微傳感器2014課件1(緒論-第2講)

1、2007 多晶硅是許多單晶(晶粒)的聚合物.這些晶粒排列無序,不同的晶粒有不同的單晶取向,每一單晶內(nèi)部具有單晶的特性. 非晶硅由于具有許多晶體材料難以得到的特性,多用于制作溫度傳感器,光電器件和光電式傳感器等. 硅藍寶石材料是一種在藍寶石襯底上應用外延生長技術(shù)形成的硅薄膜.由于襯底是絕緣體,可以實現(xiàn)元件之間的分離,且寄生電容量小.硅藍寶石制成的傳感器可以用于高達300C的溫度條件. 除了硅材料以外,在微傳感器中應用較多的材料還有:化學物半導體材料,石英晶體材料,熔凝石英材料,精密陶瓷材料,壓電陶瓷材料,薄膜材料,形狀記憶合金材料,智能材料和復合材料等.200720072007常用的微加工技術(shù)

2、加工工藝是微傳感器及MEMS技術(shù)中的重要組成部分,也是最為活躍的部分。由于微傳感器涉及面很廣，采用的材料品種很多，加工方法也是五花八門，并且發(fā)展速度很快，原來的加工方法不斷改進，新的加工方法不斷產(chǎn)生。硅的刻蝕（腐蝕）技術(shù)化學刻蝕離子刻蝕自停止刻蝕表面膜的加工工藝1.厚膜工藝2.薄膜工藝 2007硅的平面微加工工藝 平面微加工工藝所涉及的基本技術(shù)有薄膜制備、光刻和刻蝕。三維結(jié)構(gòu)的微加工工藝 三維結(jié)構(gòu)的微加工可以通過平面工藝結(jié)合犧牲層技術(shù)實現(xiàn)，也可以利用LIGA（或SU-8）光刻膠實現(xiàn)。 LIGA是3個德文單詞的縮寫，即Lithographie(平版印刷)、Galvanoformung(電鍍)、A

3、bformung(燒鑄)。LIGA技術(shù)最早的運用是1982年由前西德提出的，隨后得到不斷的完善，并與表面微機械加工技術(shù)相并列，成為開展MEMS領(lǐng)域研究的重要技術(shù)。 推薦閱讀Gardner J W,Varadan V K,Awadelkarim O O.Microsensors,MEMS,and smart devices(微傳感器、微機電系統(tǒng)和靈巧器件). 北京：清華大學出版社，2004.320072007 微傳感器中至關(guān)重要的微弱信號問題不僅僅體現(xiàn)在檢測上,也體現(xiàn)在所需加載到敏感結(jié)構(gòu)上的輸入激勵信號方面.由于敏感結(jié)構(gòu)尺寸的微小性,輸入激勵信號應當嚴格控制,稍微偏大就將使傳感器敏感結(jié)構(gòu)的工作性

4、能變壞,使其不能正常工作,甚至使其永久損壞. 另一方面,如果加載到敏感結(jié)構(gòu)上的輸入激勵信號過于弱小,將不能獲得較理想的敏感特性.因此根據(jù)應用背景,設(shè)計選擇合理的輸入激勵信號并實施嚴格的控制,也是實現(xiàn)微傳感器必須要解決好的關(guān)鍵問題之一.2007電阻的檢測 對于以電阻值變化為特征的微傳感器，檢測電路需要滿足兩項基本要求：第一，電阻的變化本身不能提供信號輸出，因此電路必須為微傳感器電阻提供驅(qū)動電壓或電流以獲得輸出信號。第二，由于電流通過電阻時會產(chǎn)生熱量，因此驅(qū)動電壓或電流的設(shè)計必須充分考慮到微傳感器的自熱。此外，對于如氣敏微傳感器以及電導率微傳感器，有時還需要考慮盡可能避免電極極化帶來的影響。200

5、7200720072007200720072007電容的檢測 電容檢測電路是將電容的變化量轉(zhuǎn)換為電壓、頻率、脈沖寬度等參量的變化。檢測電路的形式可以非常簡單。例如，利用數(shù)字電路中的反相器，將微傳感器電容作為RC振動器中的電容元件，即可將電容量轉(zhuǎn)換為頻率量輸出。這種檢測電路成本低廉，調(diào)試容易，與CMOS電路加工工藝兼容，因此常見于一些精度要求不高的場合。然而，簡單的檢測電路一般容易受到漏電阻或寄生電容的影響，且對于一些電容變化量非常小的微傳感器不適用，因此應用范圍有限。在電容微傳感器中，常見的電容變化范圍一般在0.110pF，對檢測電路的分辨率要求一般要到fF的量級。因此檢測電路必須要有高靈敏度

