多功能傳感器無(wú)疑是當(dāng)前傳感器技術(shù)發(fā)展中一個(gè)全新的研究方向，日前有許多學(xué)者正在積極從事于該領(lǐng)域的研究工作。如將某些類型的傳感器進(jìn)行適當(dāng)組合而使之成為新的傳感器，如用來(lái)測(cè)量流體壓力和互異壓力的組合傳感器。又如，為了能夠以較高的靈敏度和較小的粒度同時(shí)探測(cè)多種信號(hào)，微型數(shù)字式三端口傳感器可以同時(shí)采用熱敏元件、光敏元件和磁敏元件；這種組配方式的傳感器不但能夠輸出模擬信號(hào)，而且還能夠輸出頻率信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。

各種類型的仿生傳感器是較熱門的研究領(lǐng)域，而且在感觸、刺激以及視聽辨別等方面已有最新研究成果問(wèn)世。從實(shí)用的角度考慮，多功能傳感器中應(yīng)用較多的是各種類型的多功能觸覺傳感器，譬如人造皮膚觸覺傳感器就是其中之一，這種傳感器系統(tǒng)由PVDF材料、無(wú)觸點(diǎn)皮膚敏感系統(tǒng)以及具有壓力敏感傳導(dǎo)功能的橡膠觸覺傳感器等組成。無(wú)觸點(diǎn)超聲波傳感器、紅外輻射引導(dǎo)傳感器、薄膜式電容傳感器、以及溫度、氣體傳感器等在美國(guó)本土應(yīng)用甚廣。

這種多功能傳感器已應(yīng)用于差壓變送器上。具體情況是，該傳感器輸出的差壓、靜壓和溫度三個(gè)信號(hào)經(jīng)前置放大，A/D變換送入微處理器中，其中靜壓和溫度信號(hào)用于對(duì)差壓進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償處理后的差壓再經(jīng)D/A變換成4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，也可經(jīng)數(shù)字接口直接輸出數(shù)字信號(hào)。 解讀詞條背后的知識(shí) 澎湃在線 澎湃新聞旗下帳號(hào)

[科技前沿]基于化學(xué)勢(shì)能作用的自供能柔性多功能傳感器研究獲進(jìn)展

近年來(lái)，柔性電子可在人體皮膚表面實(shí)現(xiàn)穿戴式實(shí)時(shí)信號(hào)采集和處理，已成為運(yùn)動(dòng)健康管理、疾病診斷監(jiān)護(hù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、人機(jī)智能交互等領(lǐng)域變革式的科學(xué)技術(shù)及各個(gè)國(guó)家重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。 柔性自供能多功能傳感系統(tǒng)是可穿戴電子非常有前景的發(fā)展方向之一。 盡管自供能集成器件得到了廣泛關(guān)注，但...

集成化多功能傳感器是傳感器技術(shù)中一個(gè)新的發(fā)展方向。一般的單一傳感器只能測(cè)量一個(gè)物理量，在工業(yè)生產(chǎn)、航空航天等領(lǐng)域，為了準(zhǔn)確全面地認(rèn)識(shí)對(duì)象或環(huán)境，以進(jìn)一步進(jìn)行控制，往往需要同時(shí)測(cè)量多個(gè)物理量。因此希望盡可能把幾種敏感元件制作在一起，使一個(gè)傳感器能同時(shí)測(cè)量幾個(gè)參數(shù)，具有多種功能，這種多功能傳感器不但體積小、功能強(qiáng)，而且采集的信息集中，便于處理。

