采用新的檢測原理,通過微機械精細加工工藝、納米技術和大規模集成電路制造技術,利用硅作為基本材料,制作傳感器元件、信和號處理電路、微處理器,并把它們集成在一塊世片上而構成智能傳感器。這種集成化的智能傳感器在航天、導彈制導、精密控制等方面具有重大的應用價值。
Motorola公司已實現了單片集成壓力智能傳感器系統。這種傳感器系統基于雙層多晶硅,.單層金屬CMOS工藝 ,在一塊SOI襯底上集成了壓阻式力敏傳感器,溫度傳感器,電流/電壓調制器,信號調理電路、10位A/D 轉換器.8位D/A 轉換器,用于數據通信的外圍電路接口(SPT) ,8位微處理器(68H05) ,2K字節EPROM、128字節 RAM和用來啟動系統的Boot ROM。系統采用40管腳 DIP封裝 ,校正補償后的傳感器輸出誤差小于0.4%。
這種智能傳感器的特點是:
(1)微型化
與非集成化的智能傳感器相比,集成化的智能傳感器體積更小。例如,醫療上用來監測病人的血液流動情況,可以將“微型壓力傳感器?通過注射針頭送入病人的血管之中。
(2)精度高
與分體結構相比,集成化的智能傳感器的時間漂移會大大減小,遲滯、重復性指標將大大改善,精度得到很大的提高。
(3)功能強大
利用現代芯片制造工藝 ,可以在同一硅片上制作出具有不同功能的多個傳感器。微米技術可以在1 cm2大小的硅片上用微機械加工技術制作出能包括數千個傳感器陣列,這可通過微處理器的運算處理、模式識別、神經網絡技術的應用,達到消除傳感器的時變誤差的不利影響,從而提高智能傳感器的可靠性、穩定性和分辨能力。
(4)全數字化
通過微機械加工技術制作出的諧振式傳感器,可以直接輸出數字量。不需要A/D轉換器便能與微處理器方便的接口,性能更為穩定且精度高。
(5)使用方便,操作簡單
它沒有外部連接元件,且外接連線(包括電源、通訊線在內)數量極少。因此,接線使用上極其簡單,它還可以自動進行整體自校,無需用戶長時間的反復多環節調節與校驗。智能化程度越高的智能傳感器,其操作使用就越簡便,用戶只需編制簡單的使用主程序就可使用。