1、 1傳感技術傳感技術總總 學學 時：時：3232任課教師：黃文任課教師：黃文 2 主要參考資料主要參考資料v蔣亞東，謝光忠編著蔣亞東，謝光忠編著.敏感材料與傳感器敏感材料與傳感器.電子科電子科技大學出版社，技大學出版社，2008年。年。v劉迎春，葉湘濱等著劉迎春，葉湘濱等著.現代新型傳感器原理與應現代新型傳感器原理與應用用.國防工業出版社，國防工業出版社，2000年年5月。月。v張福學著，現代壓電學張福學著，現代壓電學.科學出版社，科學出版社，2002年年6月。月。作業作業4次次,每每2章章(前前8章范圍章范圍)一次作業。一次作業。 3考試方式考試方式v考核方式：閉卷筆試考核方式：閉卷筆試v成

2、績評定：成績評定：平時考核成績（平時考核成績（30%）期末考試成績（期末考試成績（70%） 4先修課程先修課程v固體物理學v半導體物理學半導體物理學(?) v光學原理 (?) 5聯系方式聯系方式黃文黃文vEmail: v辦公室地址：辦公室地址：211-1210 6第第1章章 傳感器技術研究現狀及發展傳感器技術研究現狀及發展第第2章章 傳感器的基本特性傳感器的基本特性第第3章章 應變式傳感器應變式傳感器第第4章章 溫度傳感器溫度傳感器第第5章章 壓電式傳感器壓電式傳感器第第6章章 壓阻式傳感器壓阻式傳感器第第7章章 新型紅外傳感器新型紅外傳感器第第8章章 新型氣體傳感器及陣列新型氣體傳感器及陣列

3、第第9章章 電子聚合物基濕度傳感器電子聚合物基濕度傳感器主要內容主要內容 7第一章第一章 傳感器技術研究現狀及發展傳感器技術研究現狀及發展 8信息技術的三大支柱信息技術的三大支柱傳感技術采集信息通信技術計算機技術傳輸信息處理信息作用作用作用 9一、傳感器與傳感器技術一、傳感器與傳感器技術二、傳感器的組成、分類及發展趨勢二、傳感器的組成、分類及發展趨勢三、傳感器技術的特點及發展動向三、傳感器技術的特點及發展動向四、傳感器的基本要求四、傳感器的基本要求五、傳感器研究熱點與方法五、傳感器研究熱點與方法第第1 1章傳感器技術的現狀與發展章傳感器技術的現狀與發展傳感技術的大背景傳感技術的大背景 10一、

4、一、傳感器與傳感技術傳感器與傳感技術v什么叫傳感器？什么叫傳感器？v什么叫傳感器技術？什么叫傳感器技術？v思考：汽車飛機傳感器類型與數量思考：汽車飛機傳感器類型與數量 11Autopilot 自動輔助駕駛自動輔助駕駛如何感知高度如何感知高度? ? 12一般非電量電測法傳感系統的組成一般非電量電測法傳感系統的組成非電量電測法測試系統的組成人為驅動信號驅動裝置對象被測標定裝置信號標準控制系統傳感器中間電路顯示記錄觀察者 13非電量電測法測試系統的各部分的作用非電量電測法測試系統的各部分的作用 1. 1. 傳感器傳感器 (Transducer/Sensor) 能感受能感受規定的規定的被測量被測量并按

5、照并按照一定規律一定規律轉換成轉換成可可用輸出信號用輸出信號的器件或裝置。通常由的器件或裝置。通常由敏感敏感元件元件和和轉換電路轉換電路組成組成.2.2. 中間電路中間電路 將傳感器輸出的微弱電信號進將傳感器輸出的微弱電信號進行再次變換、放大、衰減、濾波、調制和解行再次變換、放大、衰減、濾波、調制和解調等，使它們成為便于顯示、記錄或進行數調等，使它們成為便于顯示、記錄或進行數據處理的信號。據處理的信號。 143.顯示與記錄器顯示與記錄器 將中間變換與測量電將中間變換與測量電路送來的電壓或電流信號不失真地顯示和路送來的電壓或電流信號不失真地顯示和記錄出來。記錄出來。4. 驅動裝置驅動裝置 產生人

