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智能传感器引领数字时代技术变革

发布时间:2012-01-16
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  微机械加工技术与软件

  智能传感器的制造基础是微机械加工技术,将硅进行机械、化学、焊接加工,再采用不同的封装技术来封装,近几年又发展了一种LIGA工艺(深层X射线光刻电镀成敏膜)用于制造传感器。

  智能传感器一般具有实时性很强的功能,尤其动态测量时常要求在几微秒内完成数据采集、计算、处理和输出。智能传感器的一系列功能都是在程序支持下进行。如功能多少、基本性能、方便使用、工作可靠,大都在一定程度上依赖于软件设计和其质量,这些软件主要有五大类。包括标度换算、数字调零、非线性补偿、温度补偿、数字滤波技术。国内外的应用状况

  十几年前,美国Honeywell公司研制第一只智能传感器。它是将硅敏感元件技术与微处理器的计算、控制能力结合在一起,建立了新的传感器概念。目前智能传感器多使用于压力、力、振动冲击加速度、流量、温湿度的测量。如美国Honeywell公司的ST3000系列全智能变送器,德国Strohrmann公司的二维加速度传感器等。

  目前智能传感器系统本身都是数字式的,但其通信规定仍采用4~20mA的标准模拟信号。国际上有关标准化研究机构正在积极推出国际规格的数字标准(现场总线)。在现在的过渡阶段采用了HART协议(HighwayAddressableRemoteTransducer,寻址远程传感器数据线)。这是一种智能传感器的通信协议,与现有的4~20mA的系统兼容,模拟与数字可以同时进行通信。这样使不同生产厂家的产品具有通用性。

  我国智能传感器的研究主要集中在专业研究所和大学,始于八十年代中期,八十年代末中国国防科技大学、北京航空航天大学、浙江大学等大专院校相继报道了研究成果。

  九十年代初,国内几家研究机构采用混合集成技术成功的研制出实用的智能传感器,标志着我国智能传感器的研究进入了国际行列,但是与国外的先进技术相比,我们还有较大差距。主要在:1、先进的计算、模拟和设计方法,2、先进的微机械加工技术与设备,3、先进的封装技术于设备,4、可靠性技术研究等方面。

  所以加强技术的研究和引进先进设备,提高整体水平是我们今后努力的方向。

  今后几年中,智能传感器将扩展到化学、电磁、光学和核物理等领域,可以预见,越来越多的智能传感器将会在我国国民经济的各个领域发挥作用。

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