氣敏元件和傳感器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
發(fā)布時間:2007/8/24 0:00:00 訪問次數(shù):1915
在應(yīng)用方面,目前最廣泛的是可燃性氣體氣敏元件傳感器,已普及應(yīng)用于氣體泄漏檢測和監(jiān)控,從工廠企業(yè)到居民家庭,應(yīng)用十分廣泛。僅以用于安全保護家用燃?xì)庑孤﹫缶鳛槔毡驹缭?980年1月開始實行安裝城市煤氣、液化石油氣報警器法規(guī),1986年5月日本通產(chǎn)省又實施了安全器具普及促進基本方針。美國目前已有6個州立法,規(guī)定家庭、公寓等都要安裝CO報警器。報警器種類也相當(dāng)繁多,有用于一般家庭、集體住宅、飲食餐店、醫(yī)院、學(xué)校、工廠的各種氣體報警器和系統(tǒng),有單體分離型報警器、外部報警系統(tǒng)、集中監(jiān)視系統(tǒng)、遮斷連動系統(tǒng)、防止中毒報警防護系統(tǒng)等。結(jié)構(gòu)型式有袖珍型便攜式、手推式、固定式報警等;工業(yè)用固定式報警又有壁掛式、臺放式、單臺監(jiān)控式、多路巡檢式等。氣體檢測技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合,實現(xiàn)了智能化、多功能化。美國工業(yè)科學(xué)公司(ISC)一臺攜帶式氣體監(jiān)控儀可實現(xiàn)4種氣體監(jiān)測,采用了統(tǒng)一的軟件,只需要換氣體傳感器,即可實現(xiàn)對特定氣體監(jiān)測。美國國際傳感器技術(shù)(IST)公司應(yīng)用一種“MegaCas"傳感器和微程序控制單元,可檢測100種以上毒性氣體和可燃性氣體,通過其“氣體檢索”功能掃描,能很快確定是哪一種氣體。
(4)氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向發(fā)展
國外氣體傳感器發(fā)展很快,一方面是由于人們安全意識增強,對環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高;另一方面是由于傳感器市場增長受到政府安全法規(guī)的推動。因此,國外氣體傳感器技術(shù)得到了較快發(fā)展,據(jù)有關(guān)統(tǒng)計預(yù)測,美國1996年—2002年氣體傳感器年均增長率為(27~30)%。
目前,氣體傳感器的發(fā)展趨勢集中表現(xiàn)為:一是提高靈敏度和工作性能,降低功耗和成本,縮小尺寸,簡化電路,與應(yīng)用整機相結(jié)合,這也是氣體傳感器一直追求的目標(biāo)。如日本費加羅公司推出了檢測(01~10)×10-6硫化氫低功耗氣體傳感器,美國IST提供了壽命達10年以上的氣體傳感器,美國FirstAlert公司推出了生物模擬型(光化反應(yīng)型)低功耗CO氣體傳感器等。二是增強可靠性,實現(xiàn)元件和應(yīng)用電路集成化,多功能化,發(fā)展MEMS技術(shù),發(fā)展現(xiàn)場適用的變送器和智能型傳感器。如美國GeneralMonitors公司在傳感器中嵌入微處理器,使氣體傳感器具有控制校準(zhǔn)和監(jiān)視故障狀況功能,實現(xiàn)了智能化;還有前已涉及的美國IST公司的具有微處理器的“MegaGas”傳感器實現(xiàn)了智能化、多功能化。
2國內(nèi)現(xiàn)狀與差距
氣敏元件傳感器作為新型敏感元件傳感器在國家列為重點支持發(fā)展的情況下,國內(nèi)已有一定的基礎(chǔ)。其現(xiàn)狀是:
(1)燒結(jié)型氣敏元件仍是生產(chǎn)的主流,占總量90%以上;接觸燃繞式氣敏元件已具備了生產(chǎn)基礎(chǔ)和能力;電化學(xué)氣體傳感器有了試制產(chǎn)品;
(2)在工藝方面引入了表面摻雜、表面覆膜以及制作表面催化反應(yīng)層和修隔離層等工藝,使燒結(jié)型元件由廣譜性氣敏發(fā)展成選擇性氣敏;在結(jié)構(gòu)方面研制了補償復(fù)合結(jié)構(gòu)、組合差動結(jié)構(gòu)以及集成化陣列結(jié)構(gòu);在氣敏材料方面SnO2和Fe2O3材料已用于批量生產(chǎn)氣敏元件,新研究開發(fā)的Al2O3氣敏材料、石英晶體和有機半導(dǎo)體等也開始用于氣敏材料;
(3)低功耗氣敏元件(如一氧化碳,甲烷等氣敏元件)已從產(chǎn)品研究進入中試;
(4)國內(nèi)氣敏元件傳感器產(chǎn)量已超過“九五”初期的400萬支。產(chǎn)量超過20萬支的主要廠家有5家,黑龍江敏感集團、太原電子廠、云南春光器材廠、天津費加羅公司(合資)、北京電子管廠(特種電器廠),其中前四家都超過100萬支,據(jù)行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,1998年全國氣敏元件總產(chǎn)量已超過600萬支。
