基于单片机的光照度传感器设计-毕业设计(8)

2019-06-05 11:54

frequencies and the amplitude variation are same, after two frequency differences, its same change quantity can counterbalance mutually. Its survey most high accuracy may reach 0.01%FS.

American Silicon Microstructure Inc. (SMI) the company develops a series of low ends, linear in 0.1% to 0.In 65% scope silicon micro pressure transmitter, the lowest full measuring range is 0.15psi (1KPa), it makes take the silicon as the material, has the unique three dimensional structure, the light slight machine-finishing, makes the Wheatstone bridge many times with the etching on the silicon diaphragm, when above silicon chip stress, it has the distortion, the resistance produces presses the anti- effect but to lose the bridge balance, the output and the pressure becomes the proportion the electrical signal.

Such silicon micro sensor is the front technology which now the sensor develops, its essential feature is the sensitive unit volume is a micron magnitude, is the traditional sensor several dozens, several 1%. In aspect and so on industry control, aerospace domain, biomedicine has the vital role, like on the airplane the use may reduce the airplane weight, reduces the energy. Another characteristic is can be sensitive is small surveyed, may make the blood pressure transmitter.

The Chinese aviation main corporation Beijing observation and control technical research institute, the development CYJ series splashes thanks the membrane pressure transmitter is uses the ion sputtering craft to process the metal strain gauge, it has overcome the nonmetallic strain gauge easily the temperature influence insufficiency, has the high stability, is suitable in each kind of situation, is measured the medium scope widely, but also overcame the tradition lowly to glue the precision which the type brought, sluggish big, shortcoming and so on slow change, had the precision high, the reliability is high, the volume small characteristic, widely used in domain and so on aviation, petroleum, chemical industry, medical service.

Fourth, integrates the sensor

Integrates the sensor the superiority is the traditional sensor is unable to achieve, it is a simple sensor not merely, it in at the same time the auxiliary circuit part and send the part will integrate on together the chip, will cause it to have the calibration, to compensate, from the diagnosis and the network correspondence function, it might reduce the cost, the gain in yield, this kind of blood pressure sensor which American LUCAS, NOVASENSOR Corporation will develop, each week will be able to produce 10,000.

32

Fifth, intellectualized sensor

The intellectualized sensor is one kind of belt microprocessor sensor, is achievement which the microcomputer and the sensor unify, it has at the same time the examination, the judgment and the information processing functions.

The sensor, the signal adjustment electric circuit, the monolithic integrated circuit integration forms ultra large-scale integrated on a chip the senior intelligence sensor. American HONY WELL Corporation ST-3000 intelligence sensor, the chip size only then has 3×4×2mm3, uses the semiconductor craft, makes CPU, EPROM, the static pressure, the differential pressure, the temperature on the identical chip and so on three kind of sensitive units.

The intellectualized sensor research and the development, US are at the leading position. American Space Agency when development spaceship called this kind of sensor for the clever sensor (Smart Sensor), on the spaceship this kind of sensor is extremely important. Our country in this aspect research and development also very backward mainly is because our country semiconductor integrated circuit technological level is limited.

The sensor’s development is changing day after day since especially the 80's humanities have entered into the high industrialization the information age, sensor technology to renewal, higher technological development. US, Japan and so on developed country sensor technological development quickest, our country because the foundation is weak, the sensor technology compares with these developed countries has the big disparity. Therefore, we should enlarge to the sensor engineering research, the development investment, causes our country sensor technology and the foreign disparity reduces, promotes our country instrument measuring appliance industry and from the technical development.

33

二、英文翻译:

传感器新技术的发展

传感器是一种可以将物理量、化学量、生物量等转换成电信号的器件。可以输出不同形式的信号,如电压、电流、频率、脉冲等,可以满足信息的传输、处理、记录、显示、控制等要求,在自动检测和自动控制中发挥着不可替代的作用。假如把计算机比作大脑,那么传感器就是它的五官,传感器对系统的质量起着决定性的作用,它可以正确感受被测量并转换成相应输出量。系统的自动化程度越高,其对传感器要求也就越高。在科学技术发速发展的今天,信息产业由信息的采集、传输、处理等三部分组成,即传感技术、通信技术和计算机技术。由于集成电路的发展,现代的计算机技术和通信技术也得以飞速发展,因此不仅对传感器的精度、响应速度、可靠性、获取的信息量要求越来越高,对其经济实用性也有较高的要求。因此传统的传感器因其功能、特性、体积、成本等已难以满足现代社会需要而逐渐被淘汰。世界上许多发达国家都在加快对传感器技术的研发,并取得了重大成就。现代传感器新技术的发展方向,主要有以下几个方面:

一、发现并利用新现象

利用物理现象、生物效应、化学反应作为传感器原理,因此研究发现新现象与新效应成为了传感器技术发展的重要工作,并且是研究开发新型传感器的基础。 日本夏普公司在传感器技术上有了重大突破,利用超导技术成功研制出高温超导磁性传感器,其灵敏度之高,仅次于超导量子干涉器件。但是它的制造工艺远没有超导量子干涉器件复杂。它可以用于磁成像技术,因此拥有广泛的推广价值。

光抗体和抗原在电极表面相遇时,会引起相关电极电位的变化,人们利用这一现象研制出了免疫传感器。利用这种免疫传感器可以检查生物体内是否含有抗原。例如肝炎病毒抗体可快速准确的检查某人是否患有肝炎。这类传感器已在美国加州大学成功研制。

二、利用新材料

传感器的材料是传感器技术的基础,由于材料学的进步,人们可以利用新材料制造出新型传感器。例如人们可以利用高分子聚合物薄膜而制成温度传感器;光导纤维则可制成压力、流量、温度、位移等传感器;用陶瓷材料制成压力传感器等。高分子

