智能傳感器與傳感系統(tǒng)發(fā)展及應(yīng)用課件

智能傳感器與傳感系統(tǒng)

的發(fā)展及應(yīng)用

1

智能傳感器與傳感系統(tǒng)

的發(fā)展及應(yīng)用

1智能傳感器與傳感器系統(tǒng)

的發(fā)展及應(yīng)用1智能傳感器的定義、功能與特點(diǎn)2智能傳感器的應(yīng)用舉例——生物識(shí)別技術(shù)2智能傳感器與傳感器系統(tǒng)

的發(fā)展及應(yīng)用1智能傳感器的定義、

目前，傳感器正從傳統(tǒng)的分立式，朝著單片集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

據(jù)光電行業(yè)開發(fā)協(xié)會(huì)（OIDA）作出的最新預(yù)測(cè)，在2003年～2020年期間，智能傳感器的國(guó)際市場(chǎng)銷售量將以每年20％的高速度增長(zhǎng)。

智能傳感器可廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、交通、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事科研、航空航天、現(xiàn)代辦公設(shè)備和家用電器等領(lǐng)域。

3目前，傳感器正從傳統(tǒng)的分立式，朝著單片集成化、智能化、1.傳感器技術(shù)（信息采集）——“感官”

2.通信技術(shù)（信息傳輸）——“神經(jīng)”

3.計(jì)算機(jī)技術(shù)（信息處理）——“大腦”

現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱：41.傳感器技術(shù)（信息采集）——“感官”

2.通信技術(shù)（信智能傳感器的定義及功能1、智能傳感器的定義

智能傳感器的概念是美國(guó)宇航局在開發(fā)宇宙飛船的過(guò)程中首先提出的。宇宙飛船中含有各種各樣的傳感器，所獲取的信號(hào)數(shù)據(jù)量極其龐大。因此，處理這些數(shù)據(jù)必須由計(jì)算機(jī)來(lái)承擔(dān)。于是把傳感器和計(jì)算機(jī)或微處理器的結(jié)合體叫做智能傳感器。所謂智能傳感器，也就是帶微處理器、兼有信息檢測(cè)和信息處理功能的傳感器。

5智能傳感器的定義及功能5

智能傳感器的最大特點(diǎn)就是將傳感器檢測(cè)信息的功能與微處理器的信息處理功能有機(jī)地融合在一起。從一定意義上講，它具有類似于人工智能的作用。

需要指出，這里講的“帶微處理器”包含兩種情況：（1）將傳感器與微處理器集成在一個(gè)芯片上構(gòu)成所謂的“單片智能傳感器”（2）傳感器能夠配微處理器。顯然，后者的定義范圍更寬，但二者均屬于智能傳感器的范疇。

6智能傳感器的最大特點(diǎn)就是將傳感器檢測(cè)信息的功能與微處

世界上第一個(gè)智能傳感器是美國(guó)霍尼韋爾（Honeywell）公司在1983年開發(fā)的ST3000系列智能壓力傳感器。它具有的多參數(shù)傳感(差壓、靜壓和溫度)與智能化的信號(hào)調(diào)理功能。

7世界上第一個(gè)智能傳感器是美國(guó)霍尼韋爾（Honeywe2、智能傳感器的四大功能

具有自校準(zhǔn)和自診斷功能。具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、邏輯判斷和信息處理功能具有組態(tài)功能，使用靈活具有雙向通信功能，能直接與微處理器（μP）或單片機(jī)（μC）通信。

82、智能傳感器的四大功能83智能傳感器與傳感系統(tǒng)的特點(diǎn)智能傳感器采用自調(diào)零、自補(bǔ)償、自校準(zhǔn)等多項(xiàng)新技術(shù)，能達(dá)到高精度指標(biāo)。美國(guó)BB（BURR－BROWN）公司：XTR系列精密電流變送器，轉(zhuǎn)換精度±0.05％，非線性誤差±0.003％。

93智能傳感器與傳感系統(tǒng)的特點(diǎn)9關(guān)于智能傳感器的具體應(yīng)用生物識(shí)別技術(shù)10關(guān)于智能傳感器的生物識(shí)別技術(shù)10

