问题：admin，我们可否考虑否开设一个化学传感器板块呀？！
类型：交流
提问：xiupeiyang
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时间：2005-04-24 23:05:12 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

目前，化学传感器研究及其应用非常活跃，从事化学传感器研究的人员数量已不少，十分希望开设此板块，让更多的人可以进行这方面的交流。可以开在分析化学区或实验技术区。

回复人：admin,★ (论坛管理员-欢迎大家访问化学化工论坛) 时间：2005-04-25 07:26:14 编辑	1楼
可以开设。你能简要介绍一下这门学科吗？

回复人：xiupeiyang,▲▲▲▲ (一个化学爱好者，希望通过交流来提高自己!!!) 时间：2005-04-25 17:32:10 编辑

2楼

传感器的定义和分类

　　一、传感器的定义

　　信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。

　　最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。

　　传感器系统的原则框图示于图1-1，进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。

　　德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。

　　传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源(参阅图1-2(a))。

有源(a)和无源(b)传感器的信号流程

　　无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能
传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。

　　各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象，也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加，其包含的处理过程日益完善。

　　常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：
　　光敏传感器——视觉? 声敏传感器——听觉
　　气敏传感器——嗅觉 ?化学传感器——味觉
　　压敏、温敏、流体传感器——触觉

　　与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。

　　对传感器设定了许多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适用的，也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是：

　　高灵敏度　　抗干扰的稳定性(对噪声不敏感) 　　线性　　容易调节(校准简易)

　　高精度　　高可*性　　无迟滞性　　工作寿命长(耐用性)

　　可重复性　　抗老化　　高响应速率　　抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力

　　选择性　　安全性(传感器应是无污染的) 　　互换性　　低成本

　　宽测量范围　　小尺寸、重量轻和高强度　　宽工作温度范围
　　
　　
　　二、传感器的分类

　　可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。

　　根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类
传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。

　　化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。

　　有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可*性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。

　　常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1。

　　按照其用途，传感器可分类为：
　　
　　压力敏和力敏传感器 ?位置传感器
　　
　　液面传感器 ?能耗传感器
　　
　　速度传感器 ?热敏传感器
　　
　　加速度传感器 ?射线辐射传感器
　　
　　振动传感器? 湿敏传感器
　　
　　磁敏传感器? 气敏传感器
　　
　　真空度传感器? 生物传感器等。?
　　
　　以其输出信号为标准可将传感器分为：
　　
　　模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。?
　　
　　数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。?
　　
　　膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。?
　　
　　开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。
?
　　在外界因素的作用下，所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用来制作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类：
　　
　　(1)按照其所用材料的类别分?
　　
　　金属? 聚合物? 陶瓷? 混合物?
　　
　　(2)按材料的物理性质分? ? 导体? 绝缘体? 半导体? 磁性材料?
　　
　　(3)按材料的晶体结构分?
　　
　　单晶? 多晶? 非晶材料?
　　
　　与采用新材料紧密相关的传感器开发工作，可以归纳为下述三个方向：?
　　
　　(1)在已知的材料中探索新的现象、效应和反应，然后使它们能在传感器技术中得到实际使用。?
　　
　　(2)探索新的材料，应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术。?
　　
　　(3)在研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应，并在传感器技术中加以具体实施。?

　　现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。表1.2中给出了一些可用于传感器技术的、能够转换能量形式的材料。?
　　
　　按照其制造工艺，可以将传感器区分为：
　　
　　集成传感器?薄膜传感器?厚膜传感器?陶瓷传感器

　　集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。?
　　薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。?
　　厚膜传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。
　　陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。?
　　完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。?
每种工艺技术都有自已的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低，以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。

