1、傳感器概念簡(jiǎn)述

　　微傳感器、智能傳感器是近幾年才開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)。在我國(guó)的報(bào)刊雜志上目前所使用的技術(shù)名稱(chēng)還比較含混，仍然籠統(tǒng)地稱(chēng)之為傳感器。這里介紹當(dāng)前一些歐美專(zhuān)著中常用的技術(shù)名詞的定義和技術(shù)內(nèi)涵。首先說(shuō)明的是，在絕大多數(shù)情況下，本文大小標(biāo)題及全文中所說(shuō)的傳感器其實(shí)是泛指了三大類(lèi)器件：將非電學(xué)輸入?yún)⒘哭D(zhuǎn)換成電磁學(xué)信號(hào)輸出的傳感器；將電學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成非電學(xué)參量輸出的執(zhí)行器；以及既能用作傳感器又能用作執(zhí)行器，其中較多的是將一種電磁學(xué)參量形式轉(zhuǎn)變成另一種電磁學(xué)參量形態(tài)輸出的變送器。就是說(shuō)，關(guān)于微傳感器、智能傳感器的技術(shù)特性可以擴(kuò)大類(lèi)推到微執(zhí)行器、微變送器一傳感器(或執(zhí)行器、或變送器)的物理尺度中至少有一個(gè)物理尺寸等于或小于亞毫米量級(jí)的。微傳感器不是傳統(tǒng)傳感器簡(jiǎn)單的物理縮小的產(chǎn)物，而是基于半導(dǎo)體工藝技術(shù)的新一代器件：應(yīng)用新的工作機(jī)制和物化效應(yīng)，采用與標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝兼容的材料，用微細(xì)加工技術(shù)制備的。因此有時(shí)也稱(chēng)為硅傳感器。可以用類(lèi)似的定義和技術(shù)特征類(lèi)推描述微執(zhí)行器和微變送器。

　　2、智能自動(dòng)化傳感器系統(tǒng)組成和性能

　　它由兩塊芯片組成，一是具有自檢測(cè)能力的加速度計(jì)單元(微加速度傳感器)，另一塊則是微傳感器與微處理器(MCU)間的接口電路和MCU。這是一種較早期(1996年前后)的，但己相當(dāng)實(shí)用的器件，可用于汽車(chē)的自動(dòng)制動(dòng)和懸掛系統(tǒng)中，并且因微加速度計(jì)具有自檢能力，還可用于氣囊。從此例中可以清楚看到，微傳感器的優(yōu)勢(shì)不僅是體積的縮小，在于能方便地與集成電路組合和規(guī)模生產(chǎn)。應(yīng)該指的是，采用這種兩片的解決方案可以縮短設(shè)計(jì)周期、降低前期小批量試產(chǎn)的成本。但對(duì)實(shí)際應(yīng)用和市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，單芯片的解決方案顯然，生產(chǎn)成本，應(yīng)用價(jià)值。

　　智能傳感器(SmartSensor)、智能執(zhí)行器和智能變送器一微傳感器(或微執(zhí)行器，或微變送器)和它的部分或全部處理器件、處理電路集成在一個(gè)芯片上的器件(例如上述的微加速度計(jì)的單芯片解決方案)。因此智能傳感器具有的仿生能力，如模糊邏輯運(yùn)算、主動(dòng)鑒別環(huán)境，自動(dòng)調(diào)整和補(bǔ)償適應(yīng)環(huán)境的能力，自診斷、自維護(hù)等。顯然，出于規(guī)模生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本的要求，智能傳感器的設(shè)計(jì)思想、材料選擇和生產(chǎn)工藝要盡可能地和集成電路的標(biāo)準(zhǔn)硅平面工藝一致?？梢栽谡９に嚵鞒痰耐镀?，或流程中，或工藝完成后增加一些需要的工序，但也不應(yīng)太多。

　　3、智能自動(dòng)化傳感器系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用及展望

　　在一個(gè)封裝中，把一只微機(jī)械壓力傳感器與模擬用戶(hù)接口、8位模一數(shù)轉(zhuǎn)換器(SAR)、微處理器(摩托羅拉69HC08)、存儲(chǔ)器和串行接口(SPI)等集成在一個(gè)芯片上。其前端的硅壓力傳感器是采用體硅微細(xì)加工技術(shù)制作的。制備硅壓力傳感器的工序既可安排在集成CMOS電路工藝流程之前，亦可在后。這種智能壓力傳感器的技術(shù)和市場(chǎng)都己成熟，己廣泛用于汽車(chē)(機(jī)動(dòng)車(chē))所需的各式各樣的壓力測(cè)量和控制單元中，諸如各種氣壓計(jì)、噴嘴前集流腔壓力、廢氣排氣管、燃油、輪胎、液壓傳動(dòng)裝置等。智能壓力傳感器的應(yīng)用很廣，不局限于汽車(chē)工業(yè)。目前，生產(chǎn)智能壓力傳感器的廠(chǎng)商己不少，市售商品的品種也很多，己經(jīng)出現(xiàn)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。結(jié)果是智能壓力傳感器體積越來(lái)越小，隨之控制單元所需的外圍接插件和分立元件越來(lái)越少，但功能和性能卻越來(lái)越強(qiáng)，而且生產(chǎn)成本降低很快(現(xiàn)在約為幾美元一只)。

　　相信大多數(shù)讀者能經(jīng)常接觸到的，貼近生活的智能傳感器可能要算是用于攝像頭、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、手機(jī)攝像中的CCD圖像傳感器了。這是一種非智能型傳感器莫屬的情況，因?yàn)镃CD陣列中每個(gè)硅單元由光轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)極弱，直接和及時(shí)移位寄存、并處理轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的圖像格式信號(hào)。還有復(fù)雜一些的，在中、長(zhǎng)焦距(IOX)光學(xué)放大數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)上裝備的電子和光學(xué)防抖系統(tǒng)，特別是產(chǎn)品中的光學(xué)防抖系統(tǒng)。它的核心是雙軸向或3軸向的微加速度計(jì)或微陀螺儀，通過(guò)它監(jiān)測(cè)機(jī)身的抖動(dòng)，并換算成鏡頭的各軸向位移量，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)鏡頭中可變角度透鏡的移動(dòng)，使光學(xué)系統(tǒng)的折射光路保持穩(wěn)定。