一般來(lái)說(shuō)，傳感器的多種功能可以由一個(gè)敏感元件的不同物理（或化學(xué)）效應(yīng)及其不同的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著傳感器及微加工技術(shù)的發(fā)展。人們也可以在同一材料或硅片上制作幾種敏感元件，制成集成化多功能傳感器。幾種不同的敏感元件組合在一起形成一個(gè)傳感器。這種多功能傳感器可以同時(shí)測(cè)量幾個(gè)參數(shù)，各敏感元件相互獨(dú)立的。例如把測(cè)溫度和測(cè)濕度敏感元件組合在一起，可以同時(shí)測(cè)量溫度和濕度。把幾種不同的敏感元件制作在一個(gè)硅片上，制成集成化多功能傳感器具有更大的優(yōu)越性。這種傳感器的集成度高、體積小。同時(shí)由于集成在一個(gè)芯片上，各個(gè)敏感元件的工作條件相同，容易實(shí)現(xiàn)相互補(bǔ)償和校正，這是多、功能傳感器的發(fā)展的一個(gè)方向。

集成化敏感器件多采用薄膜或厚膜技術(shù)制備，例如真率蒸發(fā)、高頻濺射和噴霧等技術(shù)。一種超微粒薄膜集成氣敏元件是這樣制造的：首先在硅單晶片上制擴(kuò)散電阻和測(cè)溫二極管，后在其上覆蓋二氧化硅膜，再做好電極，最后在電極上覆蓋SnO₂超微粒薄膜，形成集成氣體敏感元件。SnO₂薄膜晶粒的平均粒度為幾十納米到幾百納米，比表面積達(dá)100～200m²/g。這種傳感器的比表面積大，比塊狀材料有更高的靈敏度和響應(yīng)速度。用厚膜技術(shù)制備的傳感器有：在磷灰石濕度敏感器件的外面涂覆ZnO厚膜材料以檢測(cè)氣體和濕度；在濕敏傳感器的RuO₂電極上制作氣敏ZnO膜等構(gòu)成溫一濕敏傳感器多孔陶瓷材料；在MgCr₂O₄、NiCr₂O₄等濕敏襯底上面制作Ag—Pd、RuO₂等導(dǎo)電體，然后在上面制作Mn—Co—Ni系NTC熱敏電阻厚膜，組成熱敏—濕敏復(fù)合傳感器。

隨著集成化技術(shù)的發(fā)展和半導(dǎo)體細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)步，傳感器逐漸采用集成化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高性能化和微型化。集成溫度傳感器、集成壓力傳感器等早已被使用，今后將有更多集成傳感器被開發(fā)出來(lái)。

主要的執(zhí)行規(guī)則和結(jié)構(gòu)模式：

（1）多功能傳感器系統(tǒng)由若干種各不相同的敏感元件組成，可以用來(lái)同時(shí)測(cè)量多種參數(shù)。例如，可以將一個(gè)溫度探測(cè)器和一個(gè)濕度探測(cè)器配置在一起制造成一種新的傳感器，這種新的傳感器就能夠同時(shí)測(cè)量溫度和濕度。

（2）將若干種不同的敏感元件精巧地制作在單獨(dú)的一塊硅片中，從而構(gòu)成一種高度綜合化和小型化的多功能傳感器。由于這些敏感元件是被綜裝在同一塊硅片中的，它們無(wú)論何時(shí)都工作在同一種條件下，所以很容易對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償和校正。

（3）借助于同一個(gè)傳感器的不同效應(yīng)可以獲得不同的信息。以線圈為例，它所表現(xiàn)出來(lái)的電容和電感是各不相同的。

（4）在不同的激勵(lì)條件下，同一個(gè)敏感元件將表現(xiàn)出來(lái)不同的特征。而在電壓、電流或溫度等激勵(lì)條件均不相同的情況下，由若干種敏感元件組成的一個(gè)多功能傳感器的特征可想而知將會(huì)是多么的千差萬(wàn)別。有時(shí)候簡(jiǎn)直就相當(dāng)于是若干個(gè)不同的傳感器一樣，其多功能特征可謂名副其實(shí)。