總的看來,我國氣敏元件傳感器及其應(yīng)用技術(shù)有了較快進展,但與國外先進水平仍有較大的差距,主要是產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用等方面的差距,與日本比較仍要落后10年。
3市場需求分析
氣敏元件、傳感器及其應(yīng)用產(chǎn)品具有十分廣闊的現(xiàn)實市場和潛在的市場需求。
以4類氣敏元件傳感器為例,作簡要市場需求分析。
(1)可燃性氣體氣敏元件傳感器
這是需求量最大的一類氣敏元件傳感器,包含各種烷類和有機蒸氣類(VOC)氣體,目前大量應(yīng)用于抽油煙機、泄漏報警器和空氣清新機,已形成批量生產(chǎn)規(guī)模,每年約有500萬支以上的市場。隨著在油田、礦區(qū)、化工企業(yè)及家庭等生產(chǎn)生活領(lǐng)域廣泛用作氣體泄漏報警,特別是用于家庭氣體泄漏報警,如液化石油氣、天燃?xì)饧捌渌扇夹詺怏w的檢測報警等,預(yù)計在2001年—2005年將會有成倍需求。
(2)一氧化碳和氫氣氣敏元件傳感器
這兩種也是最有需求量的氣敏元件傳感器。一氧化碳?xì)饷粼捎糜诠I(yè)生產(chǎn)、環(huán)保、汽車、家庭等一氧化碳泄漏和不完全燃燒檢測報警;氫氣氣敏元件除工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用外也同一氧化碳?xì)饷粼粯,廣泛用于家庭管道煤氣泄漏報警。由于我國管道煤氣中氫氣含量高,而氫敏元件較之一氧化碳元件價格低,靈敏度高,因此,用氫敏元件做城市管道煤氣泄漏報警更為適宜。由于管道煤氣泄漏、灶具不合格導(dǎo)致不完全
在應(yīng)用方面,目前最廣泛的是可燃性氣體氣敏元件傳感器,已普及應(yīng)用于氣體泄漏檢測和監(jiān)控,從工廠企業(yè)到居民家庭,應(yīng)用十分廣泛。僅以用于安全保護家用燃?xì)庑孤﹫缶鳛槔,日本早?980年1月開始實行安裝城市煤氣、液化石油氣報警器法規(guī),1986年5月日本通產(chǎn)省又實施了安全器具普及促進基本方針。美國目前已有6個州立法,規(guī)定家庭、公寓等都要安裝CO報警器。報警器種類也相當(dāng)繁多,有用于一般家庭、集體住宅、飲食餐店、醫(yī)院、學(xué)校、工廠的各種氣體報警器和系統(tǒng),有單體分離型報警器、外部報警系統(tǒng)、集中監(jiān)視系統(tǒng)、遮斷連動系統(tǒng)、防止中毒報警防護系統(tǒng)等。結(jié)構(gòu)型式有袖珍型便攜式、手推式、固定式報警等;工業(yè)用固定式報警又有壁掛式、臺放式、單臺監(jiān)控式、多路巡檢式等。氣體檢測技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合,實現(xiàn)了智能化、多功能化。美國工業(yè)科學(xué)公司(ISC)一臺攜帶式氣體監(jiān)控儀可實現(xiàn)4種氣體監(jiān)測,采用了統(tǒng)一的軟件,只需要換氣體傳感器,即可實現(xiàn)對特定氣體監(jiān)測。美國國際傳感器技術(shù)(IST)公司應(yīng)用一種“MegaCas"傳感器和微程序控制單元,可檢測100種以上毒性氣體和可燃性氣體,通過其“氣體檢索”功能掃描,能很快確定是哪一種氣體。
(4)氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向發(fā)展
國外氣體傳感器發(fā)展很快,一方面是由于人們安全意識增強,對環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高;另一方面是由于傳感器市場增長受到政府安全法規(guī)的推動。因此,國外氣體傳感器技術(shù)得到了較快發(fā)展,據(jù)有關(guān)統(tǒng)計預(yù)測,美國1996年—2002年氣體傳感器年均增長率為(27~30)%。
目前,氣體傳感器的發(fā)展趨勢集中表現(xiàn)為:一是提高靈敏度和工作性能,降低功耗和成本,縮小尺寸,簡化電路,與應(yīng)用整機相結(jié)合,這也是氣體傳感器一直追求的目標(biāo)。如日本費加羅公司推出了檢測(01~10)×10-6硫化氫低功耗氣體傳感器,美國IST提供了壽命達10年以上的氣體傳感器,美國FirstAlert公司推出了生物模擬型(光化反應(yīng)型)低功耗CO氣體傳感器等。二是增強可靠性,實現(xiàn)元件和應(yīng)用電路集成化,多功能化,發(fā)展MEMS技術(shù),發(fā)展現(xiàn)場適用的變送器和智能型傳感器。如美國GeneralMonitors公司在傳感器中嵌入微處理器,使氣體傳感器具有控制校準(zhǔn)和監(jiān)視故障狀況功能,實現(xiàn)了智能化;還有前已涉及的美國IST公司的具有微處理器的“MegaGas”傳感器實現(xiàn)了智能化、多功能化。