6、及低漂移特性。2007 電容微傳感器的阻抗與激勵頻率有關(guān).低頻時，電容微傳感器呈電阻特性。高頻時，電容微傳感器呈電容和電感特性。因此，在實際微傳感器設(shè)計中，選擇適當?shù)募铑l率是非常重要的。 從電容檢測的角度來看，激勵頻率越高，電容所對應的容抗就越低，對檢測電路輸入阻抗的要求也就低，因此激勵頻率要足夠高。然而，過高的激勵頻率對檢測電路的設(shè)計要求也高，電路的功耗也比低頻時大，因此激勵頻率應選擇一個適中的值。 一般講，激勵頻率至少要高到足以避免與電源電壓中的雜波發(fā)生耦合，對于需要進行動態(tài)測量的情況，激勵頻率還需要保證微傳感器有足夠的帶寬。對于大多數(shù)電容微傳感器，50kHz已經(jīng)足夠了。從實用角度來看，

7、CMOS開關(guān)電路在100kHz以下具有很好的性能，超過這一頻率的檢測電路設(shè)計起來難度要大一些。2007 實際上，大部分電容微傳感器工作在比較低的頻率。并聯(lián)式及串聯(lián)式等效電路都可以采用，不過一般會忽略串聯(lián)電感。在激勵信號為單頻率時，兩種模型都可準確反映微傳感器探頭的電氣性質(zhì)。一般講，由于在直流情況下總是有泄漏電流的存在，因此采用并聯(lián)模型的時候多一些。當激勵頻率低到兩極版間總的漏電阻與容抗相近時，必須考慮其分路作用對系統(tǒng)總靈敏度的影響，它將使靈敏度下降。 激勵信號的波形對于檢測電路的設(shè)計也很重要。微傳感器中常用的激勵信號波形為方波或梯形波。對于需要采用電阻反饋放大環(huán)節(jié)的檢測電路，采用三角波作為激勵

8、信號可使電路簡化。采用正弦波作為激勵信號的檢測精度最高，尤其是在高頻時是首選電路，但設(shè)計難度及電路功耗也高。 由于方波為多諧波，采用方波作為激勵信號所導致的輸出響應帶寬會比激勵信號的頻率高10倍以上。其它波形所得到的輸出響應帶寬一般為激勵頻率的1/2或1/3。2007 采用連續(xù)的正弦波作為激勵信號時，一般需要采用同步解調(diào)電路進行檢測。這種電路的檢測精度高，且抵抗其它頻率成分干擾的能力強。 目前的文獻中報道了大量的電容測量電路，如各種振蕩器、電橋、充/放電電路等。理想的電容微傳感器電路需要滿足如下幾個方面的要求：（1）低漂移（2）高而穩(wěn)定的靈敏度（3）低溫漂（4）對分布電容不敏感（5）工作頻率范

9、圍與通用電路器件兼容性好（6）由于泄漏效應導致的與敏感電容并聯(lián)的泄漏電阻抗?。?）對外界電場的干擾不敏感（8）電路復雜性低（9）微傳感器制作成本低2007200720072007200720072007200720072007200720072007意法半導體公司研制的微小型意法半導體公司研制的微小型LIS3LLIS3L三軸集成加速度計三軸集成加速度計整體尺寸：整體尺寸：5mm5mm5mm5mm1.5mm1.5mm量程：量程：2g/6g2g/6g可選可選 抗過載：抗過載：10000g10000g 2007美國美國ADI公司采用的公司采用的3軸低功耗加速度計產(chǎn)品軸低功耗加速度計產(chǎn)品ADXL330

