第一篇：24 傳感器技術(shù)的發(fā)展方向

?全球范圍內(nèi)大概有兩萬(wàn)多種傳感器，在現(xiàn)代這種高科技的發(fā)展需求，新型傳感器層出不窮，不斷的適應(yīng)形勢(shì)的發(fā)展，不斷的豐富傳感器家族。下面是詳

細(xì)的傳感器技術(shù)的發(fā)展方向：

1、發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，開(kāi)發(fā)新材料——新現(xiàn)象、新原理、新材料是發(fā)展傳感器技術(shù)，研究新型傳感器的重要基礎(chǔ)，每一種新原理、新材料的發(fā)現(xiàn)都會(huì)伴隨著新的傳感器種類(lèi)誕生。比如說(shuō)，在常溫狀態(tài)下，傳輸速度比任何半導(dǎo)體都快的碳化硅。

2、集成化，多功能化——向敏感功能裝置發(fā)展傳感器的集成化，最近積極地應(yīng)用了半導(dǎo)體集成電路技術(shù)及其開(kāi)發(fā)思想用于傳感器制造。如采用微細(xì)加工技術(shù)MEMS制作微型傳感器；采用厚膜和薄膜技術(shù)制作傳感器等。

3、向未開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域挑戰(zhàn)——生物傳感器到目前為止，正大力研究。開(kāi)發(fā)的傳感器大多為物理傳感器，今后應(yīng)積極開(kāi)發(fā)研究化學(xué)傳感器和生物傳感器。特別是智能機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，需要研制各種模擬人的感覺(jué)器官的傳感器，如已有的機(jī)器人力覺(jué)、觸覺(jué)傳感器、味覺(jué)傳感器等。

4、智能傳感器——具有判斷能力、學(xué)習(xí)能力的傳感器。事實(shí)上是一種帶微處理器的傳感器，它具有檢測(cè)、判斷和信息處理功能。

第二篇：傳感器技術(shù)教學(xué)大綱

《傳感器技術(shù)》課程教學(xué)大綱

一、課程名稱(chēng)：傳感器技術(shù)

二、課程代碼：812117

三、課程類(lèi)別： 專(zhuān)業(yè)課

四、學(xué)時(shí) 32

五、先修課程：電路理論電子技術(shù)

六、適應(yīng)專(zhuān)業(yè)：海洋技術(shù)

七、課程的性質(zhì)和任務(wù)

《傳感器與測(cè)試技術(shù)》是一門(mén)多學(xué)科交叉而成的專(zhuān)業(yè)課程，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)信息資源的需要日益增長(zhǎng)，要及時(shí)獲取各種信息，解決工程、生產(chǎn)及科研中遇到的檢測(cè)問(wèn)題，必須合理的選擇和應(yīng)用各種傳感器。本課程在講清基本概念、基本理論的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用。本課程主要為海洋技術(shù)專(zhuān)業(yè)的本科生重點(diǎn)介紹各種傳感器的工作原理和特性，結(jié)合工程應(yīng)用實(shí)際，了解傳感器在各種電量和非電量檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生使用各類(lèi)傳感器的技巧和能力，掌握常用傳感器的工程測(cè)量設(shè)計(jì)方法和實(shí)驗(yàn)研究方法，了解傳感器技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向。

八、教學(xué)目的與要求

使學(xué)生初步掌握檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生使用各類(lèi)傳感器的能力。使學(xué)生能夠進(jìn)一步應(yīng)用傳感器方面的知識(shí)解決工程檢測(cè)中的具體問(wèn)題。對(duì)學(xué)科發(fā)展有初步認(rèn)識(shí)，掌握基本的共性技術(shù)。本課程學(xué)習(xí)基本要求為：

1、通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)了解以下知識(shí)：

（1）傳感器、檢測(cè)系統(tǒng)組成、描述。

（2）傳感器測(cè)量的共性技術(shù)，傳感技術(shù)的新發(fā)展。

（3）傳感器的一般工程參數(shù)測(cè)量方法。

2、通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)熟悉以下知識(shí)：

（1）傳感器分類(lèi)方法

（2）傳感器動(dòng)、靜態(tài)特性的定義、測(cè)量方法。

（3）不同傳感器等效、測(cè)量電路。

（4）傳感器的數(shù)學(xué)模型建立和分析方法。

（5）各種物理效應(yīng)和功能傳感器基本特性。

3、通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握以下知識(shí)：

（1）常用傳感器靜態(tài)性能檢測(cè)及數(shù)據(jù)處理方法；

（2）電橋測(cè)量、線(xiàn)性化處理及檢測(cè)技術(shù)一般共性技術(shù)；

（3）R、C、L傳感器基本原理、測(cè)量方法；

（4）主要傳感器工作原理、測(cè)量電路

要求理解不同原理傳感器的物理概念，常用的電路搭配；能夠?qū)ΤＳ脗鞲衅鞯男阅苓M(jìn)行檢測(cè)并正確處理檢測(cè)數(shù)據(jù)；掌握正確使用傳感器的方法。了解傳感器技術(shù)發(fā)展前沿狀況，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力。

九、教學(xué)內(nèi)容及要求

第一章概論

1、了解信息測(cè)量的基本知識(shí)，掌握測(cè)量誤差的基礎(chǔ)知識(shí)。

2、掌握傳感器的定義、傳感器的一般特性、傳感器的重要指標(biāo)。

重點(diǎn)內(nèi)容：

測(cè)量誤差的概念、傳感器的定義、傳感器的一般特性

教學(xué)難點(diǎn)：

隨機(jī)誤差計(jì)算、二階傳感器的動(dòng)態(tài)特性及其分析方法。

建議學(xué)時(shí)數(shù)：

4第二章電阻應(yīng)變傳感器

1、了解應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和材料、電阻應(yīng)變片的工作特性及參數(shù)