6、為驅動信號，是被產生人為驅動信號，是被測對象處于人為的工作狀態下，把內部特測對象處于人為的工作狀態下，把內部特性表現得更明顯。性表現得更明顯。5.標定裝置標定裝置 產生標準輸入以便用實驗產生標準輸入以便用實驗的方法來得到被測量與顯示記錄之間準確的方法來得到被測量與顯示記錄之間準確地量的關系。地量的關系。 15什么叫傳感器？什么叫傳感器？物理信息物理信息化學信息化學信息生物信息生物信息電信號電信號光信號光信號傳感器傳感器敏感元件是指傳感器中能直接感受被測量的部分轉換電路指傳感器中能將敏感元件輸出轉換為適合于傳輸和測量的電信號部分國 家 標 準 G B 7 6 6 5 - 8 7 ， 對 傳 感

7、器(Transducer/Sensor)的定義是：傳感器是能感受規定的被測量并按照一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。通常由敏感元件和轉換電路組成。 16傳感器滿足定律傳感器滿足定律v守恒定律：包括能量,動量,電荷量等守恒定律v場的定律：包括動力場的運動定律,電磁場的感應定律等,其作用與物體在空間的位置及分布狀態有關v物質定律：它是表示各種物質本身內在性質的定律,如虎克定律,歐姆定律等通常以這種物質所固有的物理常數加以描述.v統計法則：它是把微觀系統與宏觀系統聯系起來的物理法則.這些法則常與傳感器的工作狀態有關. 17傳感器實例傳感器實例汽車油箱中汽油液位測量裝置RR浮子-敏感元件杠桿-變

8、換元件，變阻器-傳感元件，將角位移變成電阻變化將角位移變成另一角位移 18被測量敏感元件傳感元件信號調節轉換電路輔助電源電量 19例：應變式力傳感器例：應變式力傳感器 F應變片彈性膜片傳感元件應變片敏感元件彈性膜片 20什么是傳感器技術？什么是傳感器技術？傳感檢測原理傳感器件設計傳感器開發和應用 21傳感器技術傳感器技術v傳感器技術傳感器技術是一個匯聚物理是一個匯聚物理, ,化學化學, ,材料材料, ,器件器件, ,機機械械, ,電子電子, ,生物工程等多類型生物工程等多類型交叉學科交叉學科，涉及，涉及傳傳感檢測原理感檢測原理, ,傳感器件設計傳感器件設計, ,傳感器開發和應用傳感器開發和應用

9、的綜合技術。的綜合技術。 22傳感器應用領域傳感器應用領域 v工業自動化v農業現代化v軍事工程v航天技術v機器人技術v資源探測v海洋開發v環境監測v安全保衛v醫療診斷v家用電器 23智能機器人智能機器人 視覺感應器視覺感應器 水平感應器：由水平感應器：由紅外紅外線感應器線感應器和和CCDCCD攝像機攝像機構成構成 超音波感應器：以音超音波感應器：以音波測量波測量3m3m范圍內的物體范圍內的物體 陀螺儀和加速度檢測陀螺儀和加速度檢測儀儀 24各國對傳感器的重視程度各國對傳感器的重視程度 美國西歐中國尤里卡計劃八五-十三五白宮計劃腦計劃 25二、二、傳感器的組成、分類及發展趨勢傳感器的組成、分類及

10、發展趨勢v傳感器的基本構成型式v傳感器的分類v傳感器的發展趨勢 26傳感器的基本構成型式傳感器的基本構成型式v自源型v帶激勵源型v外源式v相同傳感器的補償型v差動結構補償型v不同傳感器的補償型 27傳感器的基本構成（6種）v自源型為僅含轉換元件的最簡單，最基本的傳感器構自源型為僅含轉換元件的最簡單，最基本的傳感器構成型式成型式 v特點：不需要外能源；其轉換元件具有從被測對象特點：不需要外能源；其轉換元件具有從被測對象直接吸取能量，并轉換成電量電效應；直接吸取能量，并轉換成電量電效應； 輸出能量較輸出能量較好好v 例：熱電偶，壓電器件等例：熱電偶，壓電器件等敏感敏感元件元件輸入輸入輸出輸出自源型