10、整體尺寸：整體尺寸：mmmmmmmm1.1.mmmm工作電壓、電流：工作電壓、電流：V V時工作電壓時工作電壓200A200A功耗：功耗：1mW抗過載：抗過載：10000g 2007自檢測技術(shù)自檢測技術(shù)是現(xiàn)代集成電路發(fā)展的重要方向之一。集成加速度傳感器的自檢測功能，既要檢測電路工作是否正常，還要檢測傳感器敏感單元的完整性。由于電容式加速度傳感器的敏感單元既是傳感器又是執(zhí)行器，不僅可以將加速度信號轉(zhuǎn)換為電信號，又可以將電信號轉(zhuǎn)換為等效的加速度信號。因而可以把統(tǒng)一的自檢測電信號加載到電路和敏感單元上，同時檢測電路和敏感單元是否工作正常。2007傳感器自檢測的原理如圖所示。對于自檢測技術(shù)，傳感器的信

11、號必須在盡可能短的時間內(nèi)在片上產(chǎn)生。由于任何自檢測技術(shù)都需要微電子控制，電子測試順序必須被轉(zhuǎn)化為需要的MEMS能量形式 。對于傳感器器件，就會導致片上的電學檢測激勵產(chǎn)生。另外，因為避免了特殊信號源（熱，機械，光，等）的使用，也可以降低在工業(yè)生產(chǎn)中的成本。20072007自檢測技術(shù)被廣泛的應用于電學加速度器領(lǐng)域。在電容式加速度傳感器應用自檢測技術(shù)的原理圖如圖所示。電學脈沖信號被施加于特殊的自檢測梳齒上，從而在質(zhì)量塊上產(chǎn)生靜電力作用，使得質(zhì)量塊發(fā)生位移，該位移被加速度器的電容式結(jié)構(gòu)檢測到，以達到模擬外加加速度的效果。這樣，加速度器可以產(chǎn)生一個滿量程的偏差，如果對應的傳感器輸出與預期的滿量程不符并且

12、超過一定的容限，那么該設(shè)備就被判定為不完善的。為了更準確的檢測設(shè)備的完備性，人們還提出了另外一種自檢測方法，令加速度器移動兩次，一次使用右檢測梳齒，而另一次使用左檢測梳齒，如果兩次結(jié)果不符，那么就判定為完善缺失。但是這種方法會產(chǎn)生冗余。20072007在差分電容式加速度傳感器中常將自檢測信號加在公共電極上實現(xiàn)自檢測功能，原理是基于微結(jié)構(gòu)的靜電力模型。在差分電容式加速度傳感器活動梁上加載自檢測電壓的工作原理如圖所示。在傳感器的兩個差動電容C1和C2的驅(qū)動電極上分別施加電壓VA和VB ，當外加加速度為零，且不加自檢測信號時，敏感單元的活動梁處在兩固定極板的中間位置，即有差分電容C1=C2=C0，活

13、動梁上的電壓 。進行自檢測時，在活動梁上施加一個直流電壓 ，與平衡時電壓V0不等時，自檢測電壓在梁上產(chǎn)生的靜電合力F和等效加速度a為：200722000000()()()1122ABATTBCVVVVVVVFCCddd 0()ABCVVVFamdm 0()ABCVVaVdm 2007可見，在加速度傳感器公共電極加上施加一定的自檢測電壓，當該電壓值與平衡時公共電極上的電壓值之間有壓差 時，傳感器的活動梁就會在靜電力的作用下偏離原有位置，等效于外加了加速度信號一樣。等效外加加速度與自檢測電壓成正比。2007由于自檢測技術(shù)具有統(tǒng)一檢查傳感器敏感結(jié)構(gòu)和電路單元的優(yōu)點，被廣泛應用于MEMS傳感器尤其是加

14、速度傳感器領(lǐng)域，一直是全球科學家研究的熱點。早在1989年，美國加州的IC SENSORS公司就提出了一種自檢測加速度結(jié)構(gòu)，如圖所示。其中計算機來控制信號通路的采樣和保持，而傳感器由驅(qū)動電壓激勵。校正信號被添加到加速度信號上，所以需要增加電路來允許對信號采樣并從符合信號里消除。首先，該系統(tǒng)可以低采樣，來補償環(huán)境的改變。也可以采用替代方法，通過削減傳感器的帶寬并同時提高信號和自檢測信號，從而在時域進行再次校正。在這種情況下，被放大的自檢測輸出信號可以被施加到AD傳感器的輸入?yún)⒖夹盘柹?，進而達到同比例補償敏感度的效果。20072007在2002年，美國卡耐基梅隆大學提出了一種用于CMOS-MEMS