2、掌握電阻應(yīng)變傳感器的工作原理、電阻應(yīng)變傳感器測(cè)量電橋的分析方法及應(yīng)用電阻應(yīng)變傳感器的溫度誤差及線(xiàn)性補(bǔ)償辦法。

3、理解應(yīng)變式力傳感器、應(yīng)變式壓力傳感器、應(yīng)變式加速度傳感器的應(yīng)用 重點(diǎn)內(nèi)容：

電阻應(yīng)變傳感器的工作原理、差動(dòng)電橋的概念、測(cè)量電橋的分析方法。教學(xué)難點(diǎn)：

電阻應(yīng)變傳感器測(cè)量電橋的分析方法、電阻應(yīng)變傳感器的溫度誤差及補(bǔ)償辦法，應(yīng)變測(cè)量電橋性能的提高。

建議學(xué)時(shí)數(shù)：

4第三章電感傳感器

1、掌握電感型傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，掌握電感型傳感器的工作特性分析方法，帶相敏整流測(cè)量電橋的工作原理。

2、了解差動(dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓消除方法、差動(dòng)變壓器外補(bǔ)償電路、差動(dòng)整流電路，電感型傳感器的應(yīng)用。

重點(diǎn)內(nèi)容：

電感型傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，主要工作特性及測(cè)量電路分析方法，帶相敏整流測(cè)量電橋的工作原理。

教學(xué)難點(diǎn)：

電感型傳感器測(cè)量電路分析方法、帶相敏整流測(cè)量電橋的工作原理。

建議學(xué)時(shí)數(shù)：

4第四章電容傳感器

1、掌握電容傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，差動(dòng)電容傳感器的概念，掌握電容傳感器主要工作特性及分析方法

2、了解差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路的工作原理，電容傳感器的應(yīng)用及在應(yīng)用中正確處理所遇到的問(wèn)題。

重點(diǎn)內(nèi)容：

電容傳感器的工作原理、特點(diǎn)、主要工作特性及配用的測(cè)量電路，如何在實(shí)際工程測(cè)量中正確合理的選擇電容傳感器。

教學(xué)難點(diǎn)：

電容傳感器測(cè)量電路的分析及（變間隙式）差動(dòng)電容傳感器測(cè)量電橋輸出電

壓的計(jì)算、測(cè)量誤差的分析及減小誤差的方法。

建議學(xué)時(shí)數(shù)：

2第五章 熱電傳感器

1、掌握熱電偶的工作原理、工作特性、冷端補(bǔ)償及測(cè)溫電路熱，電感傳感器的基本應(yīng)用。

2、掌握金屬熱電阻、半導(dǎo)體熱敏電阻工作原理及特性，溫敏二級(jí)管、溫敏晶體管的測(cè)溫原理，掌握熱電傳感器的基本應(yīng)用。

重點(diǎn)內(nèi)容：

熱電偶、半導(dǎo)體熱敏電阻、工作特性、測(cè)量電路，溫度傳感器的典型工程應(yīng)用。

教學(xué)難點(diǎn)：

熱電傳感器測(cè)量電路的分析方法及測(cè)量誤差分析。

建議學(xué)時(shí)數(shù)：

4第六章 壓電傳感器

1、了解壓電材料的壓電效應(yīng)，壓電傳感器的基本應(yīng)用。

2、掌握壓電傳感器工作原理、壓電傳感器的組成及其測(cè)量電路。

重點(diǎn)內(nèi)容：

壓電傳感器工作原理及測(cè)量電路。

教學(xué)難點(diǎn)：

壓電傳感器測(cè)量電路電荷放大器的運(yùn)用及測(cè)量誤差的分析。

建議學(xué)時(shí)數(shù)：

2第七章 磁電傳感器

1、了解各種霍爾元件、磁敏元件的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及其基本應(yīng)用，理解霍爾效應(yīng)、磁阻效應(yīng)的基本概念。

2、掌握霍爾傳感器的工作原理、主要工作特性、誤差及其補(bǔ)償

重點(diǎn)內(nèi)容：

霍爾傳感器工作原理、主要工作特性、誤差分析及其補(bǔ)償，霍爾傳感器的典型應(yīng)用。

教學(xué)難點(diǎn)：

磁敏二極管、磁敏三極管的結(jié)構(gòu)、工作原理，溫度特性及補(bǔ)償，測(cè)量誤差的分析及計(jì)算。

建議學(xué)時(shí)數(shù)：

2第八章 光電傳感器

1、理解常用光電器件的光電效應(yīng)及其應(yīng)用

2、掌握常用光電器件工作原理、工作特性及典型應(yīng)用，光柵位移傳感器的組成、工作原理、辯向原理及細(xì)分技術(shù)。

重點(diǎn)內(nèi)容：

光電效應(yīng)的基本概念，常用光電器件工作原理、工作特性及典型應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)：

