采用新的检测原理,通过微机械精细加工工艺、纳米技术和大规模集成电路制造技术,利用硅作为基本材料,制作传感器元件、信和号处理电路、微处理器,并把它们集成在一块世片上而构成智能传感器。这种集成化的智能传感器在航天、导弹制导、精密控制等方面具有重大的应用价值。
Motorola公司已实现了单片集成压力智能传感器系统。这种传感器系统基于双层多晶硅,.单层金属CMOS工艺 ,在一块SOI衬底上集成了压阻式力敏传感器,温度传感器,电流/电压调制器,信号调理电路、10位A/D 转换器.8位D/A 转换器,用于数据通信的外围电路接口(SPT) ,8位微处理器(68H05) ,2K字节EPROM、128字节 RAM和用来启动系统的Boot ROM。系统采用40管脚 DIP封装 ,校正补偿后的传感器输出误差小于0.4%。
这种智能传感器的特点是:
(1)微型化
与非集成化的智能传感器相比,集成化的智能传感器体积更小。例如,医疗上用来监测病人的血液流动情况,可以将“微型压力传感器?通过注射针头送入病人的血管之中。
(2)精度高
与分体结构相比,集成化的智能传感器的时间漂移会大大减小,迟滞、重复性指标将大大改善,精度得到很大的提高。
(3)功能强大
利用现代芯片制造工艺 ,可以在同一硅片上制作出具有不同功能的多个传感器。微米技术可以在1 cm2大小的硅片上用微机械加工技术制作出能包括数千个传感器阵列,这可通过微处理器的运算处理、模式识别、神经网络技术的应用,达到消除传感器的时变误差的不利影响,从而提高智能传感器的可靠性、稳定性和分辨能力。
(4)全数字化
通过微机械加工技术制作出的谐振式传感器,可以直接输出数字量。不需要A/D转换器便能与微处理器方便的接口,性能更为稳定且精度高。
(5)使用方便,操作简单
它没有外部连接元件,且外接连线(包括电源、通讯线在内)数量极少。因此,接线使用上极其简单,它还可以自动进行整体自校,无需用户长时间的反复多环节调节与校验。智能化程度越高的智能传感器,其操作使用就越简便,用户只需编制简单的使用主程序就可使用。