11、自源型（61） 28傳感器的基本構成（6種）v帶激勵源型為轉換元件外加輔助能源構成的型式帶激勵源型為轉換元件外加輔助能源構成的型式v輔助能源：起激勵作用輔助能源：起激勵作用, ,可以是電源也可以是磁源可以是電源也可以是磁源v特點：需要變換特點：需要變換( (測量測量) )電路即有較大的電量輸出電路即有較大的電量輸出v例例: :某些磁電式和霍爾等電磁感應式傳感器某些磁電式和霍爾等電磁感應式傳感器敏感敏感元件元件輔助能源輔助能源輸入輸入輸出輸出帶激勵源型（帶激勵源型（62） 29傳感器的基本構成（6種）v由利用被測量實現阻抗變換的轉換元件構成由利用被測量實現阻抗變換的轉換元件構成v它必須通過帶外電

12、源的變換它必須通過帶外電源的變換( (測量測量) )電路電路. .才能獲得才能獲得電量輸出電量輸出. .外源式（外源式（63）轉換電路轉換電路輸輸出出敏感元件敏感元件電源電源輸入輸入特點特點 30傳感器的基本構成（6種）v采用采用兩個原理和特性完兩個原理和特性完全相同的轉換元件全相同的轉換元件，并，并置于同一環境中置于同一環境中v作用：其中一個接受輸作用：其中一個接受輸入信號和環境影響，另入信號和環境影響，另一個只接受環境影響，一個只接受環境影響，通過線路，使后者消除通過線路，使后者消除前者的環境干擾影響。前者的環境干擾影響。v這種構成法在應變式、這種構成法在應變式、固態壓阻式等傳感器中固態壓

13、阻式等傳感器中常被采用。常被采用。相同傳感器的補償型（相同傳感器的補償型（64）敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件輸入輸入輸出輸出環境量環境量 31傳感器的基本構成（6種）v它也采用了兩個原理它也采用了兩個原理和特性完全相同的轉和特性完全相同的轉換元件，同時接收被換元件，同時接收被測輸入量，并置于同測輸入量，并置于同一環境中。一環境中。v巧妙的是，兩個轉換巧妙的是，兩個轉換元件對被測輸入量作元件對被測輸入量作反向轉換，對環境干反向轉換，對環境干擾量作同向轉換，通擾量作同向轉換，通過變換（測量）電路過變換（測量）電路使有用輸出量增加，使有用輸出量增加，干擾量相消。干擾量相消。v如壓差傳感器如壓差傳

14、感器差動結構補償型（差動結構補償型（ 6 5）敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件電源電源輸出輸出輸輸入入環境量環境量（轉換電路）（轉換電路） 32傳感器的基本構成（6種）v采用兩個原理和性質不相采用兩個原理和性質不相同的轉換元件，且不一定同的轉換元件，且不一定置于同一環境處，置于同一環境處，v其中一個接受信號，并已其中一個接受信號，并已知其受環境影響的特性，知其受環境影響的特性，另一個接受環境影響量，另一個接受環境影響量，并通過電路向前者提供等并通過電路向前者提供等效的抵消環境影響的補償效的抵消環境影響的補償信號信號v如采用熱敏元件的溫度補如采用熱敏元件的溫度補償，采用壓電補償片的溫償，采用壓電

15、補償片的溫度和加速度干擾補償等。度和加速度干擾補償等。不同傳感器的補償型（不同傳感器的補償型（ 6 6）敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件電源電源輸出輸出輸輸入入環境量環境量轉換電路轉換電路 33傳感器的分類分類方法分類方法 說說 明明 舉舉 例例 按輸入量分類按輸入量分類傳感器以被測物理量分類，也即按傳感器以被測物理量分類，也即按用途分類，便于用戶選擇。用途分類，便于用戶選擇。 位移傳感器、速度傳感器、溫度位移傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等傳感器、壓力傳感器等 按工作原理分類按工作原理分類（變換原理）（變換原理）傳感器以工作原理命名，傳感器以工作原理命名，便于生產廠家專業生產。便

16、于生產廠家專業生產。 應變式、電容式、電感式、壓電應變式、電容式、電感式、壓電式、熱電式等式、熱電式等 按物理現象分類按物理現象分類（信號變換特征）（信號變換特征） 結構型結構型 傳感器依賴其結構參數變化實現信傳感器依賴其結構參數變化實現信息轉換息轉換 電容式傳感器：利用電容極板間電容式傳感器：利用電容極板間隙或面積的變化隙或面積的變化 C 物性型物性型 傳感器依賴其敏感元件物理特性的傳感器依賴其敏感元件物理特性的變化實現信息轉換變化實現信息轉換 壓電式傳感器：壓電效應，力壓電式傳感器：壓電效應，力電荷電荷熱電偶：熱電效應熱電偶：熱電效應 按能量關系分類按能量關系分類 能量能量轉換型轉換型 傳

