传感器敏感材料发展动态报告.docx

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1、专业科目目学习报报告报告题目目：作者姓名名：专业名称称：班 级：指导老师师：提交日期期：年月传感器敏敏感材料料发展动动态报告告第一章：传感器器概述及及发展一、传感感器简介介： 人体体为从外外界获取取信息，必须借借助于感感觉器官官，但是是单靠人人们自身身的感觉觉器官，在研究究自然现现象和规规律以及及生活中中他们的的功能是是远远不不够的。为适应应这种情情况，就就需要传传感器。因此可可以说，传感器器是人类类五官的的延长，又称之之为“电五官官”，工程上上也将其其称为“变换器器”。根据我国国国标（GB77665587），传感感器的定定义为：“能感受受规定的的被测量量并按照照一定规规律转换换成可用用输出信

2、信号的器器件或装装置。”其实我我们也可可理解为为：“传感器器是一种种以一定定精确度度把被测测量转换换为与之之有确定定对应关关系的、便于应应用的某某种物理理量的测测量装置置。”这一定定义所表表示的传传感器的的主要内内涵如下下：1、 传感器是是测量装装置，能能完成检检测任务务。从其其输入端端来看，一个指指定的传传感器只只能感受受规定的的被测量量，及传传感器对对对定的的物理量量具有最最大的灵灵敏度和和最好的的选择型型。2、 从传感器器的输出出端来看看，它的的输出量量是某一一被测量量，可能能是物理理量，也也可能是是化学量量、生物物量等3、 传感器的的输出量量是某种种物理量量。这种种量便于于传输、转换、

3、处理、显示等等等。这这种量可可以是气气、光、电量，但主要要是电量量。4、 从输入和和输出关关系看，它们之之间具有有对应关关系，且且具有一一定的精精确程度度。可以以用确定定的数学学模型来来描述，也就是是具有确确定规律律的静态态特性和和动态特特性。传感器一一般由敏敏感元件件、变换换元件、信号调调理电路路三部分分组成，有时还还需外加加辅助电电源提供供转换能能量。其其基本功功能是检检测信号号和信号号转换。传感器的的组成框框图如下下：有些传感感器的不不需要转转换元件件（如压压电式加加速度传传感器）而有的的传感器器转换元元件不止止一个，要经过过若干次次转换。二、传感感器的分分类： 传感感器是知知识密集集、

4、技术术密集的的行业，它与许许多学科科有关，种类十十分繁多多想要很很好地掌掌握它、应用它它，需要要一个科科学的分分类方法法：1、 按传感器器的工作作机理，可分为为物理型型、化学学型、生生物型等等。2、 按信号变变换特征征可分为为：结构构型、物性型型。结构构型主要要是通过过传感器器结构参参量的变变化实现现信号变变换的；物性型型是利用用敏感元元件材料料本身物物理属性性的变化化来实现现信号变变换。3、 按能量关关系分类类：能量量转换型型、能量量控制型型。能量量转换型型是传感感器直接接有被测测对象输输入能量量使其工工作；能能量控制制型则是是传感器器从外部部获得能能量使其其工作，由被测测量的变变化控制制外

5、部供供给能量量的变化化。4、 按物理原原理分类类：电参参量式传传感器、磁电式式传感器器、压电电式传感感器、气气电式传传感器、光电式式传感器器、热电电式传感感器、波波式传感感器、射射线式传传感器、半导体体式传感感器及其其它原理理的传感感器。有有些传感感器的工工作原理理具有两两种以上上的原理理复合形形式。5、 按照传感感器的用用途也可可分为：位移传传感器、压力传传感器、振动传传感器、温度传传感器等等等。6、 除了以上上分类还还可根据据输出是是模拟信信号还是是数字信信号，可可分为模模拟传感感器和数数字传感感器。还还可根据据转换过过程是否否可逆，可分为为双向传传感器和和单向传传感器等等。各种传感感器由

