傳感器技術(shù)是新技術(shù)革命和信息社會的重要技術(shù)基礎(chǔ),是現(xiàn)代科技的開路先鋒,也是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個重要標(biāo)志,它與通信技術(shù)、計算機技術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一。如果說計算機是人類大腦的擴展,那么傳感器就是人類五官的延伸,當(dāng)集成電路、計算機技術(shù)飛速發(fā)展時,人們才逐步認(rèn)識信息攝取裝置——傳感器沒有跟上信息技術(shù)的發(fā)展而驚呼“大腦發(fā)達、五官不靈”。從八十年代起,逐步在世界范圍內(nèi)掀起了一股“傳感器熱”。 美國早在80年代就聲稱世界已進入傳感器時代,日本則把傳感器技術(shù)列為十大技術(shù)之創(chuàng)立。日本工商界人士聲稱“支配了傳感器技術(shù)就能夠支配新時代”。世界技術(shù)發(fā)達國家對開發(fā)傳感器技術(shù)部十分重視。美、日、英、法、德和獨聯(lián)體等國都把傳感器技術(shù)列為國家重點開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)之一。美國國家長期安全和經(jīng)濟繁榮至關(guān)重要的22項技術(shù)中有6項與傳感器信息處理技術(shù)直接相關(guān)。關(guān)于保護美國武器系統(tǒng)質(zhì)量優(yōu)勢至關(guān)重要的關(guān)鍵技術(shù),其中8項為無源傳感器。美國空軍2000年舉出15項有助于提高21世紀(jì)空軍能力關(guān)鍵技術(shù),傳感器技術(shù)名列第二。日本對開發(fā)和利用傳感器技術(shù)相當(dāng)重視并列為國家重點發(fā)展6大核心技術(shù)之一。日本科學(xué)技術(shù)廳制定的90年代重點科研項目中有70個重點課題,其中有18項是與傳感器技術(shù)密切相關(guān)。美國早在80年代初就成立了國家技術(shù)小組(BTG),幫助政府組織和領(lǐng)導(dǎo)各大公司與國家企事業(yè)部門的傳感器技術(shù)開發(fā)工作。
美國國防部將傳感器技術(shù)視為今年20項關(guān)鍵技術(shù)之一,日本把傳感器技術(shù)與計算機、通信、激光半導(dǎo)體、超導(dǎo)并列為6大核心枝術(shù),德國視軍用傳感器為優(yōu)先發(fā)展技術(shù),英、法等國對傳感器的開發(fā)投資逐年升級,原蘇聯(lián)軍事航天計劃中的第五條列有傳感器技術(shù)。
正是由于世界各國普遍重視和投入開發(fā),傳感器發(fā)展十分迅速,在近十幾年來其產(chǎn)量及市場需求年增長率均在10%以上。目前世界上從事傳感器研制生產(chǎn)單位已增到5000余家。美國、歐洲、俄羅斯各自從事傳感器研究和生產(chǎn)廠家1000余家,日本有800余家。
① 電阻式傳感器介紹
電阻式傳感器的基本原理是將被測的非電量轉(zhuǎn)化成電阻值的變化,再經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路變成電量輸出。根據(jù)傳感器組成材料變化或傳感器原理變化,產(chǎn)生了各種各樣的電阻式傳感器,主要包括應(yīng)變式傳感器及壓阻式傳感器。
電阻傳感器可以測量力、壓力、位移、應(yīng)變、加速度和溫度等非電量參數(shù)。電阻式傳感器結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定,靈敏度較高,有的還可用于動態(tài)測量。
③ 應(yīng)用注意事項
(1) 應(yīng)變極限 隨應(yīng)變加大,應(yīng)變器件輸出的非線性加大,一般將誤差達到10%時對應(yīng)的應(yīng)變,作為應(yīng)變器件的應(yīng)變極限。
(2) 機械滯后 敏感柵、底基及膠粘層承受機械應(yīng)變后,一般都會存在殘余變形,造成應(yīng)變器件的機械滯后。
(3) 零漂和蠕變 在恒定溫度,無機械應(yīng)變時,應(yīng)變器件阻值隨時間變化的特性,稱為零漂;在恒定溫度、恒定應(yīng)變時,應(yīng)變器件阻值隨時間變化的特性,稱為蠕變。
(4) 零漂和蠕變的原因 應(yīng)變器件制造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力;在一定溫度和載荷條件下電阻絲材料、膠粘劑和底基內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。
(5) 絕緣電阻 粘在試件上的應(yīng)變器件的引出線與試件之間的電阻通常絕緣電阻為50-100M,在長時間精密測量時要求大于100M,甚至達到10G。
(6) 最大工作電流 應(yīng)變器件正常工作允許通過的最大電流。通常靜態(tài)測量時為 25 mA,動態(tài)測量時為 75-100mA。工作電流過大會導(dǎo)致應(yīng)變器件過熱、靈敏度變化、零漂和蠕變增加,甚至燒毀。
(7) 溫度影響 由溫度變化導(dǎo)致的應(yīng)變器件電阻變化與由應(yīng)變引起的電阻變化往往具有同等數(shù)量級,須用適當(dāng)電路進行溫度補償。