莫爾條紋的概念，光柵位移傳感器的工作原理、辯向原理及細(xì)分技術(shù)。建議學(xué)時(shí)數(shù)：

4第九章 光纖傳感器

1、理解光纖的傳光原理與特性，幾種光纖傳感器的典型應(yīng)用。

2、掌握光纖作為光的傳輸媒質(zhì)所具有的特點(diǎn)，它的結(jié)構(gòu)、組成。光纖傳感器的工作原理及特點(diǎn)。

重點(diǎn)內(nèi)容：

光纖的基本概念，光纖傳感器的工作原理及特點(diǎn)。光線(xiàn)能在光纖中傳輸?shù)谋匾獥l件。

教學(xué)難點(diǎn)：

傳輸光的調(diào)制技術(shù)，偏振調(diào)制技術(shù)。

建議學(xué)時(shí)數(shù)：

2第十章 其它類(lèi)型傳感器簡(jiǎn)介

1、掌握氣敏傳感器、濕敏傳感器的工作原理及應(yīng)用。

2、掌握幾種傳感器穩(wěn)壓、恒流電源，典型實(shí)用信號(hào)放大電路。

重點(diǎn)內(nèi)容：

半導(dǎo)體氣敏傳感器的基本概念，工作原理及特點(diǎn)，主要特性及其改善。教學(xué)難點(diǎn)：

氣體分子對(duì)氣敏材料的吸附、解吸原理，氣敏傳感器靈敏度的提高與穩(wěn)定改善。

建議學(xué)時(shí)數(shù)：

4十、考核方式：

結(jié)束性閉卷考試80％＋平時(shí)考核20％

十一、推薦教材和教學(xué)參考資源

（一）教材

郁有文.傳感原理及工程應(yīng)用 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，第三版

（二）教學(xué)參考資源

何道清.傳感與傳感器技術(shù).北京：科學(xué)出版社，2004..Ramon Pallas-Areny JohnG Webster傳感器和信號(hào)調(diào)節(jié) 北京：清華大學(xué)出版社

制定人：常繼生

審定人：黃曉紅

第三篇：新型傳感器技術(shù)

前

言

傳感器工作原理的分類(lèi)：

物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)

化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象

以其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為：

模擬傳感器——將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。

數(shù)字傳感器——將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。

開(kāi)關(guān)傳感器——當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。

應(yīng)用的材料觀點(diǎn)出發(fā)可將傳感器分成下列幾類(lèi)：

(1)按照其所用材料的類(lèi)別分 金屬 聚合物 陶瓷 混合物

(2)按材料的物理性質(zhì)分  導(dǎo)體 絕緣體 半導(dǎo)體 磁性材料

(3)按材料的晶體結(jié)構(gòu)分 單晶 多晶 非晶材料

按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為：

集成傳感器薄膜傳感器厚膜傳感器陶瓷傳感器

集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測(cè)信號(hào)的部分電路也集成在同一芯片上。

薄膜傳感器則是通過(guò)沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時(shí)，同樣可將部分電路制造在此基板上。

厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。

第1章 傳感器敏感材料

1半導(dǎo)體硅材料

1.1 單晶硅：固態(tài)傳感器的材料，優(yōu)點(diǎn)：

優(yōu)良的機(jī)械、物理性質(zhì)，材質(zhì)純，內(nèi)耗低、功耗小。機(jī)械品質(zhì)因數(shù)高達(dá)106數(shù)量級(jí)，滯后和蠕變極小，機(jī)械穩(wěn)定性好。

各向異性，具有很好的熱導(dǎo)性，應(yīng)變靈敏系數(shù)高。

1.2 多晶硅：是許多單晶的聚合物。晶粒的排列是無(wú)序的，不同的晶粒有不同的單晶取向，而每一晶粒內(nèi)部具有單晶的特征。晶粒與晶粒之間的部位稱(chēng)為晶界，其對(duì)壓阻效應(yīng)的影響可通過(guò)控制摻雜濃度來(lái)降低。晶粒越大，壓阻效應(yīng)越大。

1.3 非晶體硅：在光電器件、傳感器中應(yīng)用。與晶體材料相比，非晶體硅具有：

（1）在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有高的光吸收系數(shù)。（2）淀積溫度低（200-300oC），可用多種材料作襯底，感受大面積淀積。（3）材料性能穩(wěn)定，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。（4）具有高的塞貝克系數(shù)

（5）純非晶硅沒(méi)有壓阻效應(yīng)，利用微晶相與非晶相混合可產(chǎn)生壓阻效應(yīng)，靈敏系數(shù)高。（6）非晶硅的彈性模量和多晶硅一樣，取決于制備和熱處理，一般為（150—170）×103MPa。

可制成多種傳感器，如光傳感器，成象傳感器，高靈敏度溫度傳感器，微波功率傳感器，觸覺(jué)傳感器等。

1.4 硅藍(lán)寶石：是在藍(lán)寶石襯底上應(yīng)用外延生長(zhǎng)技術(shù)形成的硅薄膜。襯底是絕緣體，可實(shí)現(xiàn)元件之間的分離，且寄生電容小。

蠕變極小，優(yōu)于單晶硅；耐輻射能力強(qiáng)；化學(xué)穩(wěn)定性好，耐腐蝕性強(qiáng)。具有耐環(huán)境性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

2化合物半導(dǎo)體材料

先進(jìn)的成象傳感器材料。如碲鎘汞、銻化銦、砷化鎵等。開(kāi)發(fā)長(zhǎng)波段的應(yīng)用。

無(wú)源探測(cè)的紅外光敏技術(shù)，廣泛應(yīng)用。如紅外夜視、火控、跟蹤定位、精確制導(dǎo)

