微型光傳感器

圖5 是一種集成微型位移光傳感器的顯微照片。該傳感器基底面積為750μm &TImes;80μm ，單片集成激光二極管（LD） ，聚酰亞胺光波導(dǎo)和分離式光電二極管（PD） 。它將來(lái)自LD 的光束照射到測(cè)量目標(biāo)上，用分離式光電二極管探測(cè)其反射光斑。若物體移位，則光電二極管上的光斑會(huì)隨之移動(dòng)。用雙分離式PD 的工作功率求出位移量，從而可以高精度測(cè)量被測(cè)目標(biāo)的位移。該傳感器的測(cè)量范圍為7.2μm ，分辨率為4 nm（光功率為0.5 mW） 和1.7 nm（光功率為1 mW） 。

微型電場(chǎng)傳感器

電場(chǎng)傳感器是基于導(dǎo)體在電場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電荷的原理。圖6 提供了一種基于MEMS 技術(shù)設(shè)計(jì)的微型電場(chǎng)傳感器的結(jié)構(gòu)圖。傳感器由振動(dòng)和感應(yīng)兩大部分組成。振動(dòng)部分的核心是振動(dòng)膜，由氮化硅（Si3N4）薄膜制備，可以在圖示的垂直方向上振動(dòng)。感應(yīng)電極、屏蔽電極和激振電極對(duì)由分別生長(zhǎng)在振動(dòng)膜和感應(yīng)部分上的金屬電極構(gòu)成。屏蔽電極接地，其上有孔形陣列。傳感器工作時(shí)，激振電極對(duì)連接交流電壓源，通過(guò)兩個(gè)電極間的庫(kù)侖力作用引起振動(dòng)膜垂直振動(dòng)。調(diào)節(jié)交流電壓頻率，使振動(dòng)膜在諧振點(diǎn)附近達(dá)到預(yù)定的振幅。此時(shí)感應(yīng)電極接受經(jīng)過(guò)屏蔽電極周期性屏蔽的電場(chǎng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)前置放大后接外部檢測(cè)電路。微電場(chǎng)傳感器彌補(bǔ)了一般電場(chǎng)傳感器體積大、能耗高的缺點(diǎn)，可以應(yīng)用于各種環(huán)境下靜電場(chǎng)及低頻電場(chǎng)的測(cè)量，有著廣闊的應(yīng)用前景 。

微型傳感器的發(fā)展趨勢(shì)

微型傳感器的智能化

具有自診斷、自校準(zhǔn)、自補(bǔ)償功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息的存儲(chǔ)和記憶，能夠完成多傳感器多參數(shù)混合測(cè)量和對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的輸出。

智能微型傳感器可以從根本上改變傳統(tǒng)傳感器功能單一的狀況，把對(duì)物理信號(hào)的探測(cè)、分析和數(shù)字化處理集成。不僅使傳感系統(tǒng)的性能得到極大地提高，而且能夠簡(jiǎn)化傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，大大降低成本。

如今，在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)微型傳感器初步智能化的基礎(chǔ)上，人們正利用模糊理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)力圖實(shí)現(xiàn)微傳感器智能化的更高形態(tài)—分布式網(wǎng)絡(luò)化 。

微型傳感器的多功能化

借助于敏感元件中不同的物理結(jié)構(gòu)或化學(xué)物質(zhì)及其各不相同的表征方式，用單獨(dú)一個(gè)傳感器系統(tǒng)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種傳感器的功能，這是目前微型傳感器技術(shù)一個(gè)全新的發(fā)展方向。

多功能微型傳感器可以對(duì)多種物理量進(jìn)行探測(cè)。比如，微型數(shù)字式三端口傳感器就是同時(shí)采用熱敏元件、光敏元件和磁敏元件進(jìn)行組配，從而達(dá)到探測(cè)多種信號(hào)目的，這種組配方式的傳感器不但能夠輸出模擬信號(hào)，而且還能夠輸出頻率信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。

多功能微傳感器在許多應(yīng)用領(lǐng)域中可以全面而準(zhǔn)確的反映客觀對(duì)象。對(duì)它的研究多集中在觸覺(jué)敏感、嗅覺(jué)傳感以及視聽(tīng)辨別等各類(lèi)仿生傳感器上，比如由PVDF 材料、無(wú)觸點(diǎn)皮膚敏感系統(tǒng)以及橡膠觸覺(jué)傳感器等組成人造皮膚觸覺(jué)傳感器;由交叉選擇式氣體傳感器陳列和恰當(dāng)模式識(shí)別系統(tǒng)組成的，具有識(shí)別簡(jiǎn)單和復(fù)雜氣味的能力的“電子鼻”等。