15、加速度傳感器的內(nèi)建自檢測技術(shù)。這種自檢測技術(shù)的控制電路如圖2-34所示。Vmp和Vmn是兩相調(diào)制電壓信號。在正常操作狀態(tài)時，數(shù)字自檢測輸入管腳SI處在邏輯0的位置，此時的電容網(wǎng)絡等效為2.34(a)。當SI處于邏輯1時，自檢測機制激活，此時的等效電容網(wǎng)絡為圖2.34(b)23。20072007圖2-34 加速度計自檢測過程2007HitachiHitachi研制的壓阻式研制的壓阻式3 3軸集成加速度計軸集成加速度計, ,尺寸最小的產(chǎn)品尺寸最小的產(chǎn)品采用了溫度補償技術(shù)補償靈敏度溫漂；采用了溫度補償技術(shù)補償靈敏度溫漂；整體芯片利用整體芯片利用2.2-3.6V2.2-3.6V直流電壓供電，直流電壓供

16、電，工作電流工作電流0.36mA0.36mA，靜態(tài)時最大電流僅為，靜態(tài)時最大電流僅為1A1A；抗抗5000g5000g載荷；載荷；整體尺寸為整體尺寸為3.4 3.4 3.7 3.7 0.92 mm0.92 mm；靈敏度為靈敏度為300mV/g300mV/g。2007密歇根大學研制分時復用的閉環(huán)電路結(jié)構(gòu)密歇根大學研制分時復用的閉環(huán)電路結(jié)構(gòu)電路部分與傳感器部分形成了一個二階過電路部分與傳感器部分形成了一個二階過采樣調(diào)制環(huán)路；采樣調(diào)制環(huán)路；利用了相關(guān)雙采樣和開關(guān)斬波處理技術(shù)；利用了相關(guān)雙采樣和開關(guān)斬波處理技術(shù)；電荷積分器利用了全差分結(jié)構(gòu)來減小共模電荷積分器利用了全差分結(jié)構(gòu)來減小共模開關(guān)和電源噪聲；開

17、關(guān)和電源噪聲；開關(guān)斬波穩(wěn)態(tài)技術(shù)進一步降低了大信號輸開關(guān)斬波穩(wěn)態(tài)技術(shù)進一步降低了大信號輸入時入時MOS開關(guān)引入的噪聲及其引起的漂移。開關(guān)引入的噪聲及其引起的漂移。Charge Integrator LatchingComperatorDigital CompensatorNoise Reduction &Gain Enhancementin-out+in+out-Cf+Cf-Sensor Start-UpCircuitPWM Feedback bitElectrostatic VoltageInterface ChipV+V-ReferenceAccelerometer Outputbi

18、tstreamMulti-phase ClockGenerator&Control UnitTo all blocksClkClockPowerGround2007Colibrys公司設(shè)計的公司設(shè)計的SF系列閉環(huán)微加速度計電路結(jié)構(gòu)系列閉環(huán)微加速度計電路結(jié)構(gòu)正負正負5V5V電源供電；電源供電；開關(guān)電容積分器結(jié)構(gòu)，利用時序電路分時開關(guān)電容積分器結(jié)構(gòu)，利用時序電路分時對電容結(jié)構(gòu)進行力反饋與電荷采樣；對電容結(jié)構(gòu)進行力反饋與電荷采樣；該傳感器利用其電容結(jié)構(gòu)的高靈敏度，將該傳感器利用其電容結(jié)構(gòu)的高靈敏度，將整體傳感器的動態(tài)范圍擴展到整體傳感器的動態(tài)范圍擴展到120dB120dB；對于電容結(jié)構(gòu)的不對

19、稱性，對于電容結(jié)構(gòu)的不對稱性，ColibrysColibrys公司公司采用處理器計算、電容陣列補償?shù)姆绞竭M行采用處理器計算、電容陣列補償?shù)姆绞竭M行消除消除 ；20072002年年Berkeley大學報道的閉環(huán)驅(qū)動電路驅(qū)動電路大學報道的閉環(huán)驅(qū)動電路驅(qū)動電路跨阻放大級檢測驅(qū)動模態(tài)檢測電容的電流跨阻放大級檢測驅(qū)動模態(tài)檢測電容的電流的變化，實現(xiàn)的變化，實現(xiàn)I-VI-V轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換；自動增益控制級限制振動速度幅度，自動增益控制級限制振動速度幅度，AGCAGC可可以測量幅度和調(diào)整跨阻以測量幅度和調(diào)整跨阻; ;增益級進一步放大信號，使反饋信號足以增益級進一步放大信號，使反饋信號足以抵消阻尼。抵消阻尼。2007

