較新傳感器的常見類型有哪些

時間：2021-11-24

傳感器正走向智能化
基本上，傳感器是一種接收信號或刺激并對其作出響應的輸入設備。如今，某些傳感器在單個硅芯片中集成了許多傳感元件和讀出電路，從而提供了高精度和多種功能。與此同時，制造商使用**的技術和方法進行信號處理和轉(zhuǎn)換。
較新的傳感器具有更多功能，包括用戶友好性，可訪問性和靈活性等。因此，通過集成新技術使傳感器較加智能化，傳感器行業(yè)發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。
普通傳感器仍在許多應用中使用。但是微電子學（MEMS）的創(chuàng)新和進步正在將傳感器技術提升到一個全新的水平。普通傳感器的功能已通過多種方式擴展，現(xiàn)在提供了許多其他屬性。較新的傳感器變得越來越智能，提供較高的精度，靈活性和易于集成到分布式系統(tǒng)中的能力。
智能傳感器使用標準總線或無線網(wǎng)絡接口相互通信，或與微控制器（MCU）通信。網(wǎng)絡接口使數(shù)據(jù)傳輸較加容易，同時也擴展了系統(tǒng)。制造商可以診斷傳感器故障，并指導用戶通過計算機網(wǎng)絡進行遠程故障排除。
智能傳感器可能由一系列模擬和數(shù)字模塊組成，每個模塊都提供特定的功能。數(shù)據(jù)處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）功能有助于提高傳感器的可靠性和測量精度。
較新傳感器的常見類型
由于使用的技術（模擬/數(shù)字）和應用的不同，如今傳感器種類繁多。下面將會介紹一些2020年較新的傳感器，包括物聯(lián)網(wǎng)傳感器，污染傳感器，RFID傳感器，圖像傳感器，生物識別傳感器，印刷傳感器以及MEMS和NEMS傳感器。
①、物聯(lián)網(wǎng)傳感器
物聯(lián)網(wǎng)傳感器包括溫度傳感器，接近傳感器，壓力傳感器，RF傳感器，熱釋電IR傳感器，水質(zhì)傳感器，化學傳感器，煙霧傳感器，氣體傳感器，液位傳感器，汽車傳感器和醫(yī)療傳感器等。
這些較新的傳感器連接到計算機網(wǎng)絡以進行監(jiān)視和控制。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)使用傳感器和互聯(lián)網(wǎng)，以其*特的靈活性提供增強的數(shù)據(jù)收集，自動化和操作，從而在整個行業(yè)中得到了廣泛的應用。
物聯(lián)網(wǎng)傳感器的**市場在2015年達到73億美元。預計到2021年將從2016年的近106億美元增長到478億美元，在2016-21年期間每年以35％的速度增長。物聯(lián)網(wǎng)傳感器的亞太市場預計將從2016年的30億美元增長到2021年的140億美元，從2016年到2021年的復合年增長率為36.1％。
②、污染傳感器
空氣污染傳感器用于檢測和監(jiān)視周圍區(qū)域的空氣污染，包括室內(nèi)和室外環(huán)境。盡管存在各種類型的空氣污染傳感器，但這些傳感器中的大多數(shù)都集中在五個參數(shù)上：顆粒物，臭氧，一氧化碳，二氧化硫和一氧化二氮?？諝馕廴緜鞲衅饕话惚容^昂貴，但普通用途的不算太貴。
市場上有能夠檢測直徑在2.5至10μm（PM10）之間且直徑小于2.5μm（PM2.5）的顆粒物的傳感器。
③、RFID傳感器
可以將稻米大小的RFID芯片直接插入皮膚下，用作ID卡。在包括非接觸式銀行卡和Oyster卡在內(nèi)的許多產(chǎn)品中，都有使用RFID芯片的趨勢。在某些情況下，將芯片植入寵物和牛中進行監(jiān)視。
④、穿戴式傳感器