17、感器直接將被測量的能量轉換為傳感器直接將被測量的能量轉換為輸出量的能量輸出量的能量 溫度計：吸收被測物的能量溫度計：吸收被測物的能量磁電式：線圈切割磁力線磁電式：線圈切割磁力線感應感應電勢電勢 能量能量控制型控制型 由外部供給傳感器能量，而由被測由外部供給傳感器能量，而由被測量來控制輸出的能量量來控制輸出的能量 電容傳感器：需外部供電，使電容傳感器：需外部供電，使x(t) C電流或電壓電流或電壓 按輸出信號分類按輸出信號分類 模擬式模擬式 輸出量為模擬量輸出量為模擬量 數字式數字式 輸出量為數字量輸出量為數字量 34常用分類方法v傳感器按其敏感的工作原理，可以分為傳感器按其敏感的工作原理，可以

18、分為物理型物理型、化學型化學型和和生物型生物型三大類。三大類。v物理型傳感器分為物性型傳感器和結構型傳感器，物性型物理型傳感器分為物性型傳感器和結構型傳感器，物性型傳感器基于某些功能材料本身具有的內在特性及效應感受傳感器基于某些功能材料本身具有的內在特性及效應感受被測量。結構型傳感器以敏感結構具有的特定的物理規律被測量。結構型傳感器以敏感結構具有的特定的物理規律來感受被測量。來感受被測量。v化學傳感器利用電化學反應原理來感受物質的成分、濃度。化學傳感器利用電化學反應原理來感受物質的成分、濃度。常用的是離子敏傳感器，利用離子選擇性電極，測量溶液常用的是離子敏傳感器，利用離子選擇性電極，測量溶液的

19、的pHpH值或某些離子的活度，如值或某些離子的活度，如K K、NaNa、CaCa等。等。v生物傳感器利用生物活性物質選擇性的識別和測定實現測生物傳感器利用生物活性物質選擇性的識別和測定實現測量，主要由兩大部分組成：一為功能識別物質，由其對被量，主要由兩大部分組成：一為功能識別物質，由其對被測物質進行特定識別；其二是電、光信號轉換裝置，由其測物質進行特定識別；其二是電、光信號轉換裝置，由其把被測物所產生的化學反應轉換成便于傳輸的電信號或光把被測物所產生的化學反應轉換成便于傳輸的電信號或光信號。信號。 35溫度傳感器溫度傳感器 36離子感煙器離子感煙器 37明火探測器明火探測器 38氣氣體體傳感器

20、傳感器 39薄膜SnO2氣敏傳感器結構厚膜厚膜SnO2氣敏氣敏傳感器結構傳感器結構 40光電耦合陣列傳感器光電耦合陣列傳感器(1 (1） 41非致冷紅外傳感器（非致冷紅外傳感器（2 2） 42柔性電生傳感器柔性電生傳感器超柔電子器件與動物大腦的高超柔電子器件與動物大腦的高效集成的可能性效集成的可能性仿表皮電子器件，展現與人體皮仿表皮電子器件，展現與人體皮膚自然粘附及柔性射頻的可能性膚自然粘附及柔性射頻的可能性（Nature Materials 9: 511-517, 2010Nature Materials 9: 511-517, 2010）（Science 333, 838-843, 201

21、1Science 333, 838-843, 2011） 43三、傳感器技術的特點及發展動向三、傳感器技術的特點及發展動向v傳感器技術的特點傳感器技術的特點v傳感器技術的發展動向傳感器技術的發展動向 44傳感器技術的特點傳感器技術的特點v涉及多學科與技術，包括材料科學、精密機械、微電子、微機械加工工藝、材料力學、彈性力學、計算機技術、物理學、生物化學、測試技術等。v品種繁多，被測參數包括熱工量、電工量、化學量、物理量、機械量、生物量、狀態量等。v應具有高穩定性、高可靠性、高重復性、低遲滯、快響應和良好的環境適應性。v應用領域廣泛，無論是高新技術，還是傳統產業，都需要應用大量的傳感器。v應用要求