20、2006年漢城國立大學提出了一種自動模態(tài)調(diào)諧驅(qū)動電路年漢城國立大學提出了一種自動模態(tài)調(diào)諧驅(qū)動電路 其原理是基于鎖相環(huán)的兩個自振蕩環(huán)路其原理是基于鎖相環(huán)的兩個自振蕩環(huán)路;自振蕩環(huán)路能夠產(chǎn)生振蕩信號，使陀螺能自振蕩環(huán)路能夠產(chǎn)生振蕩信號，使陀螺能在頻率和幅度都恒定的信號下振動在頻率和幅度都恒定的信號下振動;鎖相環(huán)能夠?qū)⒄袷幍念l率鎖定在陀螺的諧鎖相環(huán)能夠?qū)⒄袷幍念l率鎖定在陀螺的諧振頻率上，并且能夠使驅(qū)動模態(tài)與檢測模態(tài)振頻率上，并且能夠使驅(qū)動模態(tài)與檢測模態(tài)的相位相差的相位相差90，有利于信號的檢測。，有利于信號的檢測。2007單端檢測電路單端檢測電路 工作原理工作原理: :兩路頻率相等，相位相反的高頻兩

21、路頻率相等，相位相反的高頻調(diào)制信號分別加載在可變電容的兩端，變化調(diào)制信號分別加載在可變電容的兩端，變化的電容信號經(jīng)過一個單端積分器轉(zhuǎn)換成變化的電容信號經(jīng)過一個單端積分器轉(zhuǎn)換成變化電壓信號，經(jīng)過后續(xù)電路的處理就可以得到電壓信號，經(jīng)過后續(xù)電路的處理就可以得到需要的角速度信號需要的角速度信號; ;特點特點: :單端檢測方式電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實單端檢測方式電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，但是其對共膜噪聲抑制作用較差，而且現(xiàn)，但是其對共膜噪聲抑制作用較差，而且對兩路高頻調(diào)制信號的匹配程度要求極為嚴對兩路高頻調(diào)制信號的匹配程度要求極為嚴格。格。 集成微機械脫落檢測電路基本工作原理基本相同，均采用高頻調(diào)制，兩集成微

22、機械脫落檢測電路基本工作原理基本相同，均采用高頻調(diào)制，兩次解調(diào)得到角速度信號。這種方法極大的抑制了低頻次解調(diào)得到角速度信號。這種方法極大的抑制了低頻1/f噪聲，能將小噪聲，能將小信號從強噪聲背景中提取出來信號從強噪聲背景中提取出來.2007差分檢測電路差分檢測電路 工作原理工作原理: :調(diào)制信號加載在兩個可變電容的調(diào)制信號加載在兩個可變電容的公共電極上，變化的電容信號經(jīng)過一個差分公共電極上，變化的電容信號經(jīng)過一個差分積分器轉(zhuǎn)換成一對差分變化的電壓信號，經(jīng)積分器轉(zhuǎn)換成一對差分變化的電壓信號，經(jīng)過后續(xù)電路的處理就可以得到需要的角速度過后續(xù)電路的處理就可以得到需要的角速度信號信號 ; ;特點特點:

23、:比起單端檢測方式，差分檢測電路餓比起單端檢測方式，差分檢測電路餓結(jié)構(gòu)較為復雜，但能夠抑制共模噪聲，輸出結(jié)構(gòu)較為復雜，但能夠抑制共模噪聲，輸出信號的噪聲量級至少是單端檢測電路的信號的噪聲量級至少是單端檢測電路的1/10，因而整體精度和靈敏度都比單端檢，因而整體精度和靈敏度都比單端檢測電路要高，其理論輸出范圍是單端檢測方測電路要高，其理論輸出范圍是單端檢測方式的兩倍，可以大幅度提高微機械陀螺系統(tǒng)式的兩倍，可以大幅度提高微機械陀螺系統(tǒng)的整體性能的整體性能 。200720022002年年BerkeleyBerkeley大學報道的框架式振動微機械陀螺的檢測電路大學報道的框架式振動微機械陀螺的檢測電路

