1.3 傳感器技術(shù)的發(fā)展動向

傳感器技術(shù)所涉及的知識非常廣泛，涵蓋各個學(xué)科領(lǐng)域。但是它們的共性是利用物質(zhì)的物理、化學(xué)和生物等特性，將非電量轉(zhuǎn)換成電量。所以，采用新技術(shù)、新工藝、新材料，以及探索新理論，以達到高質(zhì)量的轉(zhuǎn)換效能，是總的發(fā)展途徑。當前，傳感器技術(shù)的主要發(fā)展動向，一是傳感器本身的基礎(chǔ)研究；二是和微處理器組合在一起的傳感器系統(tǒng)的研究。前者是研究新的傳感器材料和工藝，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象；后者是研究如何將檢測功能與信號處理技術(shù)相結(jié)合，向傳感器的智能化、集成化發(fā)展。

1.3.1 發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象

傳感器的工作機理是基于各種效應(yīng)、反應(yīng)和物理現(xiàn)象的。重新認識如壓電效應(yīng)、熱釋電現(xiàn)象、磁阻效應(yīng)等已發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象，以及各種化學(xué)反應(yīng)和生物效應(yīng)，并充分利用這些現(xiàn)象與效應(yīng)設(shè)計制造各種用途的傳感器，是傳感器技術(shù)領(lǐng)域的重要工作。同時還要開展基礎(chǔ)研究，以求發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)和生物效應(yīng)。各種新現(xiàn)象、反應(yīng)和效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)可極大地擴大傳感器的檢測極限和應(yīng)用領(lǐng)域。例如，利用核磁共振吸收的磁傳感器能檢測10-7T的地球磁場強度，利用約瑟夫遜效應(yīng)的磁傳感器（SQUID）能檢測10-11T的極弱磁場強度；又如利用約瑟夫遜效應(yīng)熱噪聲溫度計，能檢測10-6K的超低溫。值得一提的是，檢測極微弱信號傳感器技術(shù)的開發(fā)，不僅能促進傳感器技術(shù)本身的發(fā)展，甚至能導(dǎo)致一些新的學(xué)科誕生，意義十分重大。

1.3.2 開發(fā)新材料

隨著物理學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展，人們已經(jīng)在很大程度上能夠根據(jù)對材料功能的要求來設(shè)計材料的組分，并通過對生產(chǎn)過程的控制，制造出各種所需材料。目前最為成熟、先進的材料技術(shù)是以硅加工為主的半導(dǎo)體制造技術(shù)。例如，人們利用該項技術(shù)設(shè)計制造的多功能精密陶瓷氣敏傳感器有很高的工作溫度，彌補了硅（或鍺）半導(dǎo)體傳感器溫度上限低的缺點，可用于汽車發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)，大大擴展了傳統(tǒng)陶瓷傳感器的使用范圍。有機材料、光導(dǎo)纖維等材料在傳感器上的應(yīng)用，也已成為傳感器材料領(lǐng)域的重大突破，引起國內(nèi)外學(xué)者的極大關(guān)注。

1.3.3 采用微細加工技術(shù)

將硅集成電路技術(shù)加以移植并發(fā)展，形成了傳感器的微細加工技術(shù)。這種技術(shù)能將電路尺寸加工到光波長數(shù)量級，并能形成低成本、超小型傳感器的批量生產(chǎn)。

微細加工技術(shù)除全面繼承氧化、光刻、擴散、淀積等微電子技術(shù)外，還發(fā)展了平面電子工藝技術(shù)、各向異性腐蝕、固相鍵合工藝和機械切斷技術(shù)。利用這些技術(shù)對硅材料進行三維形狀的加工，能制造出各式各樣的新型傳感器。例如，利用光刻、擴散工藝已制造出壓阻式傳感器，利用薄膜工藝已制造出快速響應(yīng)的氣敏、濕敏傳感器等。日本橫河公司綜合利用微細加工技術(shù)，在硅片上構(gòu)成孔、溝、棱錐、半球等各種形狀的微型機械元件，并制作出了全硅諧振式壓力傳感器。

1.3.4 傳感器的智能化

“電五官”與“電腦”的結(jié)合，就是傳感器的智能化。智能化傳感器不僅具有信號檢測、轉(zhuǎn)換功能，而且還具有記憶、存儲、解析、統(tǒng)計處理及自診斷、自校準、自適應(yīng)等功能。

1.3.5 仿生傳感器

傳感器相當于人的五官，且在許多方面超過人體，但在檢測多維復(fù)合量方面，傳感器的水平則遠不如人體。尤其是那些與人體生物酶反應(yīng)相當?shù)男嵊X、味覺等化學(xué)傳感器，還遠未達到人體感覺器官那樣高的選擇性。實際上，人體感覺器官由非常復(fù)雜的細胞組成并與人腦連接緊密，配合協(xié)調(diào)。工程傳感器要完全替代人的五官，則須具備相應(yīng)復(fù)雜細密的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)高度的智能化，這一點目前看來還是不可能的。但是，研究人體感覺器官，開發(fā)能夠模仿人體嗅覺、味覺、觸覺等感覺的仿生傳感器，使其功能盡量向人自身的功能逼近，已成為傳感器發(fā)展的重要課題。