一般的傳感器多為一個(gè)傳感器測(cè)量一個(gè)參數(shù)，而開發(fā)的則是利用一個(gè)傳感器測(cè)量多個(gè)參數(shù)的多功能傳感器。如日本開發(fā)出的可同時(shí)檢測(cè)Na 、K 和H 離子的傳感器，用這種傳感器可同時(shí)檢測(cè)血液中的鈉、鉀和氫離子濃度，對(duì)診斷心血管疾患有很大的意義。該傳感器的尺寸為2.5×0.5mm²，可直接用導(dǎo)管送到心臟內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。

氣體傳感器在多功能方面的進(jìn)步最具有代表性。如圖《多功能氣體傳感器》所示的是能夠同時(shí)測(cè)量H₂S、C₈H₁₈、C₁₀H₂₀O、NH₃四種氣體的多功能傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可見共有六個(gè)用不同感知材料制成的敏感部分、其敏感材料有ZnO、SnO₂、WO₃、WO₃（Pt）、SnO₂（Pd）、ZnO（Pt），它們對(duì)被測(cè)的四種氣體雖均有響應(yīng)，但其響應(yīng)的靈敏度卻有很大差別，根據(jù)其從不同敏感部分之輸出差異即可測(cè)出被測(cè)氣體的濃度。這種多功能氣體傳感器用厚膜制造工藝作在同一基板上，在測(cè)量時(shí)需要加熱。

如果把六個(gè)敏感暎所輸出的信息輸入微計(jì)算機(jī)，就是一種多功能智能氣體傳感器。

多功能傳感器是傳感器技術(shù)中的一個(gè)新的發(fā)展方向?，F(xiàn)在一般的單一傳感器只能測(cè)量一種物理量或化學(xué)量。在工業(yè)生產(chǎn)、航空航天等領(lǐng)域，為了準(zhǔn)確全面地認(rèn)識(shí)對(duì)象或環(huán)境，往往需要同時(shí)測(cè)量多個(gè)物理量、化學(xué)量，因此希望盡可能把幾個(gè)敏感元件制作在一起，使一個(gè)傳感器能夠同時(shí)測(cè)量幾個(gè)參數(shù)，具有多種功能。例如，使用特殊的陶瓷把溫度和濕度敏感元件集成在一起，做成溫濕度傳感器；把檢測(cè)鈉離子和鉀離子的敏感元件集成在一個(gè)基片上，制成測(cè)量血液中離子成分的傳感器；將檢測(cè)幾種不同氣體的敏感元件用厚膜制造工藝作在一個(gè)基片上，制成能夠檢測(cè)H₂S、C₈H₁₈、NH₃等多四種氣體的多功能傳感器；在同一硅片上制作應(yīng)變計(jì)和溫度敏感元件，制成同時(shí)測(cè)量壓力和溫度的多功能傳感器，該傳感器還可以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。

多功能傳感器和微處理機(jī)、信號(hào)處理電路結(jié)合起來(lái)，就組成多功能智能傳感器。

1.附著力強(qiáng)，粘結(jié)強(qiáng)度高，有一定的韌性，透氣性好。

2.受潮后不會(huì)出現(xiàn)粉化現(xiàn)象，具有較強(qiáng)的耐水性。

3.使用多功能墻襯的墻面不會(huì)出現(xiàn)開裂、起皮、脫落等現(xiàn)象。

4.使用多功能墻襯的墻面手感細(xì)膩、觀感柔和、質(zhì)感好。

5.使用多功能墻襯的墻面污染后可以直接擦洗或直接刷涂?jī)?nèi)墻漆。并能提高涂料的性能和使用壽命。

6.再次粉刷內(nèi)墻時(shí)，無(wú)需鏟除墻面，直接刷涂?jī)?nèi)墻漆。

7.多功能墻襯為環(huán)保型材料，對(duì)室內(nèi)空氣不產(chǎn)生任何污染。經(jīng)過(guò)北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究院測(cè)試，墻襯中不含苯、二甲苯、甲醛等有毒物質(zhì)，對(duì)人體無(wú)害。

因此，多功能墻襯是墻體與涂料的最佳結(jié)合層