3石英敏感材料

3.1石英晶體 晶態(tài)sio2 特點(diǎn)：各向異性，具有壓電特性；絕緣體；和單晶硅一樣，具有優(yōu)良的機(jī)械物理性質(zhì)。

工作溫度為２００℃－２５０℃

3.2 石英玻璃：非晶態(tài)SIO2，物理特性與方向無(wú)關(guān)。機(jī)械物理性能和化學(xué)性能極優(yōu)。在７００ ℃－８００ ℃以前，彈性模量隨溫度的增高而增大，以后隨溫度的升高而下降。

最高使用溫度為1100 ℃。適宜制造高精度傳感器

4精密陶瓷材料

以化學(xué)合成的物質(zhì)為原料，控制其中的組分比，經(jīng)過(guò)精密的成型燒結(jié)，可制成適合傳感器需要的多種精密陶瓷材料----功能陶瓷材料。

特點(diǎn)：耐熱性，耐腐蝕性，多孔性，光電性，壓電性等獨(dú)特的性能。新開(kāi)發(fā)陶瓷溫度、氣體、溫度、光電、離子、加速度、陀螺等傳感器 ZnO薄膜

作為壓電體、光導(dǎo)體、光波導(dǎo)和半導(dǎo)體的多用途材料； 六角晶結(jié)構(gòu)，各向異性體，有大的壓電常數(shù)，大的聲光、電光和非線(xiàn)性光學(xué)系數(shù)。淀積ZnO膜技術(shù)最廣泛的方法是磁控濺射方法，可獲得壓電性能、光學(xué)性能優(yōu)良，表面平坦而透明的致密薄膜層。6 鐵電聚合物

是指含有鐵電晶體組織的特殊高分子聚合物，如聚氯乙烯、聚偏二佛乙烯（PVF2)。

PVF2優(yōu)良，具有壓電、熱釋電特性。

應(yīng)用在電-聲和機(jī)-電傳感器，如聲頻、超聲波等。非晶態(tài)磁性合金

結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)程無(wú)序，短程有序；

在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的各個(gè)方向的相對(duì)磁導(dǎo)率較高；

電阻率高，在交變磁場(chǎng)作用下，渦流損耗小，響應(yīng)快，高頻特性好； 磁致伸縮效應(yīng)大；

機(jī)械強(qiáng)度高，高達(dá)2000-3500MPa。

根據(jù)傳感器的具體特性要求確定這類(lèi)材料的組分和形狀。

8形狀記憶合金

新的傳感器材料，具有熱彈性和超彈性；

過(guò)程：把某種記憶合金在高溫下定形后，若冷卻到低溫產(chǎn)生形變，只要溫度稍微升高就可以使形變迅速消失，并回到高溫下所具有的形狀。代表性材料有：NiTi ,CuZnAl,CuAlNi。復(fù)合材料

原子合成法通過(guò)控制材料的特性可以合成理想傳感器材料;晶體合成法:多層結(jié)構(gòu),材料的混合在原子級(jí)上進(jìn)行控制,合成的材料也叫人造晶格或超晶格;超晶格結(jié)構(gòu)具有全新的材料特性;超晶格結(jié)構(gòu)可隨意控制物理常數(shù),具有很大的發(fā)展前景。

硅材料的質(zhì)量輕,密度為不銹鋼的1/3,而彎曲強(qiáng)度為不銹鋼得3.5倍,具有高強(qiáng)度比和高密度比;熱導(dǎo)性為不銹鋼7倍,而熱膨脹系數(shù)不到不銹鋼的1/7;

第2章 微機(jī)械加工技術(shù)

分為三類(lèi)：硅微機(jī)械加工技術(shù)、超精密機(jī)械加工技術(shù)和X射線(xiàn)深層光刻電鑄成型（LIGA)技術(shù)。

2.1硅微機(jī)械加工技術(shù) 硅微機(jī)械加工技術(shù)是硅集成電路工藝的擴(kuò)展技術(shù)。主要用于制造以硅材料為基底、層與層之間有很大差別的三維微結(jié)構(gòu)，包括膜片、懸臂梁、探針等微結(jié)構(gòu)與特殊薄膜和高性能的電路相結(jié)合，成功制造出固態(tài)傳感器 1.刻蝕技術(shù)

（１）體型結(jié)構(gòu)腐蝕加工

腐蝕加工是形成微型傳感器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)，分為化學(xué)腐蝕（濕法）和離子刻蝕（干法）兩種。

（2）表面腐蝕加工---犧牲層技術(shù) 利用硅表面微機(jī)械加工技術(shù)，開(kāi)發(fā)、研制出尺寸小的懸式結(jié)構(gòu) 工藝過(guò)程:

通過(guò)淀積法（濺射、蒸發(fā)）

在Si基片表面上生成SiO2犧牲層(微米級(jí))

根據(jù)要求的形狀刻蝕一部分SiO2

再剩下的SiO2層上通過(guò)淀積生成Si層

用刻蝕法刻蝕淀積的Si層

溶解SiO2犧牲層,獲得與Si基片略連接或完全分離的懸臂式結(jié)構(gòu) 2.薄膜技術(shù)

多晶硅膜、二氧化硅膜、金屬膜等作為微型傳感器結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。制作方法：物理氣相淀積和化學(xué)氣相淀積。物理氣相淀積是利用蒸鍍和濺射。

化學(xué)氣相淀積是讓氣體與襯底材料在加熱的表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使另一種物質(zhì)在表面上形成膜。

