传感器种类及用途1000字,传感器种类大全及特点

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-13 23:08:43

▲MEMS陀螺仪结构

当前,为了适应 MEMS 技术的发展,已开发了许多新的 MEMS 封装技术和工艺,如阳极键合、硅熔融键合、共晶键合等。MEMS 封装通常分为以下几个层次:裸片级封装、器件级封装、硅圆片级封装、单芯片封装和系统级封装。

单芯片封装(SCP)属于器件级封装的范畴,是指在一块芯片上制作保护层,将易损坏的元器件和电路屏蔽起来,避免环境对其造成不利的影响,并制作有源传感器/制动器的通路,实现与外部的电接触,以满足器件对电、机械、热和化学等方面的技术要求。

多芯片组件(MCM)是电子封装技术的一大突破,属于系统级封装。MCM 把两个及以上的 IC/MEMS 芯片或 CSP 组装在一块电路板上,构成功能电路板,即多芯片组件,为组件中的各个芯片(构件)提供信号互连、I/O 管理、热控制、机械支撑和环境保护等。MCM 具有在同一衬底上支持多种芯片的能力,而不需要改变 MEMS 和电路的制造工艺。

3、传感器阵列和多传感参数复合的集成技术

此类集成技术,包括集成工艺和多变量复合传感器微结构集成制造工艺,工业控制用多变量复合传感器等,如压力、静压、温度三变量传感器,气压、风力、温度、湿度四变量传感器,微硅复合应变压力传感器,阵列传感器。

集成化是指多种传感功能与数据处理、存储、双向通信等的集成,可全部或部分实现信号探测、变换处理、逻辑判断、功能计算、双向通讯,以及内部自检、自校、自补偿、自诊断等功能,具有低成本、高精度信息采集、可数据存储和通信、编程自动化和功能多样化等特点。

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传感器集成化有两种:一种是通过微加工技术在一个芯片上构建多个传感模块,组成线性传感器(如 CCD 图像传感器)一种是将不同功能的敏感元器件制作在同一硅片上,制成集成化多功能传感器,集成度高、体积小,容易实现补偿和校正。

微加工技术和精密封装技术对传感器的集成化有重大的影响。

多传感器信息融合综合了传感器应用技术、数据处理技术、计算机软硬件技术和工业化控制技术。

它采用计算机技术进行分析,消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾,加以互补,降低其不确实性,获得被测对象的一致性解释与描述,具有容错性、互补性、实时性、经济性等优点。

4、传感器数字化和智能化技术

智能化技术与智能传感器信号有线或无线探测、变换处理、逻辑判断、功能计算、双向通讯、自诊断等智能化技术;智能多变量传感器,智能电量传感器和各种智能传感器、变送器。

数字传感器包括调节和处理信号的电路及一个网络通讯的界面。它们通常以模块形式制成,包含传感器、DSP(数字信号处理器)、DSC(数字信号控制器)或 ASIC(特定用途集成电路),另外也有以系统封装或系统芯片的方式制成。用于驱动数字输出的电子元件通常有三种:机械继电器、晶体管和双向 FET 器件。

智能化传感器是指采用硬件软化、软件集成、虚拟现实、软测量等人工智能技术研发的具有拟人智能特性或功能的传感器,同时是一种具有独立探测和信号处理与转换能力的、能够自检的、有通信功能的主动式传感系统。

智能传感器的典型代表是高性能的智能工业变送器。如日本横河电机的 EJA系列智能变送器,ABB 公司的 MV2000T 系列多功能差压/压力变送器,Rosemount公司的 3095MV 多参数质量流量变送器,分别采用硅谐振传感器、复合微硅固态传感器和高精度电容传感器作为敏感元件,精度达到 0.1075%,具有很高的稳定性和可靠性,十年内不用调零。

5、传感器的强环境适应性技术

我们知道,从汽车到工业,从医疗到航空航天,从家电到测试和测量,传感器无处不在,很多行业应用都对传感器的环境适应性有着很高的要求。譬如,2004年被用于火星探测车“勇气号”和“机遇号”的德国某公司生产的磁阻传感器,能在 270℃到-133℃的温度范围之内正常工作。

传感器产品的强环境适应性测试包括电气安全实验、失效分析实验、腐蚀性气体实验、环境性能实验、材料实验等

传感器封装材料与技术的进步,使得传感器的环境适应能力越来越强。

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金属基复合材料封装(AI/Si Cp),通过改变增强体的种类、排列方式或改变基体的合金成分,或改变热处理工艺等,来实现材料的物理性能设计;或者通过改变热处理工艺,来改变基体与增强体的界面结合状况,进而影响材料的热性能。该类材料热膨胀系数较低,既能做到与电子元器件材料的热膨胀系数相匹配,又具有高导热性和低密度。

塑料封装 90%以上使用环氧树脂,具有大规模生产、可靠性与金属或陶瓷材料相当的优点。经过硫化处理的环氧树脂还具有较快的固化速度、较低的固化温度和吸湿性、较高的抗湿性和耐热性等特点。

陶瓷封装是用粘接剂或焊料将一个或多个芯片安装在陶瓷底板或管座上,采用倒装焊方式与陶瓷金属图形层进行键合,再对封装体进行封盖密封,同时提供合适的电气连接。

陶瓷具有很高的杨氏模量、较高的绝缘性能和优异的高频特性,有良好的可靠性、可塑性且易密封,其线性膨胀系数与电子元器件的非常相近,化学性能稳定且热导率高,被用于多芯片组件、焊接阵列等封装中。

6、无线传感器网络技术

无线传感器网络(WSN),是由大量静止或移动的具有感知、无线通信与计算能力的传感器构成的多跳自组织网络系统,能根据环境自主完成指定任务。

大量传感器通过网络构成分布式、智能化信息处理系统,从多种视角、以多种模式协作地对网络覆盖区域内的事件、现象和环境实时进行监测、感知、采集、分析,获得丰富的、高分辨率的信息,并对这些信息进行处理和传输,发送给观察者。

传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。无线传感器网络(WSN)包含传感器单元、控制器和无线通信模块,实现数据采集、近距离通信、数据计算和远距离无线通信等功能。

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WSN 综合了传感器技术、嵌入式操作系统技术、分布式信息处理技术、无线通信技术、能量收集技术、低功耗技术、多跳自组织网络的路由协议、定位技术、时间同步技术、数据融合和数据管理技术、信息安全技术、网络传输技术,关键是克服节点资源限制(能源供应、计算及通信能力、存储空间等),并满足传感器网络扩展性、容错性等要求。

该技术被美国麻省理工学院(MIT)的《技术评论》杂志评为对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之首

7、传感器数字通信总线技术

现场总线技术是一种集计算机技术、通信技术、集成电路技术及智能传感技术于一身的新兴控制技术,是安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线,是一种全数字化、开放式、双向传输、多分支、多站的通信系统,是现场通信网络和控制系统的集成。

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