本節(jié)要求:
了解微型傳感器的概念、分類、特點(diǎn)和應(yīng)用。
一、微型傳感器概念和分類
1.微傳感器的概念
⑴就單一傳感器而言,微傳感器是指尺寸微小的傳感器,如敏感元件的尺寸從微米級(jí)到毫米級(jí)、甚至達(dá)到納米級(jí),主要采用精密加工、微電子以及微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)傳感器尺寸的縮小。
⑵就集成的傳感器而言,微傳感器是指將微小的敏感元件、信號(hào)處理器、數(shù)據(jù)處理裝置封裝在一塊芯片上而形成的集成的傳感器。
⑶就傳感器系統(tǒng)而言,微傳感器是指?jìng)鞲邢到y(tǒng)中不但包括微傳感器,還包括微執(zhí)行器,可以獨(dú)立工作,甚至由多個(gè)微傳感器組成傳感器網(wǎng)絡(luò),或者可實(shí)現(xiàn)異地聯(lián)網(wǎng)。
2.微傳感器的特點(diǎn)
⑴體積小、重量輕
⑵功耗低
⑶性能好
⑷易于批量生產(chǎn)、成本低
⑸便于集成化和多功能化
⑹提高傳感器化智能化水平
3.微傳感器分類
按照被測(cè)量的物理性質(zhì),將微型傳感器分為化學(xué)微傳感器、生物微傳感器、物理微傳感器等。
二、 典型微傳感器介紹
1.離子傳感器——化學(xué)型
離子傳感器是將溶液中的離子活度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器?;驹硎抢霉潭ㄔ诿舾心ど系碾x子識(shí)別材料有選擇性的結(jié)合被傳感的離子,從而發(fā)生膜電位或膜電壓的改變,達(dá)到檢測(cè)目的。離子敏傳感器廣泛用在化學(xué)、醫(yī)藥、食品以及生物工程等行業(yè)中。
2.基因傳感器——生物型
基因傳感器通過(guò)固定在感受器表面上的已知核苷酸序列的單鏈脫氧核糖核酸(Deoxyribo Nucleic Acid,DNA)分子(也稱為ssDNA探針),和另一條互補(bǔ)的ssDNA分子(也稱為目稱DNA或靶DNA)雜交,形成雙鏈DNA(dsDNA),換能器將雜交過(guò)程或結(jié)果所產(chǎn)生的變化轉(zhuǎn)換成電、光、聲等物理信號(hào),通過(guò)解析這些響應(yīng)信號(hào),給出相關(guān)基因的信息。基因傳感器也稱DNA傳感器。
3.聲表面波傳感器——物理型
聲表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)傳感器是利用聲表面波技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù),將各種非電量信息,如壓力、溫度、流量、磁場(chǎng)強(qiáng)度、加速度、角速度等的變化轉(zhuǎn)換為聲表面波振器振蕩頻率的變化的裝置。