34

聚合物可以根据周围环境的相对湿度成比例地吸收和释放水分子,然而高分子电介常数较小,水分子则可以提高聚合物的介电常数。因此我们可将高分子电介质做成电容器,用于测定电容容量的变化,从而可得出相对湿度的变化。因此利用这个原理可制成等离子聚合法聚苯乙烯薄膜温度传感器,它具有以下几个特点:

测量范围广;

温度范围宽,可达-400℃~ +1500℃; 反应速度快,小于1S; 体积小,可用于小空间测量; 温度系数小。

陶瓷电容式压力传感器则是一种没有中介液的干式压力传感器。其采用先进的陶瓷技术和厚膜电子技术,使其技术性能更稳定,可达到年漂移量小于0.1%F.S,温漂小于±0.15%/10K,而且具有抗过载强的特点,可达量程的数百倍。其测量范围为0到60mpa。在此产品领域德国E+H公司和美国Kavlio公司发展较快。

光导纤维最早用于光通信技术,它应用是传感材料的重大突破。在光通信技术中发现光纤传输的光波强度、相位、频率、偏振态等会随着温度、压力、电场、磁场等环境条件变化而变化,因此只要测量光波量的变化,从而就可知道导致这些光波量变化的温度、压力、电场、磁场等物理量的变化情况,人们利用这些原理研制出了光导纤维传感器。光纤传感器在许多方面要优于传统传感器:灵敏度高、结构简单、体积小、耐腐蚀、绝缘性能好、光路可弯曲、实现遥测等。在光纤传感器领域日本处于先进水平。如Idec Izumi和Sunx公司。光纤传感受器可以与集成光路技术相结合,大大加速了光纤传感器技术的发展。人们将集成光路器件代替原有的光学元件和无源光器件,从而使光纤传感器具有更高的带宽、更低的信号处理电压,使其更具可靠性,成本更低。

三、微机械加工技术

半导体技术中的加工方法包括氧化、光刻、沉积、平面电子,腐蚀及蒸镀和溅射薄膜等技术,这些都已引进到传感器的制造工艺中来。因此产生了各种新型传感器,例如用半导体技术制造出了硅微传感器,利用薄膜工艺制造出了快速响应的气敏、湿敏传感器,利用溅射薄膜技术制造出了压力传感器等。

日本横河公司制成了全硅谐振式压力传感器,其主要技术为各向导性腐蚀技术,其核心由两部分组成:感压硅膜片和两个谐振梁,两个谐振梁的频差对应于不同的压力,此传感器利用频率差的方法测压力值,可减小环境温度等因素带来的误差影响。环境温度的变化会引起两个谐振梁频率和幅度相同的变化,将两个频率相差后,其相同变化量就可以达到相互抵消,从而不影响其测量结果,其测量最精度可高达

35

0.01%FS。

美国Silicon Microstructure Inc.(SMI)公司以硅为材料成功研制了一系列低价位,线性度在0.1%到0.65%范围内波动的硅微压力传感器,其最低满量程可达0.15psi(1KPa),此产品有独特的三维结构,经过轻细微机械加工和多次蚀刻制成惠斯登电桥集成于硅膜片上,当硅片上方受到压力时,会引起其产生变形,电阻产生压阻效应,从而失去电桥平衡,从而输出与压力相对应的电信号.此硅微传感器是当今传感器技术的前沿领域,其敏感元件体积为微米量级,这是其最主要的特点,是传统传感器的几十、几百分之一。在工业控制、航空航天、生物医学等领域发挥着重要的作用,如运用在飞机上可减轻飞机重量,减少能源消耗。其另一特点是测量精度极高,可制成血压压力传感器。

中国航空公司北京研究所利用离子溅射工艺成功研制的CYJ系列溅谢膜压力传感器,它克服了非金属传感器易受温度影响的不足,其具有高稳定性,测量范围广的特点,适用于各种场合,它还克服了传统粘贴式传感器所具有的精度低、迟滞大、蠕变等缺点,形成了具有精度高、可靠性高、体积小的特点,因此可广泛应用于航空、石油、化工、医疗等多个领域。

四、集成传感器

集成传感器的优势十分明显,它将辅助电路中的各种元件与传感元件同时集成在同一芯片上,从而使使之具有校准、补偿、自诊断和网络通信等功能,不仅降低的成本而且增加了产量,美国LUCAS、NOVASENSOR公司开发的血压传感器,每周可生产1万只。

五、智能化传感器

智能化传感器是一种集成微处理器的传感器,它是微型计算机和传感器相结合的产物,不仅具有检测功能还具有判断和信息处理功能。

人们把传感器、控制电路、单片机等集成在同一芯片上从而形成超大规模集成化的智能传感器。美国HONY WELL公司的ST-3000型智能传感器,芯片尺寸只有3×4×2mm,其主要采用半导体工艺,将CPU、EPROM、静压、压差、温度等三种敏感元件集成在同一芯片上制成。智能化传感器的研究与开发领域,美国发展较快。在开发宇宙飞船时,美国宇航局称这种传感器为灵巧传感器(Smart Sensor),这种传感器在在宇宙飞船技术工艺制造是非常重要的。由于我国的半导体集成电路工艺水平有限,因此在这方面的研究与开发还很落后。

传感器技术飞速发展,特别是80年代以来,人类由高度工业化进入信息时代,传感器技术朝着更新、更高的方向发展。美国、日本等发达国家发展最快,由于我国的

36


基于单片机的光照度传感器设计-毕业设计(8).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:2018国考备考:巧用比例思想解题

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: