在气体浓度很低的时候就可以进行检测，而不必深入事故现场，以避免不了解情况而造成不必要的伤害。使用计算机处理，以上过程可以迅速完成。这样，可以迅速准确地采取有效的防护措施，实施正确的处置方案，将事故损失降低到最低程度。另外，由于系统中存储常见气体的性质及处置预案等信息，如果知道泄漏事故中气体的种类，可直接在这套系统中查询气体性质和处置方案。
3.2.2寻找泄漏点
当泄漏事故发生后，迅速寻找泄漏点，采取适当的堵漏措施是防止事故进一步扩大的必要条件。在有些情况下，由于管线较长、容器较多、泄漏点较隐蔽等原因，特别是泄漏较轻时，泄漏点的寻找比较困难。由于气体的扩散性，气体从容器或管线中泄漏出以后，在外部风力和内部浓度梯度的作用下，开始向四周扩散，即离泄漏点越近，气体的浓度越高。根据这一特点，使用智能气体传感器可解决这一问题。与检测气体种类的智能传感系统不同的是，这种系统的气敏阵列选用若干敏感性部分重叠的气敏元件组成，使传感系统对某一种气体的敏感性增强，利用计算机处理气敏元件的信号变化，可以很快检测出气体的浓度变化，然后根据气体浓度变化找到泄漏点。
目前，气敏元件集成化使传感器系统的微型化成为可能。例如，日本松下公司研制的一种集成化超微粒传感器，可探测氢气、甲烷等气体，集中在2
mm见方的硅片上。同时，计算机技术的发展可以使这种系统的探测速度更快。因此，可以开发小型易于携带的智能传感器系统。将这一系统和合适的图像识别技术相结合，利用遥控技术可以使它自动进入隐蔽空间、有毒有害等人员不宜进入的地点工作，查找泄漏点的位置。
4 结束语
开发新的气体传感器，特别是开发和完善智能气体传感系统，使之可以在气体泄漏事故中起到报警、检测、识别、智能决策等方面的作用。大大提高气体泄漏事故处置的工作效率和安全性，对于控制事故损失具有重要的作用。现在，气体传感器的研究和开发非常活跃，新的气敏材料不断出现，气体传感器的智能化也得到了一定发展。相信在有关科研人员的不断努力下，将会有技术更加成熟的智能气体传感系统，在气体泄漏事故处置中的应用将会更加广泛。 硅色敏传感器应用设计
硅色敏传感器原理及分类
基本原理
自然界有各种各样的颜色，在所有颜色中，除鸟类羽毛由于干涉而产生颜色外，物体对光的选择吸收是产生颜色的主要原因。在色料(包括颜料、染料、油漆等)制造业中，都是制造具有选择吸收性能的色素，色料本身不是光源，他们只能将入射光选择地吸收或选择地反射，使透射光或反射光带色彩。根据这一原理，人们在单晶硅或非晶硅材料上制造两个、三个甚至四个PN结,利用不同结深的PN结对不同颜色光吸收系数的差异进行颜色识别。其中，具有三个以上PN结的元件可以同时测得三刺激值,原则上可以得到所有待测色,称为全色色敏传感器。Texas
Advanced Optoelectronic
Solutions公司(Taos)的集成化光电传感器属于这种器件，这种传感器具有板上信号处理和颜色滤镜功能。所有三个传感器均建立在带沉积滤色镜的光-电压转换器平台上，每个传感器设计用于检测三基色中的一种：即红色、蓝色和绿色；在颜色测量应用中，可以把颜色分离成它的RGB成分；拥有两个PN结的元件是一种单色传感器,由两个纵向迭加、结深不同的PN结组成,以体材料为滤光片,不同波长的入射光在深、浅PN结所产生的两个光电流的比值与波长有近似的线性关系。这种色敏传感器不能同时测量颜色的三刺激值,但通过电流比可以探测单色光,也可以区分两个不同光谱组成的复色光,即色差辨别。日本Sharp公司的PD150和PD151以及国内武汉大学半导体厂生产的CS-1色敏传感器都属于这种传感器。
信号处理
硅色敏传感器的应用电路比一般光信号探测电路要复杂。对全色色敏传感器而言，应用电路模拟人眼的三刺激值特性，用光电积分效应直接测量颜色的三刺激值，由于用到滤光片，应该对其光谱响应进行修正，使它与国际照明委员会(CIE)标准观察者相一致，同时对照明光源进行滤色修正，使它符合标准照明体的相对光谱功率分布。应用电路总的光学条件应符合卢瑟(Luther)条件：
KNS(λ)τN(λ)γ(λ)= S0(λ)N(λ)
式中，NX、Y、Z;
S(λ)—应用电路所用的标准光源光谱功率分布；S0(λ)
—选定的标准照明体光谱功率分布；τN—三种滤色修正器的光谱透射比；N(λ)—标准观察者光谱三刺激值；γ(λ)—应用电路的光谱灵敏度；KN—比例系数。
双PN结色敏传感器常用于对两个物体的色差进行判断，它的信号处理电路常采用模拟放大电路，A/D转换以及单片机处理电路。
“倒罐”识别分拣系统设计
在饮料包装行业(马口铁三片罐生产线)中，由于某种原因可能会产生所谓“倒罐”(饮料罐上下倒置)，为防止“倒罐”，可在马口铁三片罐生产线上加装分拣系统。下面简要介绍该分拣系统的开发过程。
信号采集处理
分拣系统的信号采集主要依靠色敏传感器，因为饮料罐上部与下部的颜色是不相同的，根据上部与下部的颜色值的变化能分清是否发生了“倒罐”。由于只要求分拣系统能分辨颜色值的变化，而对饮料罐真正的颜色标定没有具体要求。因此可采用双PN结色敏传感器对饮料罐进行颜色识别。色敏传感器选用了武汉大学半导体工厂生产的CS-1色敏传感器，具体的颜色测量方式有三种：直接式、透射式、反射式,考虑到系统用在马口铁三片罐生产线上，所以使用反射式测量方式。信号采集电路原理图如图1所示。
图中CS-1色敏传感器中的两个光敏部分PD1和PD2连接在两只运算放大器IC1、IC2的反相输入端，即将运算放大器做电流输入型使用。连接在IC1、IC2的反相输入端与输出端之间的D1和D2两只二极管用作对数变换元件，在工作时它们并不改变PD1和PD2的短路电流的性质，因此有可能在入射功率的宽广范围内稳定地测定光的波长，也即测知物体的颜色或光的颜色。IC3为一差动放大器，用于实现对两个输入电压(即IC1、IC2的输出电压)的减法运算。该信号采集电路的输出电压Vo(λ)与不同颜色的波长之间的关系可用下式表示
Vo(λ)= VoR2/ R1
式中Vo为常数，Isc1、Isc2分别为IC1、IC2输入电流。其中，测色电压Vo(λ)与波长的关系如图2所示，显然，只要测出输出电压Vo(λ)，就可根据输出电压与光的波长的对应值测定其颜色波长。
系统总体设计
分拣系统的核心是单片机系统的设计，它的结构如图3所示。
系统的工作原理是：通过键盘电路设定光源的发光大小，调整色敏传感器的工作点，进行颜色测定时，须对信号采集电路的信号输出大小进行计算，得出被测饮料罐的颜色值，把所测的颜色值同单片机中的饮料罐颜色值进行比较，得到它们之间最相关的值，确定所测值的颜色。如果产生所谓“倒罐”，系统显示报警信号，同时可提交传送带可编程控制器（可由键盘设定是否使用该功能）或驱动气动执行机构。
分拣系统电路由以下几部分组成：
系统单片机—选用Intel8031，8位单片微型计算机,最小系统由EPROM和地址锁存器组成。EPROM采用2764,所有的检测程序均固化在其中，地址锁存器采用74LS373,它使EPROM与CPU之间地址总线与数据总线分时复用。
A/D转换——使用7135A/D转换器，精密电压基准源采用MC1403。
程序存储扩展—主要完成程序的存储和运行。
通信—实现生产线中的可编程控制器与8031通信的中间媒介功能。
扩展键盘、显示、输出控制电路—采用8155来扩展I/O接口,并能同时完成显示、编码键盘、输出控制功能。
软件系统设计
软件主要用汇编语言编写而成。由基本测色原理可知，单片机系统主要数据处理内容有线性化处理、光源发光率修正、颜色识别。颜色识别通过列颜色值表，然后，由查表程序查得实际颜色，送显示器显示(提交传送带可编程控制器、驱动气动执行机构)。软件可分为四个模块；
主程序：主程序流程图如图4所示。程序开始对系统进行初始化，开中断后，由于采样为高级中断，所以先判断A/D转换结束与否，然后进行颜色识别的主要数据处理，即线性化处理，光源发光率修正，所得颜色数字量进入查表程序，最后将颜色值送显示或键盘处理程序。
中断处理程序：包括采样程序和键处理程序。
处理程序：包括线性化处理、光源发光率修正值查取、颜色值的判断与控制信号输出。
附加程序：包括键处理程序，显示程序。
结语
现代化工业生产由于应用场合越来越多、越来越复杂，所以对更精密、更可靠的传感器的需求也越来越大，其中颜色检测和颜色变化的识别等就是其中比较复杂的应用之一。我们提出的解决方案采用8031单片机为主设计，硬件电路结构简单、软件设计灵活、速度快，电路设计采用了防震、屏蔽、合理布线等措施，经仿真调试证明系统硬、软件设计合理，运行稳定可靠。在应用方面，该系统除用在饮料包装行业(马口铁三片罐生产线)中检测“倒罐”外，其它如化妆品装瓶包装生产线、食品包装膜切割包装生产线等都可直接使用该系统。
顶部
caohuali发表于： 2004/11/15 08:17pm
汽车传感器应用现状（转）
汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。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。据报道，2000年汽车传感器的市场为61.7亿美元(9.04亿件产品)，到2005年将达到84.5亿美元(12.68亿件)，增长率为6.5%(按美元计)和7.0%(按产品件数计)。汽车传感器在汽车上主要用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统中。
发动机控制系统用传感器
发动机控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心，种类很多，包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，供ECU对发动机工作状况进行精确控制，以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。
由于发动机工作在高温(发动机表面温度可达150℃、排气歧管可达650℃)、振动(加速度30g)、冲击(加速度50g)、潮湿(100%RH，-40℃-120℃)以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中，因此发动机控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业用传感器高1-2个数量级，其中最关键的是测量精度和可靠性。否则，由传感器带来的测量误差将最终导致发动机控制系统难以正常工作或产生故障。
1.温度传感器
温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点，其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性差；热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低；热偶电阻式温度传感器的精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。
已实用化的产品有热敏电阻式温度传感器(通用型-50℃～130℃，精度1.5%，响应时间10ms；高温型600℃～1000℃，精度5%，响应时间10ms)、铁氧体式温度传感器(ON/OFF型，-40℃～120℃，精度2.0%)、金属或半导体膜空气温度传感器(-40℃～150℃，精度2.0%、5%，响应时间20ms)等。
2.压力传感器
压力传感器主要用于检测气缸负压、大气压、涡轮发动机的升压比、气缸内压、油压等。吸气负压式传感器主要用于吸气压、负压、油压检测。汽车用压力传感器应用较多的有电容式、压阻式、差动变压器式（LVDT）、表面弹性波式（SAW）。
电容式压力传感器主要用于检测负压、液压、气压，测量范围20～100kPa，具有输入能量高，动态响应特性好、环境适应性好等特点；压阻式压力传感器受温度影响较大，需要另设温度补偿电路，但适应于大量生产；LVDT式压力传感器有较大的输出，易于数字输出，但抗干扰性差；SAW式压力传感器具有体积小、质量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、分辨率高、数字输出等特点，用于汽车吸气阀压力检测，能在高温下稳定地工作，是一种较为理想的传感器。
3.流量传感器
流量传感器主要用于发动机空气流量和燃料流量的测量。空气流量的测量用于发动机控制系统确定燃烧条件、控制空燃比、起动、点火等。空气流量传感器有旋转翼片式（叶片式）、卡门涡旋式、热线式、热膜式等四种类型。旋转翼片式（叶片式）空气流量计结构简单，测量精度较低，测得的空气流量需要进行温度补偿；卡门涡旋式空气流量计无可动部件，反映灵敏，精度较高，也需要进行温度补偿；热线式空气流量计测量精度高，无需温度补偿，但易受气体脉动的影响，易断丝；热膜式空气流量计和热线式空气流量计测量原理一样，但体积少，适合大批量生产，成本低。空气流量传感器的主要技术指标为：工作范围0.11～103立方米/min，工作温度-40℃～120℃，精度≤1%。
燃料流量传感器用于检测燃料流量，主要有水轮式和循环球式，其动态范围0～60kg/h，工作温度-40℃～120℃，精度±1%，响应时间小于10ms。 4.位置和转速传感器
位置和转速传感器主要用于检测曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速等。目前汽车使用的位置和转速传感器主要有交流发电机式、磁阻式、霍尔效应式、簧片开关式、光学式、半导体磁性晶体管式等，其测量范围0°～360°，精度±0.5°以下，测弯曲角达±0.1