在日常生活中，往往會(huì)出現(xiàn)這樣一些情況：鑰匙丟了，進(jìn)不了門；密碼忘了，無(wú)法在ATM機(jī)上取錢；電腦中的重要資料被他人非法復(fù)制了；手機(jī)被他人盜用……，這些都給我們?cè)斐闪撕艽蟮穆闊┥踔翐p失，以上這一切都與身份識(shí)別有關(guān)。生物識(shí)別技術(shù)11在日常生活中，往往會(huì)出現(xiàn)這樣一些情況：鑰匙丟

生物識(shí)別的技術(shù)核心

在于如何獲取這些生物特征，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中，利用可靠的匹配算法來(lái)完成驗(yàn)證與識(shí)別個(gè)人身份的過(guò)程。12生物識(shí)別的技術(shù)核心12生物識(shí)別技術(shù)是人體生物特征進(jìn)行身份鑒別的技術(shù)。要求這些特征具有“人各有異”、“終身不變”和“隨身攜帶”這三大特點(diǎn)。

生物傳感器13生物識(shí)別技術(shù)是人體生物特征進(jìn)行身份鑒別的技術(shù)。要求這些特征具生物識(shí)別系統(tǒng)的組成如圖14所示。圖14生物識(shí)別系統(tǒng)的組成

14生物識(shí)別系統(tǒng)的組成如圖14所示。14●指紋具有惟一性（隨身攜帶、無(wú)法復(fù)制、人人不同、指指相異）?！窀鶕?jù)指紋學(xué)理論，將兩個(gè)指紋分別匹配上12個(gè)特征時(shí)的相同幾率僅為1/1050。因此，至今找不出兩個(gè)指紋完全相同的人，●即使相貌酷似的孿生兄弟姐妹，或同一個(gè)人的十指之間，指紋也存在明顯差異?！裰讣y的這一特點(diǎn)，為身份鑒定提供了客觀依據(jù)。

15●指紋具有惟一性（隨身攜帶、無(wú)法復(fù)制、人人不

每人的十指指紋都不相同，每個(gè)指紋一般都有70-150個(gè)基本特征點(diǎn)，在兩枚指紋中只要有12-13個(gè)特征點(diǎn)吻合，即可認(rèn)定為同一指紋。而以此找出兩枚完全一樣的指紋需要120年，人類人口按60億計(jì)算，大概需要300年才可能出現(xiàn)重復(fù)的指紋。因此，想找到兩個(gè)完全相同的指紋幾乎是不可能的。16每人的十指指紋都不相同，每個(gè)指紋一般都有70-150個(gè)基指紋圖像的獲取取像設(shè)備主要有以下4種類型：▲光學(xué)取像設(shè)備（例如微型三棱鏡矩陣）▲壓電式指紋傳感器▲半導(dǎo)體指紋傳感器▲超聲波指紋掃描儀。

17指紋圖像的獲取17指紋識(shí)別過(guò)程：指紋采樣→指紋圖像預(yù)處理→二值化處理→細(xì)化，紋路提取→細(xì)節(jié)特征提取→指紋匹配（即指紋庫(kù)的查對(duì)）。如圖16所示。圖16指紋識(shí)別過(guò)程

18指紋識(shí)別過(guò)程：18（1）溫差感應(yīng)式指紋傳感器它是基于溫度感應(yīng)的原理而制成的，每個(gè)像素都相當(dāng)于一個(gè)微型化的電荷傳感器，用來(lái)感應(yīng)手指與芯片映像區(qū)域之間某點(diǎn)的溫度差，產(chǎn)生一個(gè)代表圖像信息的電信號(hào)。典型產(chǎn)品：美國(guó)Atmel公司的FCD4B14?？稍?.1s內(nèi)獲取指紋圖像（時(shí)間一長(zhǎng)，手指和芯片就處于相同的溫度了）