2國內(nèi)現(xiàn)狀與差距
氣敏元件傳感器作為新型敏感元件傳感器在國家列為重點支持發(fā)展的情況下,國內(nèi)已有一定的基礎(chǔ)。其現(xiàn)狀是:
(1)燒結(jié)型氣敏元件仍是生產(chǎn)的主流,占總量90%以上;接觸燃繞式氣敏元件已具備了生產(chǎn)基礎(chǔ)和能力;電化學(xué)氣體傳感器有了試制產(chǎn)品;
(2)在工藝方面引入了表面摻雜、表面覆膜以及制作表面催化反應(yīng)層和修隔離層等工藝,使燒結(jié)型元件由廣譜性氣敏發(fā)展成選擇性氣敏;在結(jié)構(gòu)方面研制了補償復(fù)合結(jié)構(gòu)、組合差動結(jié)構(gòu)以及集成化陣列結(jié)構(gòu);在氣敏材料方面SnO2和Fe2O3材料已用于批量生產(chǎn)氣敏元件,新研究開發(fā)的Al2O3氣敏材料、石英晶體和有機半導(dǎo)體等也開始用于氣敏材料;
(3)低功耗氣敏元件(如一氧化碳,甲烷等氣敏元件)已從產(chǎn)品研究進入中試;
(4)國內(nèi)氣敏元件傳感器產(chǎn)量已超過“九五”初期的400萬支。產(chǎn)量超過20萬支的主要廠家有5家,黑龍江敏感集團、太原電子廠、云南春光器材廠、天津費加羅公司(合資)、北京電子管廠(特種電器廠),其中前四家都超過100萬支,據(jù)行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,1998年全國氣敏元件總產(chǎn)量已超過600萬支。
總的看來,我國氣敏元件傳感器及其應(yīng)用技術(shù)有了較快進展,但與國外先進水平仍有較大的差距,主要是產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用等方面的差距,與日本比較仍要落后10年。
3市場需求分析
氣敏元件、傳感器及其應(yīng)用產(chǎn)品具有十分廣闊的現(xiàn)實市場和潛在的市場需求。
以4類氣敏元件傳感器為例,作簡要市場需求分析。
(1)可燃性氣體氣敏元件傳感器
這是需求量最大的一類氣敏元件傳感器,包含各種烷類和有機蒸氣類(VOC)氣體,目前大量應(yīng)用于抽油煙機、泄漏報警器和空氣清新機,已形成批量生產(chǎn)規(guī)模,每年約有500萬支以上的市場。隨著在油田、礦區(qū)、化工企業(yè)及家庭等生產(chǎn)生活領(lǐng)域廣泛用作氣體泄漏報警,特別是用于家庭氣體泄漏報警,如液化石油氣、天燃?xì)饧捌渌扇夹詺怏w的檢測報警等,預(yù)計在2001年—2005年將會有成倍需求。
(2)一氧化碳和氫氣氣敏元件傳感器
這兩種也是最有需求量的氣敏元件傳感器。一氧化碳?xì)饷粼捎糜诠I(yè)生產(chǎn)、環(huán)保、汽車、家庭等一氧化碳泄漏和不完全燃燒檢測報警;氫氣氣敏元件除工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用外也同一氧化碳?xì)饷粼粯,廣泛用于家庭管道煤氣泄漏報警。由于我國管道煤氣中氫氣含量高,而氫敏元件較之一氧化碳元件價格低,靈敏度高,因此,用氫敏元件做城市管道煤氣泄漏報警更為適宜。由于管道煤氣泄漏、灶具不合格導(dǎo)致不完全
熱門點擊
- 氣敏元件和傳感器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
- 鉑電阻測溫儀的設(shè)計與實現(xiàn)
- 虛擬儀器驅(qū)動器綜述
- 傳感器接口電路的抗干擾設(shè)計
- 用PDIUSBD12和K9F5608U0A設(shè)
- 一種神經(jīng)信號調(diào)理電路的設(shè)計
推薦技術(shù)資料
- CV/CC InnoSwitch3-AQ 開
- URF1DxxM-60WR3系
- 1-6W URA24xxN-x
- 閉環(huán)磁通門信號調(diào)節(jié)芯片NSDRV401
- SK-RiSC-SOM-H27X-V1.1應(yīng)
- RISC技術(shù)8位微控制器參數(shù)設(shè)
- 多媒體協(xié)處理器SM501在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用
- 基于IEEE802.11b的EPA溫度變送器
- QUICCEngine新引擎推動IP網(wǎng)絡(luò)革新
- SoC面世八年后的產(chǎn)業(yè)機遇
- MPC8xx系列處理器的嵌入式系統(tǒng)電源設(shè)計
- dsPIC及其在交流變頻調(diào)速中的應(yīng)用研究