22、千差萬別，有的量大面廣，有的專業性很強；有的要求高精度，有的要求高穩定性，有的要求高可靠性；有的要求耐振動，有的要求防爆，等等。v發展相對緩慢。但一旦成熟，其生命力強，如應變式傳感技術已有70年的歷史，目前仍然占有重要的地位。 451.新材料、新功能的開發應用2. 微機械加工工藝的發展3. 傳感器的多功能化發展4.傳感器的智能化、網絡化發展傳感器技術的發展動向傳感器技術的發展動向 461.新材料、新功能的開發應用v此外，一些化合物半導體材料、此外，一些化合物半導體材料、復合材料、薄膜材料、形狀記復合材料、薄膜材料、形狀記憶合金材料等在傳感器技術中憶合金材料等在傳感器技術中得到了成功地應用。得到

23、了成功地應用。半導體硅材料半導體硅材料石英晶體材料石英晶體材料功能陶瓷材料功能陶瓷材料其他材料其他材料 472. 微機械加工工藝的發展平面電子加工工藝技術平面電子加工工藝技術固相鍵合工藝技術固相鍵合工藝技術機械切割技術機械切割技術整體封裝工藝技術整體封裝工藝技術 483. 傳感器的多功能化發展一種同時檢測一種同時檢測NaNa+ +、K K+ +和和H H+ +離子的傳感器離子的傳感器一種多功能氣體傳感器一種多功能氣體傳感器能夠同時測量能夠同時測量H H2 2S S、C C8 8H H1818、C C1010H H2020O O、NHNH3 3四種氣體四種氣體 494.傳感器的智能化發展傳感器傳

24、感器微處理器微處理器+智能化傳感器智能化傳感器有線智能傳感器及網絡有線智能傳感器及網絡無線智能傳感器及網絡無線智能傳感器及網絡 50我國將制定我國將制定24項傳感器國家新標準項傳感器國家新標準 中國信息產業網中國信息產業網 2015.05.20 隨著新一輪工業革命的興起，傳感器產業市場前景不隨著新一輪工業革命的興起，傳感器產業市場前景不可估量。工信部電子元器件行業發展研究中心總工程師郭可估量。工信部電子元器件行業發展研究中心總工程師郭源生指出，未來源生指出，未來5年內，全球傳感器年復合增長率預計將超年內，全球傳感器年復合增長率預計將超過過10%。2015年全球市場規模將達到年全球市場規模將達到

25、1770億美元，受可穿億美元，受可穿戴、智能制造技術發展加快和全球經濟復蘇等因素影響，戴、智能制造技術發展加快和全球經濟復蘇等因素影響，市場需求可能出現更大幅度增長。市場需求可能出現更大幅度增長。 與巨大的市場需求相比，現階段我國市場主要應用的與巨大的市場需求相比，現階段我國市場主要應用的傳感器絕大部分仍然依賴進口，主流市場產品依賴國外配傳感器絕大部分仍然依賴進口，主流市場產品依賴國外配套的情況尤為突出。與國外相比，我國企業在產品品質、套的情況尤為突出。與國外相比，我國企業在產品品質、工藝水平、生產裝備、企業規模、市場占有率和綜合競爭工藝水平、生產裝備、企業規模、市場占有率和綜合競爭能力等方面

26、仍不能與國外同類企業抗衡。同國際先進水平能力等方面仍不能與國外同類企業抗衡。同國際先進水平相比，新品研制仍落后相比，新品研制仍落后510年，而產業化規模生產技術工年，而產業化規模生產技術工藝則落后藝則落后1015年。年。 51 智能傳感器的定義及功能智能傳感器的定義及功能智能傳感器的定義智能傳感器的定義 目前，關于智能傳感器的中、英文稱謂尚未完目前，關于智能傳感器的中、英文稱謂尚未完全統一。英國人將智能傳感器稱為全統一。英國人將智能傳感器稱為“Intelligent Intelligent Sensor”Sensor”；美國人則習慣于把智能傳感器稱作；美國人則習慣于把智能傳感器稱作“Smart

27、 Sensor”Smart Sensor”，直譯就是，直譯就是“靈巧的、聰明的傳靈巧的、聰明的傳感器感器”。 所謂所謂智能傳感器智能傳感器，就是，就是帶微處理器的，兼有信帶微處理器的，兼有信息檢測、信息處理、信息記憶與邏輯判斷功能的傳息檢測、信息處理、信息記憶與邏輯判斷功能的傳感器感器。 52 智能傳感器的最大特點就是將傳感器檢測信息的功能與智能傳感器的最大特點就是將傳感器檢測信息的功能與微處理器的信息處理功能有機地融合在一起。微處理器的信息處理功能有機地融合在一起。從一定意義上從一定意義上講，它具有類似于講，它具有類似于人工智能人工智能的作用。的作用。 需要指出，這里講的需要指出，這里講的“