6、于于原理、结构不不同，使使用环境境、条件件、目的的不同，其技术术指标也也不可能能相同。但有一一些要求求却基本本上是相相同的：1、可可靠性，2、静静态精度度，3、动态性性能，44、量程程，5抗抗干扰能能力，66、通用用性，77、轮廓廓尺度，8、成成本，99、能耗耗，100、对被被测对象象的影响响等。三、传感感器的发发展：传感器产产业是国国内外公公认的具具有发展展前途的的高技术术产业，它以技技术含量量高、经经济效益益好、渗渗透能力力强、市市场前景景广等特特点为世世人瞩目目。其应应用领域域涉及机机械制造造、工业业过程控控制、汽汽车电子子产品、通信电电子产品品、消费费电子产产品和专专用设备备等。世世界

7、上传传感器品品种达到到3万余余种，美美、日、英、法法、德和和独联体体等国都都把传感感器技术术列为国国家重点点开发的的关键技技术之一一。 当当今世界界传感、通信、计算机机技术构构成现代代信息的的三大基基础，880年代代是个人人计算机机，900年代是是计算机机网络，预计221世纪纪第一个个10年年热点很很可能是是传感、执行与与检测。传感器器的作用用主要是是获取信信息、是是信息技技术的源源头。在在信息时时代里，随着各各种系统统的自动动化程度度和复杂杂性的增增加。需需要获取取的信息息量越来来越多，不仅对对传感器器的精度度、可靠靠性和响响应要求求越来越越高，还还要求传传感器有有标准输输出形式式以便和和系

8、统联联接。显显然传统统的传感感器因其其功能差差，体积积大很难难满足要要求。发发展高性性能的、以硅材材料为主主的各种种先进传传感器已已成为必必然。如如谐振式式、电容容式、光光电式和和场效应应化学传传感器等等。尽管管它们的的敏感机机理不同同，但其其总的共共同特点点是向微微型化、智能化化方向发发展。近近年来，微电子子、微机机械、新新材料、新工艺艺的发展展与计算算机、通通信技术术的结合合创造出出新一代代的传感感器与检检测系统统。而传传感器的的发展主主要是微微传感器器和智能能化传感感器的发发展。传感器的的发展动动向主要要包括以以下几点点：1、提高高微传感感器的性性能。改改善和提提高微传传感器的的性能是是

9、今后的的主要努努力方向向之一。2、微传传感器的的集成。硅微传传感器和和微电子子系统以以及微执执行器很很可能全全部制造造在一个个芯片上上形成单单片集成成，构成成一个闭闭环系统统。3、阵列化化。利用用同类传传感器阵阵列，可可使原本本用单一一传感器器测量的的不可靠靠的功能能装置成成为可靠靠的功能能装置。不同类类型的微微传感器器组成阵阵列，可可获得一一个功能能优良的的控制单单元，如如在发动动机中，可把气气体压力力、温度度和湿度度传感器器制成一一个阵列列单元，用以控控制并得得到理想想的空气气流和空空气燃燃油比，以实现现最佳的的燃烧过过程。44、分布布式单元元和智能能结构具具有预期期的、自自我监测测功能的

10、的构件称称为智能能结构(或材料料)。如如把MEEMS(微机械械电子系系统)；阵列单单元(微微传感器器，微执执行器+专业集集成电路路)嵌人人飞机机机冀中，便可连连续地对对机翼振振动、应应力和结结构完好好性等多多种状态态实施监监测和处处理第二章：传感器器敏感材材料概况况及发展展：一、传感感器敏感感材料介介绍：传感器在在现代科科学技术术中的应应用越来来越广泛泛，用来来制造传传感器的的敏感材材料的研研究与应应用开发发也越来来越被人人们所重重视。传传感器敏敏感材料料担负着着传感的的任务，其主要要作用是是感知环环境变化化（包括括压力、应力、温度、电磁场场、PHH值等）。常用用敏感材材料如形形状记忆忆材料、

11、压电材材料、光光纤材料料、磁致致伸缩材材料、电电致变色色材料、电流变变体、磁磁流变体体和液晶晶材料等等。二、传感感器敏感感材料分分类及运运用：传感器敏敏感材料料种类很很多，按按材料分分类可分分为金属属功能材材料、半半导体材材料、陶陶瓷功能能材料、高分子子功能材材料和复复合功能能材料等等。1、|金金属功能能材料：人们利用用金属功功能材料料具有传传导信息息、储存存或记录录、转化化或变换换能量的的特性，设计制制造了多多种传感感器。量量大面广广的有磁磁性材料料、弹性性材料、热电偶偶材料、热敏电电阻材料料、应变变电阻合合金、形形状记忆忆合金等等。在传传感器技技术中，近年来来由磁体体构成的的传感器器发展很