(1)真空蒸鍍：用蒸發(fā)鋁和金的方法來(lái)獲得電極的歐姆接觸區(qū)，可直接制造敏感元件的薄膜。

(2)濺射成膜工藝,最流行工藝,設(shè)備較復(fù)雜,成膜速度慢,但形成的膜牢固,制出高熔點(diǎn)的金屬膜和化合物膜,且化學(xué)成分不變。濺射方式有射頻濺射、直流濺射和反應(yīng)濺射等，射頻濺射應(yīng)用廣泛。(3)化學(xué)氣相淀積(CVD)：是使含有待淀積物質(zhì)的化合物升華成氣體，與另一種氣體化合物在一個(gè)反應(yīng)室中進(jìn)行反應(yīng)，生成固態(tài)的淀積物質(zhì)，使之淀積在基底上而生成薄膜。

(4)等離子化學(xué)氣相淀積(PECVD):在溫度３５０－４００ ℃利用等離子體的活性。

過(guò)程：在反應(yīng)過(guò)程中，為了產(chǎn)生等離子體，可加上直流或射頻高電壓，反應(yīng)室通入一定量氣體，使之發(fā)光放電，反應(yīng)室內(nèi)的氣體將被電離而等離子化。3.固相鍵合工藝

把兩個(gè)固態(tài)部件直接鍵合在一起的加工工藝，也就是把微機(jī)械部件裝配在一起的一種技術(shù)。

典型例子就是硅－玻璃或金屬－玻璃間的靜電鍵合。

過(guò)程：把表面拋光的硅和熱膨脹系數(shù)相近的玻璃緊密接觸，在４００℃高溫下，接上硅為正、玻璃為負(fù)的直流電壓（５００－１５００伏）；在靜電力作用下，使硅與玻璃在界面處接近到分子級(jí)的距離而形成牢固的、永久性的分子鍵合

2.2 傳感器用石英、陶瓷、高分子聚合物和金屬材料為基底時(shí)，用到超精密機(jī)械加工技術(shù)，如激光精密加工等。

2.3X射線(xiàn)深層光刻電鑄成型技術(shù)

是深層同步輻射X射線(xiàn)光刻與電鑄工藝相結(jié)合的制造技術(shù)。與犧牲層技術(shù)結(jié)合可制造出微型懸式結(jié)構(gòu)。

工藝過(guò)程如下：

在硅基片上濺射犧牲層

用紫外光通過(guò)掩膜照射犧牲層，制作平面圖形

在犧牲層上涂一層鈦、鎳組成的薄膜作為電鑄的金屬基底 在金屬基底上淀積光致抗蝕劑層，覆蓋掩膜

利用深層同步輻射X射線(xiàn)光刻技術(shù)對(duì)光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光 用化學(xué)蝕刻法蝕刻光致抗蝕劑層，制成電鑄用的初級(jí)模板

在金屬基底上，以初級(jí)模板為模型進(jìn)行電鑄，形成了與模板形狀互為凹凸的三維結(jié)構(gòu)

用化學(xué)溶劑溶解掉初級(jí)模板、金屬基底和犧牲層，獲得懸式結(jié)構(gòu)

第3章 傳感器的建模

3.1原因和過(guò)程

建立傳感器的模型,在原理分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、樣機(jī)研制中有重要作用。

建模過(guò)程：（1）根據(jù)本質(zhì)特征建立傳感器的物理模型；（2）建立傳感器的數(shù)學(xué)模型；（3）求解數(shù)學(xué)模型。

建模的方法：主要有能量法、概率法、狀態(tài)法等

3.2受軸向力兩端固支梁

建模步驟：１）幾何方程；

２）物理方程；

３）彈性勢(shì)能、彈性方程（對(duì)體積）；

４）動(dòng)能；

５）梁上的任一點(diǎn)橫截面處的初始應(yīng)力；

６）由初始應(yīng)力引起的初始彈性勢(shì)能；

７）建立總的彈性勢(shì)能；

８）建立泛函；

９）利用泛函原理；

１０）求解微分方程。

3.3改進(jìn)懸臂梁

改進(jìn)型懸臂梁的特征是：

在載荷F的作用下，梁的根部區(qū)域和端部區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)是相反的； 梁的根部受力情況優(yōu)于典型懸臂梁，測(cè)力范圍增大； 梁上布置測(cè)力元件優(yōu)于典型懸臂梁。

第4章 硅電容式集成傳感器

靈敏度高，穩(wěn)定性好，量程寬

平行板式

C=ε0εA/d 通過(guò)改變極板間距d ,極板相對(duì)面積A（或長(zhǎng)度L）和介電常數(shù)ε，可以使電容器的電容發(fā)生變化。

基于阻抗測(cè)量技術(shù)的電容信號(hào)檢測(cè)，其測(cè)量線(xiàn)路有：（１）交流電橋式；（２）充放電式；（３）調(diào)頻式；（４）諧振式。

硅電容式集成壓力傳感器的接口電路

1.開(kāi)關(guān)-電容接口電路：由差動(dòng)積分器和循環(huán)運(yùn)行的A/D變換器組成。電路的工作過(guò)程：復(fù)位、檢測(cè)、換算和轉(zhuǎn)換。2.電容—頻率變換電路

采用電容—頻率變換電路，可將電容輸出的電壓變換為頻率 信號(hào)輸出。可直接接入計(jì)算機(jī)。

第5章 諧振式傳感器

由ERD組成的電—機(jī)—電諧振子環(huán)節(jié)，是諧振式傳感器的核心。適當(dāng)?shù)剡x擇激勵(lì)和拾振手段，構(gòu)成一個(gè)理想的ERD，對(duì)設(shè)計(jì)諧振式傳感器至關(guān)重要。由ERDA組成的閉環(huán)自激環(huán)節(jié)，是構(gòu)成諧振式傳感器的條件。