24、采用高頻的正弦波作為調(diào)制信號，采用高頻的正弦波作為調(diào)制信號，利用全差分積分器將電容變化信號轉(zhuǎn)利用全差分積分器將電容變化信號轉(zhuǎn)換成電壓變化信號換成電壓變化信號 2007Berkeley大學的江雪松在大學的江雪松在2000年提出的一種差分檢測電路年提出的一種差分檢測電路采用采用2um的的CMOS工藝和工藝和2.25um多晶硅器件結(jié)構(gòu)。其信號檢測電路為多晶硅器件結(jié)構(gòu)。其信號檢測電路為差分檢測方式，包含一個片上差分檢測方式，包含一個片上A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，并采用相關(guān)雙取樣來抑制換，并采用相關(guān)雙取樣來抑制1/f和和kT/C噪聲、偏移、開關(guān)電荷注入及噪聲、偏移、開關(guān)電荷注入及采樣誤差，該電路能抑制采樣誤差，該電

25、路能抑制0.02的位的位移偏差。在移偏差。在5V單電源供電和一個大單電源供電和一個大氣壓工作條件下，分辨率為氣壓工作條件下，分辨率為3/s，功耗功耗50mW。 2007年中東科技大學報道的一種雙片集成全對稱解耦微年中東科技大學報道的一種雙片集成全對稱解耦微機械陀螺機械陀螺 結(jié)構(gòu)制作在一片電鍍過鎳的玻璃基體上，從結(jié)構(gòu)制作在一片電鍍過鎳的玻璃基體上，從而減少了寄生效應；而減少了寄生效應；陀螺的全對稱結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了兩個模態(tài)之間的良陀螺的全對稱結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了兩個模態(tài)之間的良好匹配，有利于提高靈敏度；好匹配，有利于提高靈敏度；陀螺的接口電路采用陀螺的接口電路采用0.18um0.18um的的CMOSCMOS工藝制

26、作；工藝制作；結(jié)構(gòu)和電路部分混合集成在同一封裝內(nèi)。結(jié)構(gòu)和電路部分混合集成在同一封裝內(nèi)。2007中東科技大學中東科技大學2006年又提出了一種新型結(jié)構(gòu)的微機械陀螺年又提出了一種新型結(jié)構(gòu)的微機械陀螺 這種結(jié)構(gòu)還是制作在這種結(jié)構(gòu)還是制作在SOI基片上，采用全對稱基片上，采用全對稱結(jié)構(gòu)來提高靈敏度；結(jié)構(gòu)來提高靈敏度；折疊的彈性梁設(shè)計實現(xiàn)了很好的解耦；折疊的彈性梁設(shè)計實現(xiàn)了很好的解耦；電路部分是采用電路部分是采用0.6m工藝制作的一片工藝制作的一片ASIC芯片；芯片；該陀螺在大氣壓下工作的主要性能，噪聲容該陀螺在大氣壓下工作的主要性能，噪聲容限達到了限達到了90o/h/Hz1/2，非線性度達到了，非線性

27、度達到了0.02V/(/s)。2007德國德國Bosch公司為汽車應用開發(fā)的公司為汽車應用開發(fā)的Z-軸軸微機械陀螺儀軸軸微機械陀螺儀 該陀螺采用電磁驅(qū)動，振動幅度可以達該陀螺采用電磁驅(qū)動，振動幅度可以達到到50m;該陀螺在帶寬為該陀螺在帶寬為100Hz時，分辨率為時，分辨率為0.3/s，靈敏度為，靈敏度為18mV/s 。2007美國美國ADI公司單片集成的微機械陀螺公司單片集成的微機械陀螺ADXRS150 整體尺寸約為整體尺寸約為3mm3mm3mm;3mm;陀螺量程為陀螺量程為/s/s，靈敏度為，靈敏度為5mV/5mV/s/s，滿量程非線性度為，滿量程非線性度為0.1%;0.1%;該產(chǎn)品具有自