12、很快。在在各种马马达旋转转编码器器、防盗盗保密传传感器、座标传传感器等等方面，正在由由光电式式、微波波电磁式式向磁体体式转移移。以磁磁头为代代表的磁磁场传感感器(磁磁强计)、电流流传感器器等正在在向非晶晶态磁传传感方向向发展。非晶态态磁传感感器具有有高灵敏敏度、高高稳定性性和可靠靠性以及及微型轻轻量化特特点。磁磁阻薄膜膜(FeeNi、NICCo)制制成的各各种传感感器已广广泛应用用于角度度、位移移、磁场场等检测测。金属属磁粉用用于磁记记录及磁磁卡上的的研究在在我国也也有新的的发展。热敏铁铁氧体和和热敏磁磁性液体体制成磁磁性温度度传感器器已在家家用电器器、汽车车、复印印机等机机电产品品中广泛泛应

13、用.高磁能能积的稀稀土永磁磁和NddFeBB永磁及及其粘结结永磁的的迅猛发发展，为为永磁材材料传感感器的小小型、集集成化提提供了条条件。化化工、石石油、冶冶金、原原子能等等工业的的发展，对耐腐腐蚀的弹弹性敏感感元件提提出了苛苛刻要求求。非晶晶态合金金、高纯纯不锈钢钢的问世世以及表表面镀层层、离子子注人、离子镀镀掺和激激光处理理等表面面技术在在耐蚀合合金中的的应用，开辟了了耐蚀弹弹性合金金的新篇篇章。2、半导导体材料料半导体材材料最主主要的特特点是对对温度、光、电电、磁、各种气气体及压压力等外外界因素素具有敏敏感特性性，是制制造磁敏敏、热敏敏、光敏敏、力敏敏、气敏敏、离子子敏等传传感器件件的主要

14、要材料。近200年来，人们为为了得到到某种敏敏感器件件而制备备出具有有相应功功能的新新型半导导体材料料，如DDI一VV族和nn一砚族族等化合合物半导导体材料料;利用用超晶格格结构材材料的制制备技术术研制出出禁带宽宽度可控控的新功功能材料料等。在在精细加加工技术术方面，随着分分子束外外延(MMBE)、金属属有机物物化学气气相淀积积(MOOCVDD)和化化学束外外延(CCBE)等先进进技术和和设备不不断完善善，促进进了半导导体超薄薄膜层微微结构材材料的迅迅速发展展，不仅仅推动了了半导体体材料科科学和半半导体物物理学的的进步，而且以以全新的的设计思思想，使使微电子子和光电电子器件件的设计计从传统统的

15、“杂质工工程”发展到到“能带工工程”，出现现了以“电子特特性和光光学特性性的剪裁裁”为特点点的新发发展趋势势，是半半导体科科学的一一次重大大突破。超薄层层微结构构材料主主要是指指异质结结构、超超晶格量量子阱等等。3、敏感感陶瓷材材料敏感陶瓷瓷的种类类很多，应用亦亦广泛。按其特特性，一一般包括括热敏陶陶瓷、压压敏陶瓷瓷、湿敏敏陶瓷、气敏陶陶瓷和光光敏陶瓷瓷等。最最近几年年，人们们为改善善陶瓷传传感器的的性能，深人研研究制备备敏感陶陶瓷的新新工艺，探讨不不同添加加剂对敏敏感陶瓷瓷的影响响。此外，陶瓷智智能性结结构材料料，既具具有传感感功能，又有像像介电元元件那样样的执行行功能。还有用用某些陶陶瓷制