由RDO(C)組成的信號(hào)檢測(cè)、輸出環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)檢測(cè)被測(cè)量的手段。

每周平均儲(chǔ)存的能量Q?每周由阻尼損耗的能量值反映了諧振子振動(dòng)中阻尼比的大小及消耗能量快慢的程度。同時(shí)也反映了幅頻特性曲線(xiàn)諧振峰的陡峭的程度，即諧振敏感元件選頻能力的強(qiáng)弱。

雙激單拾

單激雙拾

穩(wěn)定的自激振蕩：

1、幅度平衡條件|AF|=1

2、相位平衡條件φA+φF=(2n+1)π（n=0,1,2,3···）

采用電磁方式作為激勵(lì)、拾振手段最突出的優(yōu)點(diǎn)是與殼體無(wú)接觸，但也有一些不足。如電磁轉(zhuǎn)換效率低，激勵(lì)信號(hào)中需引入較大的直流分量，磁性材料的長(zhǎng)期穩(wěn)定性差，易于產(chǎn)生電磁耦合等。

第6章 聲表面波傳感器

特點(diǎn)：高精度；與微處理器連接，簡(jiǎn)單；可批量生產(chǎn)等?？v波是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向同軸的波

橫波 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直

聲表面波的衰減

波束偏離和衍射效應(yīng)引起的． 原因：

材料固有的衰減；

材料表面粗糙引起散射； 向外輻射聲波．

叉指換能器

功能是激勵(lì)瑞利表面波（１）基本特性：

基本結(jié)構(gòu)：叉指電極、叉指周期、換能器孔徑。物理過(guò)程：壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。

基本性能：頻率高、對(duì)稱(chēng)性、帶寬取決于指對(duì)數(shù)、互易性、內(nèi)加權(quán)、制造簡(jiǎn)單，重復(fù)性、一致性好。

第7章 薄膜傳感器

薄膜與傳感器特性的關(guān)系: 1)選擇性;2)可靠性;3)響應(yīng)時(shí)間;4)分辨率;5)其它特性

厚膜與薄膜：區(qū)別不在于膜的厚度，而是制備工藝的不同。薄膜（真空蒸鍍，濺射，氣相淀積）

第8章 氣體傳感器

主要參數(shù)與特性

響應(yīng)時(shí)間 選擇性 穩(wěn)定性 溫度特性 濕度特性

電源電壓特性

應(yīng)變效應(yīng)：導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻隨其機(jī)械變形而變化的物理現(xiàn)象。

光纖數(shù)值孔徑：入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個(gè)角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個(gè)角度α的正弦值就稱(chēng)為光纖的數(shù)值孔徑（NA = sinα）

SAW模式轉(zhuǎn)換：針對(duì)瑞利波，其質(zhì)點(diǎn)作橢圓振動(dòng)，有橫振動(dòng)又有縱振動(dòng)，遇到阻抗不連續(xù)時(shí)，入射波一部分以瑞利波形式反射回來(lái)，還有一部分能量在反射時(shí)轉(zhuǎn)換為體波

壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng)。

逆壓電效應(yīng)是指對(duì)晶體施加交變電場(chǎng)引起晶體機(jī)械變形的現(xiàn)象。

單模光纖芯徑?。?0m m左右），僅允許一個(gè)模式傳輸，色散小，工作在長(zhǎng)波長(zhǎng)（1310nm和1550nm），與光器件的耦合相對(duì)困難

多模光纖芯徑大（62.5m m或50m m），允許上百個(gè)模式傳輸，色散大，工作在850nm或1310nm。與光器件的耦合相對(duì)容易

壓阻效應(yīng)，是指當(dāng)半導(dǎo)體受到應(yīng)力作用時(shí)，由于載流子遷移率的變化，使其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象

速度勁化：壓電晶體，由于壓電效應(yīng)，在聲波傳播過(guò)程中，將有一個(gè)電勢(shì)隨同傳播，且使聲波速度變快。

與頻率無(wú)關(guān)--非色散波

金屬賽貝克效應(yīng)：在兩種不同導(dǎo)電材料構(gòu)成的閉合回路中，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí)，回路中產(chǎn)生的電勢(shì)使熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N現(xiàn)象。

波束偏離－－各向異性固體，波的相速度與群速度不一致；或相位傳播方向與能量傳播方向不一致．

第四篇：氣體傳感器發(fā)展方向的深度分析.

氣體傳感器發(fā)展方向的深度分析

近年來(lái)，由于在工業(yè)生產(chǎn)、家庭安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)和醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)怏w傳感器的精度、性能、穩(wěn)定性方面的要求越來(lái)越高，因此對(duì)氣體傳感器的研究和開(kāi)發(fā)也越來(lái)越重要。隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，氣體傳感器發(fā)展的趨勢(shì)是微型化、智能化和多功能化。深入研究和掌握有機(jī)、無(wú)機(jī)、生物和各種材料的特性及相互作用，理解各類(lèi)氣體傳感器的工作原理和作用機(jī)理，正確選擇各類(lèi)傳感器的敏感材料，靈活運(yùn)用微機(jī)械加工技術(shù)、敏感薄膜形成技術(shù)、微電子技術(shù)、光纖技術(shù)等，使傳感器性能最優(yōu)化是氣體傳感器的發(fā)展方向。

新氣敏材料與制作工藝的研究開(kāi)發(fā)

