眾所周知,在這個科技日益發(fā)達的年代,無論生活中的什么東西都可能會和科技掛上關(guān)系。別的不說,光是傳感器生活中就處處可見。日常人們家里用到的電飯煲就用到了溫度傳感器,而平時樓道里的聲控燈也用到了音量傳感器。而什么壓力傳感器,流量傳感器等等更是屢見不鮮,五花八門,充斥在我們的周圍??梢哉f,時至今日,傳感器已經(jīng)與人們的日常生活緊密相連,牢不可分。但顯然,傳感器不可能單單應(yīng)用在人們的日常生活中,今天我們就來聊聊傳感器在軍事上的一些應(yīng)用。
一個強大的國家必須要有強大的國防,而強大的國防則是以強大的軍事為依托的。歷史以血的教訓告訴我們:弱國無外交。所以,無論現(xiàn)在還是未來,加強祖國的軍事化力量建設(shè)都是刻不容緩,時時需要為之努力的。現(xiàn)如今是科技的時代,軍事不可避免也進入了高科技的時代。高科技的武器裝備讓現(xiàn)代化的軍事發(fā)展迅猛,這里面?zhèn)鞲衅鞯膽?yīng)用更是比比皆是。
首先,讓我們了解下什么是傳感器以及傳感器的簡單分類。
傳感器就是能感知外界信息并能按一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用信號的裝置;簡單說傳感器是將外界信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。所以它由敏感元器件(感知元件)和轉(zhuǎn)換器件兩部分組成,有的半導體敏感元器件可以直接輸出電信號,本身就構(gòu)成傳感器。敏感元器件品種繁多,就其感知外界信息的原理來講,可分為:①物理類,基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。②化學類,基于化學反應(yīng)的原理。③生物類,基于酶、抗體、和激素等分子識別功能。通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。
而傳感器的分類如下:
一、溫度傳感器
溫度傳感器主要由熱敏元件組成。熱敏元件品種教多,市場上銷售的有雙金屬片、銅熱電阻、鉑熱電阻、熱電偶及半導體熱敏電阻等。以半導體熱敏電阻為探測元件的溫度傳感器應(yīng)用廣泛,這是因為在元件允許工作條件范圍內(nèi),半導體熱敏電阻器具有體積小、靈敏度高、精度高的特點,而且制造工藝簡單、價格低廉。
二、光傳感器
光傳感器主要由光敏元件組成。目前光敏元件發(fā)展迅速、品種繁多、應(yīng)用廣泛。市場出售的有光敏電阻器、光電二極管、光電三極管、光電耦合器和光電池等。
光敏電阻器
光敏電阻器由能透光的半導體光電晶體構(gòu)成,因半導體光電晶體成分不同,又分為可見光光敏電阻(硫化鎘晶體)、紅外光光敏電阻(砷化鎵晶體)、和紫外光光敏電阻(硫化鋅晶體)。當敏感波長的光照半導體光電晶體表面,晶體內(nèi)載流子增加,使其電導率增加(即電阻減?。?/p>
三、氣敏傳感器
由于氣體與人類的日常生活密切相關(guān),對氣體的檢測已經(jīng)是保護和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少手段,氣敏傳感器發(fā)揮著極其重要的作用。例如生活環(huán)境中的一氧化碳濃度達0.8~1.15 ml/L時,就會出現(xiàn)呼吸急促,脈搏加快,甚至暈厥等狀態(tài),達1.84ml/L時則有在幾分鐘內(nèi)死亡的危險,因此對一氧化碳檢測必須快而準。利用SnO2金屬氧化物半導體氣敏材料,通過顆粒超微細化和摻雜工藝制備SnO2納米顆粒,并以此為基體摻雜一定催化劑,經(jīng)適當燒結(jié)工藝進行表面修飾,制成旁熱式燒結(jié)型CO敏感元件,能夠探測0.005%~0.5%范圍的CO氣體。還有許多易爆可燃氣體、酒精氣體、汽車尾氣等有毒氣體的進行探測的傳感器。常用的主要有接觸燃燒式氣體傳感器、電化學氣敏傳感器和半導體氣敏傳感器等。接觸燃燒式氣體傳感器的檢測元件一般為鉑金屬絲(也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層),使用時對鉑絲通以電流,保持
300℃~400℃的高溫,此時若與可燃性氣體接觸,可燃性氣體就會在稀有金屬催化層上燃燒,因此鉑絲的溫度會上升,鉑絲的電阻值也上升;通過測量鉑絲的電阻值變化的大小,就知道可燃性
氣體的濃度。電化學氣敏傳感器一般利用液體(或固體、有機凝膠等)電解質(zhì),其輸出形式可以是氣體直接氧化或還原產(chǎn)生的電流,也可以是離子作用于離子電極產(chǎn)生的電動勢。目前國產(chǎn)的氣敏元件有2種。一種是直熱式,加熱絲和測量電極一同燒結(jié)在金屬氧化物半導體管芯內(nèi);旁熱式氣敏元件以陶瓷管為基底,管內(nèi)穿加熱絲,管外側(cè)有兩個測量極,測量極之間為金屬氧化物氣敏材料,經(jīng)高溫燒結(jié)而成。
四、力敏傳感器
力敏傳感器的種類甚多,傳統(tǒng)的測量方法是利用彈性材料的形變和位移來表示。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,利用半導體材料的壓阻效應(yīng)(即對其某一方向施加壓力,其電阻率就發(fā)生變化)和良好的彈性,已經(jīng)研制出體積小、重量輕、靈敏度高的力敏傳感器,廣泛用于壓力、加速度等物理力學量的測量。
五、磁敏傳感器
目前磁敏元件有霍爾器件(基于霍爾效應(yīng))、磁阻器件(基于磁阻效應(yīng):外加磁場使半導體的電阻隨磁場的增大而增加。)、磁敏二極管和三極管等。以磁敏元件為基礎(chǔ)的磁敏傳感器在一些電、磁學量和力學量的測量中廣泛應(yīng)用。
在一定意義上傳感器與人的感官有對應(yīng)的關(guān)系,其感知能力已遠超過人的感官。例如利用目標自身紅外輻射進行觀察的紅外成像系統(tǒng)(夜像儀),黑夜中可1000米發(fā)現(xiàn)人,2000米發(fā)現(xiàn)車輛;熱像儀的核心部件是紅外傳感器。1991年海灣戰(zhàn)爭中,伊拉克的坦克配置的夜視儀探測距離僅800米,還不及美英聯(lián)軍的一半,黑暗中被打得慘敗是必然的。目前世界各國都將傳感器技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)的重點。為了大幅度提供傳感器的性能,將不斷采用新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝,向小型化、集成化和智能的方向發(fā)展。
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