16、造造出具有有感知、执行(转换)和初步步的信息息处理功功能的电电子器件件。4、高分分子功能能材料：与比较成成熟的金金属功能能材料、半导体体材料和和敏感陶陶瓷材料料相比，高分子子功能材材料属后后起之秀秀.高分分子功能能材料能能把大多多数非电电信号转转变成电电信号.用高分分子功能能材料制制造的光光传感器器、红外外线传感感器、声声波传感感器、压压力传感感器、湿湿度传感感器、气气体传感感器、酶酶传感器器等已实实用化。由于高高分子材材料易加加工成柔柔韧的薄薄膜，所所以薄膜膜传感器器得到了了很快发发展.当当前，高高分子功功能材料料正在向向着高性性能、多多功能和和新功能能的方向向发展.导电高高分子材材料是近近

17、年来高高分子功功能材料料的研究究开发热热点，被被广泛应应用于光光电、热热电、压压电等器器件及充充电电池池、电致致变色元元件(EECD)等领域域.5、复合合功能材材料材料复合合技术发发展较快快。从双双层到多多层的复复合，它它可以克克服单层层材料的的某些弱弱点，发发挥单层层材料的的各自的的长处。复合功功能材料料包括金金属系复复合功能能材料、陶瓷系系复合材材料、高高分子系系复合功功能材料料以及金金属与高高分子、金属与与陶瓷、陶瓷与与高分子子材料间间的复合合。复合合功能材材料的发发展对各各种敏感感器的研研究与开开发有着着深远影影响。除上述材材料外，光纤、薄膜、微细粉粉、浆料料等敏感感材料，近几年年也发

18、展展较快。三、传感感器敏感感材料的的发展趋趋势：从我国当当今的传传感器行行业发展展来看，我国敏敏感元器器件与传传感器行行业的企企事业单单位共有有16888家，其中：高等院院校1003家(占6.1%)，研究究所3334家(占199.8%)，工工厂8553家(占500.5%)，公公司3998家(占233.6%)。研研制生产产综合实实力较强强的单位位约占总总数的110%，且已涌涌现出十十几家排排头兵企企业。目目前，在在研究开开发方面面，我国国敏感元元器件与与传感器器的研制制领域已已基本与与国外相相当，已已建立了了一支具具有较强强实力的的传感器器技术科科技攻关关骨干队队伍。可可见传感感器敏感感元件的的

19、发展相相当之快快。从近几年年前的形形势看敏敏感元件件与传感感器发展展的发展展趋势和和特点：(1)敏感材材料和传传感器的的小型小小、集成成化、智智能化是是发展的的主要趋趋势。(2)微电子子和微加加工技术术是实现现小型化化、集成成化、智智能化的的关键。(3)多学科科交叉是是促进本本学科快快速发展展的重要要前提。(4)对市场场的关注注是学科科发展的的重要外外部因素素。四、研究究领域和和发展： 根根据我国国当前国国情和传传感器的的市场需需求及国国外传感感器的发发展趋势势，我国国对传感感器的研研究开发发和生产产重点为为以下几几个方面面：1.微电子子机械系系统(MMEMSS):重重点开发发微米级级产品，实

20、现微微机械与与IC集集成兼备备的微系系统，逐逐步建立立MEMMS工程程学；在在工业方方面着重重开发用用于微小小卫星、民用飞飞行器的的微传感感器、车车辆与安安全监测测传感器器等；在在医学生生产领域域中，重重点开发发微型智智能探测测仪、微微型局部部诊治仪仪以及多多种实时时的微传传感器和和微检测测仪等。2.工工业过程程控制传传感器：重点开开发新型型压力、温度、流量、距离等等智能传传感器和和工业化化标准接接口和具具有协议议功能的的传感器器；3.设施农农业用传传感器：重点开开发设施施农业(又称工工厂化农农业)用用的温度度、湿度度、土壤壤干燥度度、土壤壤养分、光照度度以及CCO2等等传感器器；4.环保传传