對(duì)氣體傳感器材料的研究表明，金屬氧化物半導(dǎo)體材料Zn0，SIlo2，F(xiàn)e203等己趨于成熟化，特別是在C比，C2H5OH，CO等氣體檢測(cè)方面?，F(xiàn)在這方面的工作主要有兩個(gè)方向：一是利用化學(xué)修飾改性方法，對(duì)現(xiàn)有氣體敏感膜材料進(jìn)行摻雜、改性和表面修飾等處理，并對(duì)成膜工藝進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，提高氣體傳感器的穩(wěn)定性和選擇性；二是研制開(kāi)發(fā)新的氣體敏感膜材料，如復(fù)合型和混合型半導(dǎo)體氣敏材料、高分子氣敏材料，使得這些新材料對(duì)不同氣體具有高靈敏度、高選擇性、高穩(wěn)定性。由于有機(jī)高分子敏感材料具有材料豐富、成本低、制膜工藝簡(jiǎn)單、易于與其它技術(shù)兼容、在常溫下工作等優(yōu)點(diǎn)，已成為研究的熱點(diǎn)。

新型氣體傳感器的研制

用傳統(tǒng)的作用原理和某些新效應(yīng)，優(yōu)先使用晶體材料(硅、石英、陶瓷等)，采用先進(jìn)的加工技術(shù)和微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，研制新型傳感器及傳感器系統(tǒng)，如光波導(dǎo)氣體傳感器、高分子聲表面波和石英諧振式氣體傳感器的開(kāi)發(fā)與使用，微生物氣體傳感器和仿生氣體傳感器的研究。隨著新材料、新工藝和新技術(shù)的應(yīng)用，氣體傳感器的性能更趨完善，使傳感器的小型化、微型化和多功能化具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、使用方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。

氣體傳感器智能化

隨著人們生活水平的不斷提高和對(duì)環(huán)保的日益重視，對(duì)各種有毒、有害氣體的探測(cè)，對(duì)大氣污染、工業(yè)廢氣的監(jiān)測(cè)以及對(duì)食品和居住環(huán)境質(zhì)量的檢測(cè)都對(duì)氣體傳感器提出了更高的要求。納米、薄膜技術(shù)等新材料研制技術(shù)的成功應(yīng)用為氣體傳感器集成化和智能化提供了很好的前提條件。氣體傳感器將在充分利用微機(jī)械與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、傳感技術(shù)、故障診斷技術(shù)、智能技術(shù)等多學(xué)科綜合技術(shù)的基礎(chǔ)上得到發(fā)展。研制能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)多種氣體的全自動(dòng)數(shù)字式的智能氣體傳感器將是該領(lǐng)域的重要研究方向。

第五篇：《現(xiàn)代傳感器技術(shù)》教學(xué)大綱范文

《現(xiàn)代傳感器技術(shù)》教學(xué)大綱

一、課程性質(zhì)、目的和要求

現(xiàn)代傳感器技術(shù)是構(gòu)成現(xiàn)代信息技術(shù)系統(tǒng)的三大主要內(nèi)容之一，傳感器在信息的獲取和傳輸中起著關(guān)鍵作用，對(duì)于電子信息專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)是非常重要的一門(mén)學(xué)科。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握常用傳感器的主要種類(lèi)和基本工作原理、基本特性和測(cè)量方法；能夠正確合理的選用傳感器和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有分析和處理測(cè)試結(jié)果的初步能力；了解半導(dǎo)體傳感器技術(shù)的新進(jìn)展，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和今后從事研究工作奠定必要的基礎(chǔ)。

二、課程內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

第一章引言（2學(xué)時(shí)）

教學(xué)要求：掌握傳感器的概念、分類(lèi)、用途、基本結(jié)構(gòu)；了解傳感器的歷史、發(fā)展趨勢(shì)；掌握傳感器靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性的概念及表示方法；理解動(dòng)態(tài)特性的研究方法。重點(diǎn)：傳感器靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性

難點(diǎn)：動(dòng)態(tài)特性及其性能指標(biāo)

第二章應(yīng)變式傳感器（4學(xué)時(shí)）

掌握應(yīng)變式傳感器的工作原理、主要特性，測(cè)量電路的設(shè)計(jì)及計(jì)算，溫度誤差與補(bǔ)償；理解應(yīng)變片的主要特性、應(yīng)用，了解應(yīng)變片類(lèi)型，粘貼工藝；了解壓阻式傳感器原理。重點(diǎn)：直流電橋的計(jì)算

難點(diǎn)：溫度誤差的補(bǔ)償方法

第三章光電式傳感器（4學(xué)時(shí)）

掌握光電式傳感器工作原理和結(jié)構(gòu)類(lèi)型，光電式傳感器的特點(diǎn)、應(yīng)用；了解光電耦合器件、光導(dǎo)攝像管、CCD圖像傳感器的原理和應(yīng)用。

重點(diǎn)：光電效益、光傳感器的特性

難點(diǎn)：光電傳感器的物理效應(yīng)

第四章光纖傳感器（4學(xué)時(shí)）

掌握光纖的基本原理、光纖傳感器的基本原理。了解光纖機(jī)械量傳感器、光纖熱傳感器、光纖電磁量傳感器、醫(yī)用光纖傳感器、監(jiān)測(cè)大氣污染傳感器的工作原理及應(yīng)用。

重點(diǎn)：光纖傳感器的基本原理

難點(diǎn)：光調(diào)制技術(shù)

第五章變磁阻式傳感器（3學(xué)時(shí)）

掌握電感式傳感器工作原理、設(shè)計(jì)原則，差動(dòng)變壓器式傳感器工作原理，電動(dòng)式傳感器工作原理；了解差動(dòng)變壓器式傳感器的轉(zhuǎn)換電路。