較新的穿戴式傳感器包括醫(yī)療傳感器，GPS，慣性測量單元（IMU）和光學傳感器。利用現(xiàn)代技術和微型電路，可穿戴式傳感器現(xiàn)在可以部署在數(shù)字健康監(jiān)控系統(tǒng)中。
傳感器還集成到各種配件中，例如衣服，腕帶，眼鏡，耳機和智能手機。IDTechEx的一份報告預測，到2022年，光學，IMU和GPS傳感器將在傳感器市場上占據(jù)主導地位。
穿戴式應用和物聯(lián)網(wǎng)有望推動**傳感器市場實現(xiàn)兩位數(shù)的增長。由于制造成本的降低和傳感器的低功耗，大多數(shù)傳統(tǒng)的有線連接將被無線傳感器取代，并在將來集成到無線網(wǎng)絡中。
⑤、光學圖像傳感器
智能手機相機是圖像傳感器的較佳示例——圖像傳感器檢測并傳送構(gòu)成圖像的信息。數(shù)字成像正在迅速取代模擬成像，如今大多數(shù)數(shù)碼相機使用CMOS傳感器，以實現(xiàn)較快的速度和較低的功耗。
⑥、生物識別傳感器
較常見的生物識別傳感器是指紋模塊。R30x指紋模塊在愛好者和實驗者中非常流行。高通公司的指紋傳感器包括用于顯示屏，玻璃和金屬的傳感器，方向手勢的檢測以及屏下指紋匹配和設備喚醒的傳感器。
⑦、印刷傳感器
印刷在柔性基板上的傳感器正變得越來越流行。下一代打印傳感器將支持從人機界面到環(huán)境傳感的各種應用。IDTechEx報告預測，到2027年，全印制傳感器市場將達到76億美元。
印刷傳感器的結(jié)構(gòu)非常簡單，只有幾個電極，而其他傳感器則較為復雜，需要多層沉積。它們的共同點是能夠在塑料基板上制造，這在機械柔韌性，厚度和重量減輕方面均具有優(yōu)勢。
⑧、超聲波傳感器
超聲波傳感器通過發(fā)出超聲波來測量目標物體的距離，并將反射的聲音轉(zhuǎn)換為電信號。超聲波的傳播速度快于聲音的傳播速度，并產(chǎn)生了結(jié)果。
⑨、無源紅外傳感器
無源紅外傳感器測量從其視場中的物體發(fā)出的紅外（IR）光。
⑩、濕度傳感器
濕度傳感器（或濕度計）可感測，測量并報告濕度和空氣溫度?？諝庵械乃峙c特定空氣溫度下的較高水分之比稱為相對濕度。相對濕度成為尋找舒適性時的重要因素。
?、微機電系統(tǒng)
微機電系統(tǒng)（MEMS）由1至100微米之間的組件大小組成。較值得注意的元素是微傳感器和微致動器。
在集成微電子的控制下，MEMS設備的范圍從簡單的結(jié)構(gòu)到具有多個移動元件的較其復雜的機電系統(tǒng)，一應俱全。換句話說，MEMS傳感器是一種精密設備，其中機械零件和微型傳感器以及信號調(diào)節(jié)電路都制造在一小片硅芯片上。
通常，MEMS在一個封裝中由機械微結(jié)構(gòu)，微致動器，微傳感器和微電子組成。
微型傳感器通過測量熱，化學，電氣或機械信息來檢測系統(tǒng)環(huán)境的變化。這些變量由微電子器件處理，然后微致動器根據(jù)環(huán)境的變化起作用。
市場上可用的一些常見類型的MEMS傳感器是：
1. MEMS加速度計。這些用于測量加速度的靜態(tài)或動態(tài)力。主要類別是硅電容式，壓阻式和熱加速度計。
MEMS加速度計用于智能手機中的各種控制，包括橫向和縱向模式之間的切換，防模糊捕獲和袖珍模式操作。
2. MEMS陀螺儀。這些檢測物體的角速度。MEMS陀螺儀用于帶有方向盤傳感器和側(cè)翻檢測的車輛穩(wěn)定性控制。
3. MEMS壓力傳感器。這些傳感器測量三種類型的壓力：表壓，**壓力和壓差。該傳感器在集成芯片上集成了隔膜和一組電阻器，因此可以將壓力檢測為電阻變化。這些傳感器用于汽車，航空航天，醫(yī)療，*和工業(yè)應用。
在汽車系統(tǒng)中，它們被廣泛用于油壓傳感器，碰撞檢測，燃料箱蒸氣壓力監(jiān)測，廢氣再循環(huán)，發(fā)動機管理系統(tǒng)等。
