传感器：第十章智能传感技术.ppt

第十章 智能传感技术 10.1 智能传感器的体系结构与功能实现 10.2 智能传感器系统集成技术 10.3 网络传感器 10.4 多传感器信息融合技术 溅射工艺过程如下图。 （七）外延沉积 外延是指在基底生长同样单晶体材料的薄膜。外延沉积主要有：气相外延（VPE）；分子束外延（MBE）；金属有机物外延（CVD）（MOCVD）；互补金属氧化物半导体（CMOS）外延； VPE技术是最流行的一种外延工艺，其化学反应式为： SiH4→Si(固)+2H2(气) （八）腐蚀 腐蚀是指在需要的地方通过物理或化学的方法对原有材料的去除。常用的腐蚀技术中，物理腐蚀通常指干法腐蚀或等离子腐蚀；化学腐蚀叫湿法腐蚀。 1.化学腐蚀 化学腐蚀常用HF溶液来溶解SiO2、Si3N4和多晶硅。KOH用来腐蚀硅基底。 2.等离子刻蚀 利用等离子流 进行反转溅射。 二、微制造技术 目前有三种独特的微制造技术：体硅微制造技术、表面微制造和LIGA工艺。 （一）体硅微制造 1.自停止腐蚀 （1）掺杂控制 自停止腐蚀 （2）电化学自 停止腐蚀 2.干法腐蚀 （1）等离子刻蚀 （2）深层反应离子刻蚀(DRIE) （二）表面微加工 （三）LIGA工艺 （四）封装技术 封装通常分为四个等级：模块级、卡级、板级、系统级。参见下图。 微系统封装可分为三级：芯片级、器件级、系统级。 1.芯片级封装 2.器件级封装 4.微系统封装的主要技术 (1)芯片准备 (2)表面键合技术 a.黏合 b.钎焊 c.阳极键合 d.硅熔融键合 （五）集成智能传感器 介绍一种二次集成的混合智能传感器。 一、网络传感器及其特点 网络传感器指在现场级就实现了TCP/IP协议的传感器。 目前网络传感器物理层协议众多。主要有RS485，CAN，Profibus，Lonworks等。 网络传感器的特点有： ①嵌入式技术和集成电路的引入，使传感器功耗、体积、抗干扰、可靠性都得到很大改进； ②引入固件技术 ③接入方便 二、网络传感器发展概况 （一）问题的提出 4-20mA格式→RS232、RS422、RS485 →CAN、Profibus、Lonworks等 （二）网络传感器通用接口标准 IEEE1451标准。 P1451.0——通用功能、通信协议和变送器电子数据表(TEDS)格式。 功能：标准草案的目的是开发一套用于IEEE1451智能变送器标准的通用功能、命令和TEDS。 状态：标准草案制定中；有希望2005年投票。 1451.1——网络应用处理器（NCAP）信息模型。 状态：1999年6月被批准为标准；目前正在修订。 1451.2——变送器-微处理器通信协议和TEDS格式。 状态：1997年9月被批准为标准；目前正在修订，加入UART接口。 1451.3——分布式多点系统数字通信和TEDS格式。 状态：2003年11月作为标准被批准。 1451.4——混合模式通信协议和TEDS格式。 功能：定义采用反转极性的混合模式通信，在相同的两条线路上以数字方式传送TEDS数据，发送模拟变送器信号。 状态：2004年5月被批准为标准，有望2004年11月公布。 P1451.5——无线传感器通信与TEDS格式。 功能：减少电缆和安装成本；降低电缆/局域网压降；改进基于条件监测的数据采集；有助于预维护。 状态：标准草案制定中；有希望2005年投票。 P1451.6——用于本质安全和非本质安全应用的高速、基于CANopen协议的变送器网络接口。 状态：标准草案制定中。 （三）网络传感器的发展形势 1.从有线到无线 2.从现场总线形式到互联网形式 * * 把具有一种或多种功能，能够完成信号探测和处理、逻辑判断、双向通信、自检、自校、自补偿、自诊断和计算等全部功能的器件称为智能传感器。主要特点有： (1) 高精度； (2) 多功能； (3)自适应能力强； (4) 高可靠性、高稳定性； (5) 超小型化、微型化、微功耗。 一、智能传感器的体系结构 （一）非集成化结构 将传统的传感器、信号调理电路及带数字接口的微处理器组合为一个整体。