28、檢測功能，能承受該產(chǎn)品具有自檢測功能，能承受2000g2000g的沖擊的沖擊; ;該產(chǎn)品適用于車輛翻車檢測、可用作慣該產(chǎn)品適用于車輛翻車檢測、可用作慣性測量單元、可用于檢測平臺穩(wěn)定性等性測量單元、可用于檢測平臺穩(wěn)定性等應用場合應用場合。2007比利時比利時MelexisMelexis公司研制的集成公司研制的集成MEMSMEMS壓力傳感器壓力傳感器 集成了集成了CMOSCMOS接口電路的接口電路的MEMSMEMS壓力傳感器；壓力傳感器；集成微處理器控制溫漂和校正偏置電壓，集成微處理器控制溫漂和校正偏置電壓，工作范圍為工作范圍為-40150-40150；輸出電壓輸出電壓05V,05V,測量范圍測量

29、范圍1-10 bar1-10 bar 。20072004年年Silicon Microstructures公司研制的集成壓力傳感器公司研制的集成壓力傳感器 將敏感芯片和將敏感芯片和CMOS混合信號處理電路混合信號處理電路集成單芯片上；集成單芯片上；集成微處理器術(shù)來補償溫度漂移；集成微處理器術(shù)來補償溫度漂移；整體芯片大小為整體芯片大小為10mm2 。2007東南大學研制的電容式絕對壓力傳感器東南大學研制的電容式絕對壓力傳感器 標準標準CMOS 工藝結(jié)合工藝結(jié)合MEMS 后處理工后處理工藝加工的電容式絕對壓力傳感器傳感器；藝加工的電容式絕對壓力傳感器傳感器；結(jié)構(gòu)部分是由導體、介質(zhì)層、導體組成結(jié)構(gòu)部

30、分是由導體、介質(zhì)層、導體組成的可變電容器；在的可變電容器；在CMOS 工藝加工完之工藝加工完之后后,利用選擇性的體硅腐蝕、利用選擇性的體硅腐蝕、pn 結(jié)自停止結(jié)自停止腐蝕以及陽極鍵合等腐蝕以及陽極鍵合等MEMS 后處理工藝后處理工藝來得到傳感器結(jié)構(gòu)；來得到傳感器結(jié)構(gòu)；與傳統(tǒng)的電容式壓力傳感器相比與傳統(tǒng)的電容式壓力傳感器相比,這種結(jié)這種結(jié)構(gòu)具有更大的初始固有電容構(gòu)具有更大的初始固有電容,這樣可以抑這樣可以抑制寄生電容的影響制寄生電容的影響,從而簡化檢測電路的從而簡化檢測電路的設(shè)計。傳感器靈敏度為設(shè)計。傳感器靈敏度為46 f F/ kPa。2007霍尼韋爾研制的霍尼韋爾研制的HG1900集成集成M

31、IMU也成功地應用于聯(lián)合制導也成功地應用于聯(lián)合制導攻擊導彈攻擊導彈(JDAM)上，通過實驗準確的擊中了目標上，通過實驗準確的擊中了目標2007霍尼韋爾研制的霍尼韋爾研制的Honeywell HG1700 IMU應用于應用于Silver Fox無人戰(zhàn)機和無人駕駛車輛的自主導航系統(tǒng)無人戰(zhàn)機和無人駕駛車輛的自主導航系統(tǒng) Honeywell HG1700 IMUSilver Fox無人戰(zhàn)機無人戰(zhàn)機2007BAE研制的研制的SiIMU慣性測量單元慣性測量單元BAEBAE公司研制的公司研制的SiIMUSiIMU慣性測量單元已經(jīng)成功應用于海狼導彈系列，慣性測量單元已經(jīng)成功應用于海狼導彈系列，英國英國NLAW

32、NLAW反坦克導彈，美國海軍反坦克導彈，美國海軍RAMRAM導彈，美軍導彈，美軍APKWSAPKWS導彈，美軍導彈，美軍ERGMERGM增程彈藥計劃增程彈藥計劃. .2007霍尼韋爾多功能傳感器模塊霍尼韋爾多功能傳感器模塊HCS01霍尼韋爾（霍尼韋爾（Honeywell）公司與德思）公司與德思達達(香港香港)有限公司發(fā)布了多功能傳感器有限公司發(fā)布了多功能傳感器模塊模塊HCS01；HCS01模塊包括一個三軸加速度傳感模塊包括一個三軸加速度傳感器，一個氣壓傳感器，兩個磁阻傳感器器，一個氣壓傳感器，兩個磁阻傳感器(分別為分別為Z軸和軸和XY軸軸)以及內(nèi)置以及內(nèi)置ASIC數(shù)數(shù)字補償芯片和字補償芯片和E