21、感器：重点开开发水质质检测、大气污污染和工工业排污污测控传传感器；5.医医疗卫生生与食品品检测传传感器：重点开开发诊治治各种疾疾病的生生物和化化学传感感器、食食品发酵酵和酶传传感器；6.汽汽车传感感器：重重点开发发电喷系系统、空空调排污污和自动动驾驶传传感器。第三章：个人总总结及看看法：随着科技技的不断断发展，社会的的生产方方式和生生活方式式发生了了很大的的变化。在现代代社会中中，信息息的重要要性越来来越大。因此，作为捕捕获、传传输、处处理和显显示信息息的有力力工具，电子技技术必将将得到更更快和更更大的发发展。从从整体上上说，体体现电子子技术水水平的，是电子子整机及及其系统统的功能能、质量量和

22、成本本。现代代电子整整机的功功能正在在迅速走走向多样样化和精精密化；其质量量也有了了很大的的提高，这表现现在可靠靠性高、功耗少少、信噪噪比高、所显示示的声、像清晰晰和失真真小。为为了达到到低成本本，现代代电子整整机的生生产已在在低耗（材料和和能源）下高速速自动的的大规模模化。传感器敏敏感材料料也是电电子材料料中重要要的一部部分，我我们知道道传感器器的敏感感材料主主要由金金属功能能材料、半导体体材料、敏感陶陶瓷材料料、高分分子功能能材料、复合功功能材料料等制作作。可见见要想发发展传感感器敏感感材料必必须有以以上那些些新材料料的发展展为基础础，新材材料是指指那些新新近发展展或正在在发展的的、具有有

23、优异性性能的材材料。材材料是工工业的基基础，是是技术进进步的关关键，现现代新兴兴技术的的兴起是是以新材材料为支支柱的，有的甚甚至以新新材料的的出现为为先导。没有新新材料，便没有有电子计计算机技技术，没没有当前前迅速发发展的光光通信技技术，没没有今天天的太空空技术。因此，有些专专家指出出，现代代化工业业的骨头头是材料料，血液液是能源源。日本本则把能能源、材材料和信信息誉为为现代文文明的三三大支柱柱。综合合世界各各国新材材料技术术的发展展情况，新材料料大致可可分为信信息材料料、能源源材料、高分子子有机合合成材料料、复合合材料和和新型金金属材料料。发展新材材料是全全球的趋趋势。业业内人士士建议我我国

24、要突突出重点点，强化化投资，加快发发展力度度、速度度，重点点发展六六大材料料。1、电子材材料、22、复合合材料、3陶瓷瓷材料、4、玻玻璃材料料、5、高分子子材料、6、新新型金属属材料。近年来，我国材材料科学学领域十十分活跃跃，新概概念、新新构想、新方法法不断出出现，对对推动我我国国民民经济发发展起到到了良好好作用。新型材材料的发发展必将将对信息息产业和和工业产产生巨大大的促进进作用。后述：经经过好几几天的查查阅资料料，通过过自己的的阅读和和筛选总总结，由由于字数数太多故故用电脑脑编写。一为了了使报告告美观，阅读方方便；二二为提前前熟悉论论文写作作的格式式。参考文献献：【1】 李晓莹 主编；传感

25、器器与测试试技术；北京：高等教教育出版版社；220044.3【2】 张德武；传感器器敏感材材料（学学术论文文）；中中国知网网；机械械部重庆庆仪表材材料研究究所【3】 华强电子子网htttp:/wwww.hqeew.ccom；传感器器发展动动态（报报告）【4】 中国自动动化网wwww.CCA8000.ccom；传感器器发展趋趋势（报报告）【5】 曲喜新；电子元元件与材材料（报报告）；n【6】 严肃；国国际敏感感材料和和传感器器的研究究特点；中国知知网【7】 ；中国敏敏感元器器件与传传感器行行业目前前的概况况、发展展趋势及及本行业业“十五五”重点点研发领领域【8】 中国稀土土网；我国将将大力推推进六大大新材料料发展（报告）【9】 倪星元, 张志志华编著著；传感器器敏感功功能材料料及应用用；北京：化学工工业出版版社，220055【10】 郭卫红, 汪济济奎编著著；现代功功能材料料及其应应用；北京：化学工工业出版版社，220022【11】 樊尚春, 刘广广玉编著著；新型传传感技术术及应用用；北京：中国电电力出版版社，220055【12】 何世禹主主编；机机械工程程材料；哈尔滨滨：哈尔尔滨工业业大学出出版社，19995