回复人：xiupeiyang,▲▲▲▲ (一个化学爱好者，希望通过交流来提高自己!!!) 时间：2005-04-25 17:34:50 编辑

3楼

90年代以来，从事化学传感器研究的学者已不再局限于分析化学家，电化学家、生物化学家、遗传学家、免疫学家、有机化学家、材料科学家、仪器仪表专家及微电子技术专家也都参与了化学和生物传感器的研究开发，纳米技术、自组装技术、微机电加工技术和化学计量学等高新技术和方法的引入更使化学和生物传感器的研究开发有了突破性的进展。我国学者每年都在国际知名刊物、国际学术会议以及国内核心刊物上发表数以百计的与化学和生物传感器相关的高水平学术论文。由俞汝勤院主持的化学计量学研究项目所获得的国家自然科学奖二等奖即是我国化学传感器领域研究水平的有力佐证，基于微电子技术的葡萄糖检测试条的国产化和多种环境检测仪器的市场化，则是化学与生物传感器基础研究和技术开发向市场和商品转化的例证。
　　特别值得高兴的是，自90年代以来，已有多位以化学传感器作为主要研究方向的学者被推选为中国科学院和第三世界科学院院士。多位青年学者以化学传感器为研究课题申请了国家自然科学基金委杰出青年基金。已有近百位青年学者选择了化学传感器作为博士论文的主题。继已成立多年的依托于中科院北京电子所、半导体所和上海冶金所（现更名为中科院上海微系统与信息技术研究所）的传感技术国家实验室之后，湖南大学《化学生物传感与计量学》教育部重点实验室和长春应化所《电分析化学》中科院开放实验室在2002年同时被国家科技部批准为国家重点实验室。武汉大学和南京大学的《分析化学》国家重点学科也有相当部分的研究力量从事与化学传感器相关的研究工作。由浙江大学方肇伦院士主持的《微流控芯片》自然科学基金重大项目及国家大力推动的《生物芯片》产业化项目也与化学传感器的研究开发密切相关。正在拟订中的国家中长期科技发展规划中也十分关注化学与生物传感器的开发研究工作。2004年初由美国发射的勇气号和机遇号火星探测器对火星表面成分化学组成的成功探测更令我国科学界关注高度自动化和高灵敏度的超小型成分分析仪器及其探头的研究开发。

回复人：xiupeiyang,▲▲▲▲ (一个化学爱好者，希望通过交流来提高自己!!!) 时间：2005-04-27 14:47:51 编辑	4楼
感兴趣的，请跟贴。

回复人：admin,★ (论坛管理员-欢迎大家访问化学化工论坛) 时间：2005-04-27 14:54:07 编辑	5楼
周末开设。xiupeiyang暂时代理斑竹

回复人：taikong,▲▲▲▲▲ () 时间：2005-04-27 15:35:22 编辑	6楼
看了介绍，我觉得：传感器使用上，应该划入仪表及自动化的分类。传感器开发制造上，与化学材料有关。

回复人：xiupeiyang,▲▲▲▲ (一个化学爱好者，希望通过交流来提高自己!!!) 时间：2005-04-29 23:19:09 编辑	7楼
其实，划在那个板块并不十分重要，由于化学传感器多用于分析检测，因此放在分析化学也比较妥当。

回复人：xiupeiyang,▲▲▲▲ (一个化学爱好者，希望通过交流来提高自己!!!) 时间：2005-04-29 23:36:28 编辑	8楼
谢谢admin。我会尽量做好斑竹的工作，为从事化学传感器兴趣者的交流和求助提供力所能及的服务。并热忱欢迎有根多的朋友关注化学传感器板块！

回复人：admin,★ (论坛管理员-欢迎大家访问化学化工论坛) 时间：2005-05-02 10:38:37 编辑	9楼
放到综合化工区怎么样？你们是在做应用还是做基础研究？

回复人：我行我快乐,▲ (化工_我忠实的伴侣!!!~~~) 时间：2005-07-01 22:23:05 编辑	10楼
开了就好,大家支持一下,主要是为我国的化工创辉煌.

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