称重传感器技术的要求

　　随着传统产业应用信息技术范围的不断扩大，以及物联网、无线传感器网络的兴起，传感器产业已成为高新技术发展中的一个重要领域。 本文就传统传感器如何适应物联网、无线传感器网络的发展，提出了对传感器技术的新要求是便携、节能、环保。技术发展方向是一部分产品应由传统型向全新型转型发展，并研发新结构、新敏感机理的传感器。新型传感器在结构与功能上应具有微型化、无线化、智能化、低驱动、低成本和快速响应等特点，同时做到稳定性好、可靠性高、寿命长、免维修。最后简要介绍了无线传感器结构原理和制造工艺特点。

　　物联网和无线传感器网络技术的迅速发展，对处于信息感知层的各类传感器提出了许多新要求，概括起来就是便携、节能、环保，同时具有微型化、智能化、非接触测量和低外形、低功耗、低成本等特点，这将是传感器的一个新的研发方向。它不仅促进传统传感器产业的加速改造，而且可导致建立新型多元化的传感器企业模式，将是一个新的经济增长点。为适应物联网和无线传感器网络技术要求，传感器技术的发展方向是一部分产品应由传统型向全新型转型发展，同时研发新结构、新敏感机理的传感器。

　　加速传感器由传统型向全新型转型发展

　　为满足物联网产业的需求，相关的传感器必须加速由传统型向全新型转型发展，其结构与功能应具备微型化(即体积小、高度低、重量轻)、智能化、低驱动(或无源化)、低成本和快速响应等特点，同时做到稳定性好、可靠性高、寿命长、免维修。哪些产品适合转型发展，如何实现结构、技术、功能转型是至关重要的。转型发展就是在核心技术与工艺的牵引下，继承传统、集成创新，通过高可靠、低成本的产品来满足物联网和无线传感器网络的需求。从本质上来讲，它是基于市场理念的一场体制和机制改革，也是参与市场竞争的必然选择。以各种应变式传感器为例，为满足微型化、智能化、低功耗、低成本的需要，美国VISHAY公司研究轧制出0.00006～0.00008英寸(1.5～2μm)厚的康铜和卡玛应变电阻合金箔材，并利用此箔材设计制造出微型高阻电阻应变计。同时研制出采用真空沉积和溅射工艺，把金属或半导体材料直接沉积在基片上，制造出新型金属薄膜应变计和半导体薄膜应变计。微型高阻电阻应变计、金属薄膜应变计和半导体薄膜应变计均可用于制造应变式微型力、称重、力矩、扭矩、压力、位移、加速度第传感器。这些传感器的弹性元件可以是可活动的膜片、悬臂梁、桥以及凹槽、孔隙、锥体等。其中金属或半导体薄膜应变计由于不用应变胶粘剂粘贴，因而弹性元件无滞后和蠕变误差，是比较理想的无线微型智能物联网传感器用敏感元件。微型高阻电阻应变计的技术特点是：

　　高输出——应用比较短的敏感栅使测量装置产生较高的输出和较高的电阻，相当于应用了长的敏感栅;

　　高阻值——电阻值可高达10～20KΩ;

　　低电流——电桥电流低，这对于压力变送器和带有电池组的传感器来说是至关重要的;

　　小尺寸——敏感栅尺寸小，可以做到1×1mm、0.5×0.5mm，特别适合微型力、称重、位移、加速度传感器;

　　低成本——微型金属箔电阻应变计不论是单轴型、半桥型、全桥型，敏感栅的面积都很小，降低了部件成本，连线和焊接相当于单个敏感栅应变计;

　　自补偿——采用卡玛合金制造敏感栅，电阻应变计具有温度和灵敏度双重自补偿功能。

　　应用微型高阻电阻应变计制造的各种传感器与采用普通电阻应变计制造的 传感器相比，具有以下突出的特点：由于采用了微型尺寸的敏感栅，栅的长度小且位于应变峰值位置，所以实测应变值高;敏感栅的宽度与高度比较大，散热性能好应变稳定性高;高电阻值可以施加较高的激励电压，电桥输出信号大;应变计电阻值高，消耗功率低;输入阻抗高。应用金属薄膜应变计制造传感器时，由于金属薄膜应变计与体型电阻应变计的导电机理不同，其应变灵敏系数随膜的厚度而变化。厚度为数埃的金属薄膜应变计的灵敏系数是普通体型电阻应变计的几十倍;厚度为1000以上的金属薄膜应变计，其灵敏系数与普通体型电阻应变计相似。灵敏系数高的金属薄膜应变计与普通体型电阻应变计相比，在传感器弹性元件变形相同的条件下，电桥输出也高出几十倍，特别适合制造各种无线微型智能应变式传感器。

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