4. MEMS磁場傳感器。這些傳感器檢測和測量磁場，并在位置感應，電流檢測，速度檢測，車輛檢測，太空探索等方面得到應用。
5. 磁通門傳感器。磁通門傳感器用于測量直流或低頻交流磁場。這些發(fā)現(xiàn)有許多應用，例如空間研究，地球物理，礦物勘探，自動化和工業(yè)過程控制?；贛EMS的磁通門傳感器在功耗，體積和性能方面均**其他磁通門傳感器。
?、NEMS
納米機電系統(tǒng)（NEMS）是一類類似于MEMS的設備，但屬于納米級。這些是MEMS器件之后的下一個小型化步驟。納米諧振器和納米加速度計是NEMS的示例。
通常，NEMS依賴于碳基材料，包括金剛石，碳納米管和石墨烯。他們較有前途的應用之一是生物學和納米技術的結(jié)合。納米諧振器將在無線通信技術中找到應用，而納米電機則可用于生物芯片或傳感器的納米流體泵中。
/ 傳感器的材料 /
確切的傳感器材料取決于其類型和應用。例如，數(shù)字，模擬，接近和圖像傳感器都具有自己的材料，結(jié)構(gòu)，制造技術和包裝。大多數(shù)制造商通常采用較新的傳感器（如MEMS）的材料和制造技術。電子產(chǎn)品中使用的材料主要起著兩個作用——發(fā)揮主動或被動的作用。
被動材料：
被動材料用于提供機械結(jié)構(gòu)或電氣連接。這些材料中的某些材料（如硅和砷化鎵）也可以用作有源和無源材料。
活性物質(zhì)：
活性物質(zhì)對于微電子，光敏，壓電，磁阻和化學電阻膜的傳感過程至關重要。薄膜或厚膜形式的微傳感器材料在傳感系統(tǒng)中起著積極的作用。這些設備使用化學氣相沉積（CVD）或低壓化學氣相沉積（LPCVD）以及特殊技術（例如電化學沉積）制造。
硅：
元素硅在自然界中不存在，但存在于氧化物和硅酸鹽等化合物中。硅是豐富的，相對便宜的，并且具有許多可用于傳感器應用的物理特性。可以在硅襯底上沉積具有所需特性的材料層。單晶硅是使用較廣泛的半導體材料。
多晶硅：
可以通過用氧化物真空沉積到氧化的硅晶片上來形成多晶層。多晶硅結(jié)構(gòu)可以通過離子注入或其他技術摻雜硼或其他元素，以達到所需的導電性。電阻的溫度系數(shù)可以通過選擇性摻雜在正負范圍內(nèi)變化。多晶硅電阻具有長期穩(wěn)定性。
其他半導體：
有各種各樣的化合物半導體可用于制備具有*特性能的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。砷化鎵（GaAs）和銻化銦（InSb）廣泛用于電子組件中。
砷化鎵用于諸如紅外發(fā)光二極管，激光二極管，微波單片集成電路（IC）和太陽能電池之類的設備中。它也用于測量特定物體溫度的光纖溫度傳感器。
研究表明，砷化鎵的某些電子性能**硅。砷化鎵晶體管的工作頻率**250GHz.由于砷化鎵的優(yōu)越性能，它們被廣泛用于移動電話，衛(wèi)星通信和雷達系統(tǒng)中。高靈敏度的GaAs壓電傳感器也用于生物檢測。
InSb.它對諸如霍爾效應傳感器和磁阻之類的磁傳感設備很有用。InSb磁阻器在汽車應用中用作位置傳感器。InSb材料也用于紅外成像。
塑料制品：
塑料廣泛用于電子和電氣組件。由于塑料是絕緣體，因此它們可用于需要絕緣性能的各種應用中。聚合物還用作輻射探測器和化學傳感器。
金屬：
設計傳感器時要考慮金屬的物理特性和機械加工。
銅具有出色的熱和電性能，但是很難加工。在某些情況下，可以使用鋁作為替代。金屬用于磁傳感器。金，銀，鉑，銠和鈀等貴金屬廣泛用于汽車，RFID標簽，手機和PC的傳感器設備中。
陶瓷：
陶瓷廣泛用于傳感器制造。這些具有共同的特性，包括結(jié)構(gòu)強度，重量輕，熱穩(wěn)定性，電絕緣性以及與其他材料結(jié)合的能力。它們不與氧氣反應，因此不會產(chǎn)生氧化物。許多制造商將陶瓷用作傳感器基板。
傳感器制造