28、帶微處理器帶微處理器”包含兩種情況：包含兩種情況： 1 1）將傳感器與微處理器集成在一個芯片上構成所謂的）將傳感器與微處理器集成在一個芯片上構成所謂的“集成智能傳感器集成智能傳感器”或者或者“單片單片智能傳感器智能傳感器” 2 2）傳感器能夠協同）傳感器能夠協同微處理器微處理器進行工作，即進行工作，即“傳感器的智傳感器的智能化能化”。 二者均屬于智能傳感器，雖然技術實現上有不同，但是對二者均屬于智能傳感器，雖然技術實現上有不同，但是對基本原理進行理解時不用區別。基本原理進行理解時不用區別。 53 世界上第一個智能傳感器是世界上第一個智能傳感器是美國霍尼韋爾美國霍尼韋爾（Honeywell）公司

29、在）公司在1983年開發的年開發的ST3000系列智能壓力傳感器。它具有的多參數傳感系列智能壓力傳感器。它具有的多參數傳感(差壓、靜壓和溫度差壓、靜壓和溫度)與智能化的信號調理功與智能化的信號調理功能能 。 最近，該公司還相繼開發出最近，該公司還相繼開發出ST3000900/2000等系列的新產品，使之功能進一步等系列的新產品，使之功能進一步完善。目前，完善。目前，ST3000系列智能壓力傳感器在系列智能壓力傳感器在全世界的銷量已突破全世界的銷量已突破50萬只，深受廣大用戶萬只，深受廣大用戶的青睞。的青睞。 54智能傳感器的功能智能傳感器的功能 1）具有）具有自校準自校準和和自診斷自診斷功能。

30、智能傳感器不僅功能。智能傳感器不僅能自動檢測各種被測參數，還能進行自動調零、自能自動檢測各種被測參數，還能進行自動調零、自動調平衡、自動校準，某些智能傳感器還能動調平衡、自動校準，某些智能傳感器還能自標定自標定功能。功能。 55 2）具有數據存儲、邏輯判斷和信息處理功）具有數據存儲、邏輯判斷和信息處理功能，能對被測量進行能，能對被測量進行信號調理或信號處理信號調理或信號處理（包（包括對信號進行預處理、線性化，或對溫度、靜括對信號進行預處理、線性化，或對溫度、靜壓力等參數進行自動補償等）。壓力等參數進行自動補償等）。 56 3）具有）具有組態功能組態功能，使用靈活。在智能傳，使用靈活。在智能傳感

31、器系統中可設置多種模塊化的硬件和軟感器系統中可設置多種模塊化的硬件和軟件，用戶可通過微處理器發出指令，改變件，用戶可通過微處理器發出指令，改變智能傳感器的硬件模塊和軟件模塊的組合智能傳感器的硬件模塊和軟件模塊的組合狀態，完成不同的測量功能。狀態，完成不同的測量功能。 4）具有雙向通信功能，能直接與微處理器）具有雙向通信功能，能直接與微處理器或單片機通信。或單片機通信。 574 4 智能傳感器的應用智能傳感器的應用 多路智能溫度控制器多路智能溫度控制器智能微塵傳感器智能微塵傳感器 生物芯片生物芯片 58圖圖 Pentium 4處理器芯片處理器芯片 多路智能溫度控制器多路智能溫度控制器Pentiu

32、m 4處理器處理器是是Intel公司推出的高性能公司推出的高性能微處理器。最高主頻目前已達微處理器。最高主頻目前已達3.6GHz，它采，它采用了用了0.13m制程，集成度高達制程，集成度高達5500萬萬7700萬只晶體管，在芯片中還有萬只晶體管，在芯片中還有內置數字溫度傳感內置數字溫度傳感器器。 59隨著隨著Pentium 4處理器運行速度的大幅度提高，其功處理器運行速度的大幅度提高，其功耗也顯著增加，必須采取更完善的散熱保護措施。耗也顯著增加，必須采取更完善的散熱保護措施。 2010年，美國年，美國ADI公司專門開發出適配公司專門開發出適配Pentium 4處處理器的理器的ADT7460型智