重點(diǎn)：差動(dòng)變壓器式傳感器的輸出特性

難點(diǎn)：螺管形差動(dòng)變壓器基本原理

第六章壓電傳感器（2學(xué)時(shí)）

掌握壓電效應(yīng)及其物理解釋?zhuān)瑝弘娫Ｓ媒Y(jié)構(gòu)形式，測(cè)量電路；了解壓電材料及主要

特性、應(yīng)用舉例；了解聲表面波傳感器的基本原理；了解超聲波傳感器、探傷儀，無(wú)損檢測(cè)等原理。

重點(diǎn)：壓電效應(yīng)、測(cè)量電路

難點(diǎn)：壓電效應(yīng)的物理解釋、電荷放大器與電壓放大器的對(duì)比

第七章半導(dǎo)體傳感器（5學(xué)時(shí)）

掌握半導(dǎo)體溫度傳感器的原理和測(cè)量電路；了解半導(dǎo)體濕度、氣體傳感器的原理及主要特性、應(yīng)用舉例。

重點(diǎn)：半導(dǎo)體溫度傳感器的原理、傳感器特性、測(cè)量電路

難點(diǎn)：半導(dǎo)體溫度傳感器的測(cè)量電路

第八章傳感器電路（2學(xué)時(shí)）

掌握傳感器電路的匹配、放大、信號(hào)處理、信號(hào)傳輸電路以及抗干擾的一般性設(shè)計(jì)；應(yīng)用舉例。

重點(diǎn)：傳感器電路的匹配、信號(hào)處理方法

難點(diǎn)：信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)

三、本門(mén)課程與其它課程關(guān)系

學(xué)生學(xué)完電路、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、普通物理學(xué)等課程后可以學(xué)習(xí)本課程。

四、課程教學(xué)方法與手段

本課程在內(nèi)容上應(yīng)盡量聯(lián)系實(shí)際，在講解上著重物理概念的闡述，講清結(jié)構(gòu)、原理、特性，在應(yīng)用方面介紹相關(guān)典型物理量測(cè)量的例子，使學(xué)生對(duì)傳感器有一個(gè)實(shí)用的概念。對(duì)于更前沿、深入的問(wèn)題，學(xué)生可參閱相關(guān)參考資料。教學(xué)以課堂講授為主，為培養(yǎng)學(xué)生的操作技能，安排6個(gè)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)間，以增強(qiáng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力，加深對(duì)傳感器原理和特性的理解，要求學(xué)生體會(huì)各種傳感器的特點(diǎn)，借助各種參考書(shū)，擴(kuò)大知識(shí)面，加深理解，了解半導(dǎo)體傳感器技術(shù)的新進(jìn)展。

五、課程考核要求及方式

考核方式采用平時(shí)成績(jī)與期終成績(jī)相結(jié)合的方式。平時(shí)成績(jī)包括課外作業(yè)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)等，占40%；期終成績(jī)?yōu)殚]卷考試成績(jī)，占60%。

六、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容安排

本課程安排6個(gè)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)動(dòng)手實(shí)現(xiàn)。

1． 電阻式傳感器的應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）

內(nèi)容：熟悉傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，應(yīng)變片的布置與粘貼，設(shè)計(jì)金屬箔式應(yīng)變片檢測(cè)電路實(shí)驗(yàn)，并對(duì)半橋、全橋測(cè)量電路的性能比較。

目的：通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生熟悉傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)一步掌握各種電阻式傳感器的工作過(guò)程及基本結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)位移、壓力信號(hào)的檢測(cè)方法和常用儀表，了解位移、壓力測(cè)量的重要性和普遍性，掌握一定的調(diào)節(jié)技能。

要求：加深對(duì)電阻式傳感器原理的理解，熟悉傳感器的構(gòu)造原理、使用方法、性能參數(shù)和選用原則，學(xué)會(huì)應(yīng)變測(cè)量的方法。

方式：在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上實(shí)驗(yàn)

2． 差動(dòng)變壓器式電感傳感器的應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）

內(nèi)容：設(shè)計(jì)差動(dòng)變壓器式電感傳感器的測(cè)量電路，并進(jìn)行測(cè)量。

目的：通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)使同學(xué)們進(jìn)一步了解差動(dòng)變壓器式傳感器的結(jié)構(gòu)原理，掌握這種傳感器的常用測(cè)量電路的工作原理和性能特點(diǎn)。

要求：掌握這種傳感器基本性能的標(biāo)定方法。

3． 壓電加速度傳感器的應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）

內(nèi)容：設(shè)計(jì)壓電加速度傳感器的測(cè)量電路并進(jìn)行測(cè)量。

目的：通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)使同學(xué)們進(jìn)一步了解壓電加速度傳感器的結(jié)構(gòu)原理，掌握這種傳感器的常用測(cè)量電路的工作原理和性能特點(diǎn)。

要求：設(shè)計(jì)出測(cè)量電路并進(jìn)行測(cè)量。

方式：在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上實(shí)驗(yàn)

七、推薦教材及參考書(shū)

教材：

欒桂冬等編著：《傳感器及其應(yīng)用》，西安電子科技大學(xué)出版社，2002年第1版。參考書(shū)：

1．劉迎春等編著：《傳感器原理、設(shè)計(jì)與應(yīng)用》，國(guó)防科技大學(xué)出版社，2004年第4版。

2．徐科軍等編著：《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2006年。

3．郁有文等編著：《傳感器原理及工程應(yīng)用》，西安電子科技大學(xué)出版社，2000年。

4．宋文緒等編著：《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》，高等教育出版社，2004年。