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新型传感器及其应用

文／徐海

人们为了从外界获取信息，必须借助

故应用面较窄。1984年左右，人们研制出磁致伸缩系数很大的磁性材料，又称为超

于感觉器官。而单靠人自身的感觉器官，在缩材料或大磁致伸缩材料。超磁致伸缩材为弥补感觉器官的不足，就需要借助传感长，又称之为电五官。

传感器是一种能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。常用传感器的输出信号多为现代信息社会的一切活动领域中，从日常生产活动到科学实验，时时处处都离生活、

不开传感器。现代传感器技术的发展水平在很大程度上决定了生产、科学发展的水平，而科学技术的发展又为传感器技术提供了新的理论基础和制造工艺。

随着现代科学技术的发展，许多新材料不断被发现，新的加工工艺不断发展和完善，这些都促进了新型传感器的研究和究开发出来的、已经或正在走向实用化的传感器。相对于传统传感器，新型传感器技及的领域。

不易老化等特点。与电致伸缩的压电陶瓷作于低频区（10Hz～2000Hz）。

稀土超磁致伸缩材料是目前性能最好的超磁致伸缩材料之一，是上世纪八十年代开发的新型工程材料。我国是稀土资源首位。稀土超磁致伸缩材料可将电磁能转换成机械能或声能（或机械位移或声信息），相反也可以将机械能（或机械位移信息）转换成电磁能（或电磁信息），它是重要的能量与信息转换功能材料，可用于制作大功率声呐传感器，广泛应用于水下通信、制导、捕鱼、油井及地质探测等。其他应机器人、蠕动马达、阻尼用包括阀门控制、

减震、精密控制系统等，这种材料的发展使而使一些精密机械运动得以实现。

声呐（Sonar）是声音（Sond）、导航

攻击，可以提高自己在战场上的生存能力。稀土超磁致伸缩材料在声频和超声技术方制造超大功率超声换能器。过去的超声换能制造小功率（≤2．0kw）的超声换能器，用稀土超磁致伸缩材料可制造出超大功率（10～30kw）的超声换能器。超大功率超声波技术可产生传统低功率超声技术所不能产生的新物理效应和新的用途。例如，它可使废旧轮胎脱硫再生，可使农作物增产，可加速化工过程的化学反应；用该材料制造的电声换能器，可用于波动采油，提高油井的产油量；用该材料可制造薄型（平板型）喇叭，其振动力大，音质好，高保真，可制造墙体、桌面、玻璃窗振动的效果，还使楼板、

可以作音乐、水下芭蕾伴舞的喇叭等。

半导体材料的电阻率随磁场强度的增大而变化，这种现象称为磁阻效应，利用磁阻效应制成的元件称为磁敏电阻。磁敏电阻与霍尔元件的区别在于：前者是以电阻的变化来反映磁场的大小，但无法反映磁场的方向；后者是以电动势的变化来反映磁场的大小和方向。

磁敏电阻可应用于智能交通系统

磁致伸缩材料（GMM），或称为巨磁致伸面也有广阔的应用前景。例如用该材料可

驱动电压低、体积小、能器主要是用压电陶瓷材料来制造。它仅研究自然现象和生产活动中就远远不够。料具有转换效率高、

它的励磁频率较低，工器。因此可以说，传感器是人类五官的延（PZT）不同之处是，

易于处理的电量，如电压、电流、频率等。在最丰富的国家，稀土储量和产量均居世界

—机械转换技术获得突破性进展，从开发。所谓新型传感器是指近10几年来研电——

反射（测距）（Reflect）三个术含量高、功能强，涵盖传统传感器极少涉（Navigation）、

英文单词的组合，它的作用是探测水下物（ITS）的汽车信息采集。现代交通管理要

磁性传感器

1842年焦耳发现，磁性材料在变化的

体，在军事上主要用来探测潜艇。声呐又称求对车辆的车型、流量和车速等数据进行水下换能器，就是把电能转换成声波向水中发射，或把水中的声波转换成电能的一

采集，以便对交通信号灯、流通过道等进行智能控制。采用基于地磁传感器的数据采集系统可用于检测车辆的存在和车型的识响来完成车辆检测的数据采集系统，具有

一般都可以收发两用。用磁场中其长度和体积会发生微小的变化，种电声互换装置，传统磁致伸缩材料有铁、镍等。由于传统磁

频率低、衰减小、声波传得远的优点，可以

这种现象称为磁致伸缩，又称为焦耳效应。稀土超磁致伸缩材料制成的声呐功率大、别。利用车辆通过道路时对地球磁场的影能够早发现、早常规线圈检测器所不具备的优点。传统的致伸缩材料伸缩系数较小，功率密度不高，打破敌方舰艇的隐身技术，

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