压力传感器研究现状及发展趋势

在微机械加工技术逐渐完善的今天,硅微机械传感器在汽车工业中的应用越来越多。而随着微机械传感器的体积越来越小,线度可以达到1～2mm ,可以放置在人体的重要器官中进行数据的采集。Hachol ,Andrzej ;dziuban ,Jan Bochenek 报导了一种可以用于测量眼球的眼压计,其膜片直径为1mm。在内眼压为60mmHg 时,静态输出为40mV ,灵敏度系数比较高。
2. 5 具有自测试功能的压力传感器
为了降低调试与运行成本,Dirk De Bruyker 等人报导了一种具有自测试功能的压阻、电容双元件传感器,它的自测试功能是根据热驱动原理进行的,该传感器尺寸为1. 2mm ×3mm ×0. 5mm ,适用于生物医学领域[7 ] 。
2. 6 多维力传感器
六维力传感器的研究和应用是多维力传感器研究的热点,现在国际上只有美、日等少数国家可以生产。在我国北京理工大学在跟踪国外发展的基础上,又开创性的研制出组合有压电层的柔软光学阵列触觉,阵列密度为2438tactels/ cm2 ,力灵敏1g ,结构柔性很好,能抓握和识别鸡蛋和钢球,现已用于机器人分选物品[8 ] 。
3 压力传感器的发展趋势
当今世界各国压力传感器的研究领域十分广泛,几乎渗透到了各行各业,但归纳起来主要有以下几个趋势:
(1) 小型化目前市场对小型压力传感器的需求越来越大,这种小型传感器可以工作在极端恶劣的环境下,并且只需要很少的保养和维护,对周围的环境影响也很小,可以放置在人体的各个重要器官中收集资料,不影响人的正常生活。如美国Entran 公司生产的量程为2～500PSI 的传感器,直径仅为1. 27mm ,可以放置在人体的血管中而不会对血液的流通产生大的影响。
(2) 集成化压力传感器已经越来越多的与其它测量用传感器集成以形成测量和控制系统。集成系统在过程控制和工厂自动化中可提高操作速度和效率。
(3) 智能化由于集成化的出现,在集成电路中可添加一些微处理器,使得传感器具有自动补偿、通讯、自诊断、逻辑判断等功能。
(4) 广泛化压力传感器的另一个发展趋势是正从机械行业向其它领域扩展,例如:汽车元件、医疗仪器和能源环境控制系统。
(5) 标准化传感器的设计与制造已经形成了一定的行业标准。如ISO 国际质量体系;美国的ANSI、as tm标准、俄罗斯的ГOCT、日本的J IS 标准。
4 结束语
随着硅、微机械加工技术、超大集成电路技术和材料制备与特性研究工作的进展,使得压力传感器在光纤传感器的批量生产、高温硅压阻及压电结传感器的应用成为可能,在生物医学、微型机械等领域,压力传感器有着广泛的应用前景。
参考文献: 
[1 ] S. M. Sze. Semiconductor sensor , 1994 chapter IvppIV. 
[2 ] C. S. Smith , piezoresistive effect in germanium and silicon phys. 
[3 ] 冯景星. 静电封接与硅杯腐蚀的新技术[J ] . 福州大学学报, 1994. 
[4 ] Desnical UV. SanticB. Trap - induced photoconductivity in semi - insulating gallium arsenide. 1989. 
[5 ] 白韶红. 光纤压力传感器得发展[J ] . 工业仪表与自动化, 1990. 
[6 ] Yuelin Wang et al , The structures for electrostatic servro capacitive vacuum sensor ,sensors and actuators A 1998. 
[7 ] Dirk De Bruyker et al , A combined piezoresitive pressure sensor and function based on thermal actuation sensors A ,1998. 
[8 ] 张维新,等. 半导体传感器[M] . 天津:天津大学出版社,1990.
作者介绍: 张鑫,男, 1981 年出生,山东农业大学2002级硕士研究生,研究方向:智能节水农业控制。[/J]