。
车速传感器种类繁多，有敏感车轮旋转的、也有敏感动力传动轴转动的，还有敏感差速从动轴转动的。当车速高于100km/h时，一般测量方法误差较大，需采用非接触式光电速度传感器，测速范围0.5～250km/h，重复精度0.1%，距离测量误差优于0.3%。
5.气体浓度传感器
气体浓度传感器主要用于检测车体内气体和废气排放。其中，最主要的是氧传感器，实用化的有氧化锆传感器(使用温度-40℃～900℃，精度1%)、氧化锆浓差电池型气体传感器(使用温度300℃～800℃)、固体电解质式氧化锆气体传感器(使用温度0℃～400℃，精度0.5%)，另外还有二氧化钛氧传感器。和氧化锆传感器相比，二氧化钛氧传感器具有结构简单、轻巧、便宜，且抗铅污染能力强的特点。
6.爆震传感器
爆震传感器用于检测发动机的振动，通过调整点火提前角控制和避免发动机发生爆震。可以通过检测气缸压力、发动机机体振动和燃烧噪声等三种方法来检测爆震。爆震传感器有磁致伸缩式和压电式。磁致伸缩式爆震传感器的使用温度为-40℃～125℃，频率范围为5～10kHz；压电式爆震传感器在中心频率5.417kHz处，其灵敏度可达200mV/g，在振幅为0.1g～10g范围内具有良好线性度。
底盘控制用传感器
底盘控制用传感器是指用于变速器控制系统、悬架控制系统、动力转向系统、制动防抱死系统等底盘控制系统中的传感器。这些传感器尽管分布在不同的系统中，但工作原理与发动机中相应的传感器是相同的。而且，随着汽车电子控制系统集成化程度的提高和CAN-BUS技术的广泛应用，同一传感器不仅可以给发动机控制系统提供信号，也可为底盘控制系统提供信号。
自动变速器系统用传感器主要有：车速传感器、加速踏板位置传感器、加速度传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传感器等。制动防抱死系统用传感器主要有：轮速传感器、车速传感器；悬架系统用传感器主要有：车速传感器、节气门位置传感器、加速度传感器、车身高度传感器、方向盘转角传感器等；动力转向系统用传感器主要有：车速传感器、发动机转速传感器、转矩传感器、油压传感器等。
车身控制用传感器
车身控制用传感器主要用于提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等。由于其工作条件不象发动机和底盘那么恶劣，一般工业用传感器稍加改进就可以应用。主要有用于自动空调系统的温度传感器、湿度传感器、风量传感器、日照传感器等；用于安全气囊系统中的加速度传感器；用于门锁控制中的车速传感器；用于亮度自动控制中的光传感器；用于倒车控制中的超声波传感器或激光传感器；用于保持车距的距离传感器；用于消除驾驶员盲区的图象传感器等。
导航系统用传感器
随着基于GPS/GIS（全球定位系统和地理信息系统）的导航系统在汽车上的应用，导航用传感器这几年得到迅速发展。导航系统用传感器主要有：确定汽车行驶方向的罗盘传感器、陀螺仪和车速传感器、方向盘转角传感器等。
汽车传感器发展趋势
由于汽车传感器在汽车电子控制系统中的重要作用和快速增长的市场需求，世界各国对其理论研究、新材料应用和新产品开发都都非常重视。未来的汽车用传感器技术，总的发展趋势是微型化、多功能化、集成化和智能化。
微型传感器基于从半导体集成电路技术发展而来的MEMS
(微电子机械系统)，微型传感器利用微机械加工技术将微米级的敏感元件、信号处理器、数据处理装置封装在一快芯片上，由于具有体积小、价格便宜、便于集成等特点，可以明显提高系统测试精度。目前该技术日渐成熟，可以制作各种能敏感和检测力学量、磁学量、热学量、化学量和生物量的微型传感器。由于基于MEMS技术的微型传感器在降低汽车电子系统成本及提高其性能方面的优势，它们已开始逐步取代基于传统机电技术的传感器。
多功能化是指一个传感器能检测2个或者两个以上的特性参数或者化学参数，从而减少汽车传感器数量，提高系统可靠性。
集成化是指利用IC制造技术和精细加工技术制作IC式传感器。
智能化是指传感器与大规模集成电路相结合，带有CPU，具有智能作用，以减少ECU的复杂程度，减少其体积，并降低成本。
总之，随着电子技术的发展和汽车电子控制系统应用的日益广泛，汽车传感器市场需求将保持高速增长，微型化、多功能化、集成化和智能化的传感器将逐步取代传统的传感器，成为汽车传感器的主流。 学习。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
页:
[1]
2