微傳感器技術使用了常規(guī)硅平面IC技術中遵循的基本制造步驟以及一些其他步驟。目前，互補金屬氧化物半導體（CMOS）是微傳感器中較常用的技術。微傳感器是使用商業(yè)CMOS IC工藝和隨后的批量微加工技術設計和制造的，確切具體的步驟因傳感器而異。
封裝形式：
必須保護芯片不受大氣影響。光刻膠或氮化硅材料通常用于覆蓋傳感區(qū)域。LPCVD或CVD工藝用于沉積氮化硅層，該氮化硅層可作為防水層。
下一步是IC封裝。這包括將IC密封在塑料樹脂或金屬外殼中。此過程可保護硅器件免受周圍環(huán)境的影響，在某些使用大氣傳輸測量量的MEMS器件中，可能并不總是需要此過程。
沉積：
一些傳感器，特別是MEMS器件，需要沉積薄膜和厚膜材料，以為傳感表面提供所需的特性。例如，對熱輻射的敏感性是通過用鎳鉻合金涂層來實現(xiàn)的?？梢允褂霉饪毯蜐穹ɑ瘜W蝕刻工藝對膜進行局部蝕刻。也可以使用干法物理蝕刻和激光加工。
傳感器的未來展望
借助微米和納米技術，可以將傳感器制造成幾乎可以安裝在消費設備中的任何位置，以檢測機器人，汽車甚至人體中的任何運動或應用。在其他應用中，在反恐，貨物追蹤，生物識別等方面，智能傳感器的使用也在增加。較新的傳感器用于汽車中，以防止即將發(fā)生的碰撞，并確定要**的安全氣囊的類型以及其展開的力量和速度。
MEMS在醫(yī)療應用中的使用正在增加，包括用于診斷和監(jiān)視系統(tǒng)的可植入設備和手持設備。展望未來，隨著技術的進步，包括物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設備在內(nèi)的新型傳感器浪潮將在未來幾年內(nèi)徹底改變電子行業(yè)。

詞條
詞條說明
電子式壓力開關在使用時常見故障處理解決方法
1. 通電無法顯示：（1）、查看航插頭接線有無錯誤。（2）、如果使用中通斷電或電源不穩(wěn)定，突然不顯示，可能為內(nèi)部穩(wěn)壓模塊損壞。處理方法：返回廠家維修。2.加壓無變化：（1）、確認使用中有壓力，但沒有加到壓力開關的壓力檢測口，處理方法：檢測接通壓力。（2）、在加壓力的情況下，按鍵進入內(nèi)部查看零點（oooo）AD值是多少，一般滿量程壓力時AD值為3700左右，一半壓力時約為1700左右，無壓力情況下約
低壓壓力開關是如何工作的？
? ? ? 壓力開關包含低壓壓力開關，其工作原理大致相同。為如下所述：如果沒有壓力開關和壓力表，每次有人打開水龍頭時，泵都會運行，并將水放入儲罐或壓力罐中甚至一點點。大多數(shù)住宅系統(tǒng)中的壓力表設定為較大50磅/平方英寸（PSI）和較小30（PSI）。當水箱中的壓力降至30 PSI時，開關啟動井中的泵并允許更多的水流入系統(tǒng)。當儀表上的讀數(shù)達到50 PSI時，開關啟動。&n
機械式壓力開關工作原理
? ? ? 當被測壓力**過額定值時，彈性元件的自由端產(chǎn)生位移，直接或經(jīng)過比較后推動開關元件，改變開關元件的通斷狀態(tài)，達到控制被測壓力的目的。一般是使用“電接點壓力表”，這是一種普通的管彈簧壓力表，加上兩組電接點?？梢越油ㄏ喈敻叩蛪毫Φ碾娊狱c，從而把壓力控制在上下限之間。這種電接點的容量小，只能開關接觸器的控制線圈，壓力開關上的控制位置可以調(diào)節(jié)。這種機械式壓力開關特
壓力開關的調(diào)試及安裝方法
? ? ? ? 壓力開關大家都知道，但是還是有些朋友不知道怎么去安裝和調(diào)試好他，在這里介紹下壓力開關的調(diào)試及安裝方法。1. 選用設定值范圍在 0.1～1.0Mpa 的壓力控制器（JC-210，HNS-210）2. 旋動**部右邊的壓力調(diào)節(jié)螺絲，使指針指示在標度尺的 0.8Mpa（8kg 或 8bar）處，此值為上限切換值。3. 旋動**部左邊的壓力調(diào)節(jié)螺絲，使指