33、能化遠程散熱風扇控制器集成電型智能化遠程散熱風扇控制器集成電路，并已用于奔騰路，并已用于奔騰4計算機產品中。計算機產品中。 60 奔騰奔騰4計算機計算機的散熱控制電路。該計算機中共使用了的散熱控制電路。該計算機中共使用了3臺散熱風扇。其中，風扇臺散熱風扇。其中，風扇1專門給專門給CPU散熱散熱，風扇，風扇2和風扇和風扇3分別安裝在主機箱的前面和后面給機箱散熱。分別安裝在主機箱的前面和后面給機箱散熱。 61配套軟件日臻完善配套軟件日臻完善 溫度傳感器專用計算機測試軟件。溫度傳感器專用計算機測試軟件。 62 634.2 智能微塵傳感器智能微塵傳感器 智能微塵智能微塵（Smart Micro Dus

34、t）是一種具有電腦功）是一種具有電腦功能的能的超微型傳感器超微型傳感器。從肉眼看來，它和一顆沙粒沒有。從肉眼看來，它和一顆沙粒沒有多大區別。但內部卻包含了從信息收集、信息處理到多大區別。但內部卻包含了從信息收集、信息處理到信息發送所必需的全部部件。信息發送所必需的全部部件。 64 目前，直徑約為目前，直徑約為1mm的智能微塵已經問世，智能微的智能微塵已經問世，智能微塵的外形及內部結構如圖所示。未來的智能微塵甚至塵的外形及內部結構如圖所示。未來的智能微塵甚至可以懸浮在空中幾個小時，搜集、處理并無線發射信可以懸浮在空中幾個小時，搜集、處理并無線發射信息。息。智能微塵的外形及內部結構智能微塵的外形及

35、內部結構a）肉眼所看到的智能微塵）肉眼所看到的智能微塵 b）智能微塵的內部結構）智能微塵的內部結構 65 智能微塵還可以智能微塵還可以“永久永久”使用使用，因為它不僅自帶微，因為它不僅自帶微型薄膜電池，還有一個微型的太陽能電池為它充電。型薄膜電池，還有一個微型的太陽能電池為它充電。最近，美國英特爾公司制定了最近，美國英特爾公司制定了基于微型傳感器網絡的基于微型傳感器網絡的新型計算機的發展規劃新型計算機的發展規劃，也將致力于研究智能微塵傳，也將致力于研究智能微塵傳感器網絡的工作。感器網絡的工作。 66 4.3 生物芯片生物芯片 西門子公司最近研制出一種能辨別氣體及西門子公司最近研制出一種能辨別氣

36、體及其味道的微型芯片傳感器，可檢測空氣中臭其味道的微型芯片傳感器，可檢測空氣中臭氧含量，監測火災以及氣體泄漏。氧含量，監測火災以及氣體泄漏。 67 生物傳感器系統亦稱生物傳感器系統亦稱生物芯片生物芯片，它是繼大規，它是繼大規模集成電路之后的又一次具有深遠意義的科技革模集成電路之后的又一次具有深遠意義的科技革命。命。 生物芯片不僅能模擬人的嗅覺（如電子鼻）、生物芯片不僅能模擬人的嗅覺（如電子鼻）、視覺（如電子眼）、聽覺、味覺、觸覺等，還能視覺（如電子眼）、聽覺、味覺、觸覺等，還能實現某些動物的特異功能（例如海豚的聲納導航實現某些動物的特異功能（例如海豚的聲納導航測距，蝙蝠的超聲波定位，犬類極靈敏

37、的嗅覺，測距，蝙蝠的超聲波定位，犬類極靈敏的嗅覺，信鴿的方向識別，昆蟲的復眼）。信鴿的方向識別，昆蟲的復眼）。 生物芯片的效率是傳統檢測手段的成百、上生物芯片的效率是傳統檢測手段的成百、上千倍。千倍。 68 德國英飛凌（德國英飛凌（Infineon）公司最近開發出具有活神經細胞、）公司最近開發出具有活神經細胞、能讀取細胞所發出電子信息的能讀取細胞所發出電子信息的“神經元芯片神經元芯片”，芯片上有，芯片上有16384個傳感器，每個傳感器之間的距離僅為個傳感器，每個傳感器之間的距離僅為8m。 當人體受到當人體受到電擊電擊時，利用它可獲取神經組織的活動數據，時，利用它可獲取神經組織的活動數據，再將這些數據轉換成彩色圖片。再將這些數據轉換成彩色圖片。 69敏感機理敏感材