33、EPROM存儲器；存儲器；全數(shù)字量輸出，封裝尺寸小至全數(shù)字量輸出，封裝尺寸小至6.56.51.2mm，并具有外掛濕度，并具有外掛濕度電阻接口。電阻接口。2007手機手機,PDA導航鍵；導航鍵；筆記本等跌落監(jiān)測筆記本等跌落監(jiān)測（硬盤穩(wěn)定）；（硬盤穩(wěn)定）；攝像機，照相機圖攝像機，照相機圖象穩(wěn)定象穩(wěn)定2007四大類應用四大類應用發(fā)動機控制系統(tǒng)；發(fā)動機控制系統(tǒng)；底盤控制系統(tǒng)；底盤控制系統(tǒng)；車身控制系統(tǒng)；車身控制系統(tǒng)；電氣設(shè)備。電氣設(shè)備。 2007射程更遠；射程更遠；成本更低成本更低準確度高。準確度高。美國海軍一種裝備了美國海軍一種裝備了MIMUMIMU的導彈的導彈示意圖示意圖導彈制導與導航、智能彈藥、

34、飛行器及航天應用等導彈制導與導航、智能彈藥、飛行器及航天應用等2007量程為量程為15000g，可抗，可抗100000g過載；過載；并進行了導彈在并進行了導彈在10000g加速度時的引加速度時的引信診斷和慣性導航和制導系統(tǒng)。信診斷和慣性導航和制導系統(tǒng)。ADI公司利用公司利用SOI-MEMS技術(shù)為美軍研制的技術(shù)為美軍研制的ADXSTC3-HG加速度計加速度計 2007謝謝!200720072007作用：是對傳感器輸出的微弱信號進行檢波、轉(zhuǎn)換、濾波、放大等，以方便檢測系統(tǒng)后續(xù)處理或顯示。組成：通常包括濾波、放大、線性化等環(huán)節(jié)。20072007作用：對信號調(diào)理后的連續(xù)模擬信號離散化并轉(zhuǎn)換成與模擬信號

35、電壓幅度相對應的一系列數(shù)值信息，同時以一定的方式把這些轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)及時傳遞給微處理器或依次自動存儲。 20072007作用：信號處理模塊是現(xiàn)代檢測系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理和各種控制的中樞環(huán)節(jié)，其作用與功能和人的大腦相類似。作用：顯示被測參量的瞬時值、累積值或其隨時間的變化情況；分類：指示式、數(shù)字式和屏幕式。2007作用：把測量值及時傳送給控制計算機、可編程控制器（PLC）或其它執(zhí)行器、打印機、記錄儀等，從而構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)或?qū)崿F(xiàn)打?。ㄓ涗洠┹敵觥６x：輸入設(shè)備是操作人員和檢測系統(tǒng)聯(lián)系的另一主要環(huán)節(jié)，用于輸入設(shè)置參數(shù)、下達有關(guān)命令等。最常用的輸入設(shè)備是各種鍵盤、撥碼盤、條碼閱讀器等。2007一個檢測系統(tǒng)往往

36、既有模擬電路部分，又有數(shù)字電路部分，通常需要多組幅值大小要求各異但均需穩(wěn)定的電源。這類電源在檢測系統(tǒng)使用現(xiàn)場一般無法直接提供，通常只能提供交流220 V工頻電源或+24V直流電源。2007隨機系統(tǒng)誤差處理隨機系統(tǒng)誤差處理2007隨機誤差的分布規(guī)律隨機誤差的分布規(guī)律011XXx12inXXXX，2007022XXx0XXxii0XXxnn式中 真值。 把各次測量偏差作平面圖，其橫坐標表示為偏差幅值（有正負），縱坐標標為偏差出現(xiàn)的次數(shù)。0X20072007niinx10lim 所以，在等精度重復測量次數(shù)足夠大時，其算術(shù)平均值 就是其真值 較理想的替代值。 X0X1.1.正態(tài)分布正態(tài)分布 高斯于1795年提出連續(xù)型正態(tài)分布隨機變量 的概率密