。19（1）溫差感應(yīng)式指紋傳感器19FCD4B14的外形、引腳和安裝圖分別如圖17、圖18、圖19所示。

（a）DIP－20陶瓷封裝；（b）COB封裝圖17FCD4B14的外形圖

20FCD4B14的外形、引腳和安裝圖分別如圖17、圖18、圖1（a）表面傾斜式；（b）將傳感器裝在靠邊緣處圖18FCD4B14的安裝圖

21（a）表面傾斜式；（b）將傳感器裝在靠邊緣處21FCD4B14是一個(gè)基于溫度物理效應(yīng)的單片、高性能、低價(jià)格的指紋傳感器芯片。芯片有一個(gè)線性的外形結(jié)構(gòu)，為了捕捉到指紋，允許手指滑行越過(guò)敏感區(qū)域。當(dāng)捕捉到幾個(gè)指紋圖像后，ATMEL公司提供的軟件可以將這些圖像重新構(gòu)成完整的8Bit指紋圖像。芯片每秒可獲取交付的指紋圖像是可編程的。22FCD4B14是一個(gè)基于溫度物理效應(yīng)的單片、高性能、低價(jià)格的FCD4B14型指紋傳感器的內(nèi)部電路框圖如圖18所示。圖19FCD4B14的內(nèi)部電路框圖

23FCD4B14型指紋傳感器的內(nèi)部電路框圖如圖18所示。23從圖19可見，芯片內(nèi)部電路分為傳感器和資料轉(zhuǎn)換兩個(gè)主要部分。

在傳感數(shù)組中，當(dāng)280列中的某一列被選中時(shí)，被選擇列的每一個(gè)象素的電信號(hào)傳送到放大器（一次一列）放大。在有兩列被同時(shí)選中時(shí)（奇數(shù)的和偶數(shù)的），兩列特定的象素信息被傳送到兩個(gè)4位A/D轉(zhuǎn)換器，兩列象素就可在同一個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)間內(nèi)被讀出。24從圖19可見，芯片內(nèi)部電路分為傳感器和資料轉(zhuǎn)換兩個(gè)主要部分。傳感器部分，每一個(gè)象素本身就是一個(gè)傳感器。傳感器可檢測(cè)從啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集到讀取信息之間的溫度變化，從而輸出相應(yīng)的電信號(hào)。

25傳感器部分，每一個(gè)象素本身就是一個(gè)傳感器。傳感器可檢測(cè)從啟動(dòng)芯片中恒溫電路的作用在手指與傳感器之間的溫度差很低的時(shí)候，圖像對(duì)比度也低。通常使用溫度穩(wěn)定電路去增加手指與傳感器之間的溫度差代碼，最少增加1.4絕對(duì)溫標(biāo)，以獲得足夠的對(duì)比度，來(lái)保證指紋的正確識(shí)別。26芯片中恒溫電路的作用在手指與傳感器之間的溫度差很低的時(shí)候，圖（2）電容感應(yīng)式指紋傳感器由電容陣列構(gòu)成內(nèi)部包含9萬(wàn)只微型化電容器

基本工作原理：當(dāng)用戶將手指放在正面時(shí)，皮膚就組成了電容陣列的一個(gè)極板，硅傳感器是電容陣列另一極板。由于不同區(qū)域指紋的脊和谷之間的距離也不相等，使每個(gè)單元的電容量隨之而變，利用手紋脊和谷相對(duì)于硅傳感器之間的電壓差由此可獲得指紋圖像。

27（2）電容感應(yīng)式指紋傳感器27

指紋識(shí)別目前最常用的是電容式傳感器，也被稱為第二代指紋識(shí)別系統(tǒng)。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小、成本低，成像精度高，而且耗電量很小，因此非常適合在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中使用。右圖為指紋經(jīng)過(guò)處理后的成像圖：28指紋識(shí)別目前最常用的是電容式傳感器，也被稱為第二2929

指紋識(shí)別系統(tǒng)的電容傳感器發(fā)出電子信號(hào)，電子信號(hào)將穿過(guò)手指的表面和死性皮膚層，直達(dá)手指皮膚的活體層(真皮層)，直接讀取指紋圖案。由于深入真皮層，傳感器能夠捕獲更多真實(shí)數(shù)據(jù)，不易受手指表面塵污的影響，提高辨識(shí)準(zhǔn)確率，有效防止辨識(shí)錯(cuò)誤。

30指紋識(shí)別系統(tǒng)的電容傳感器發(fā)出電子信號(hào)，電子信號(hào)將典型產(chǎn)品：美國(guó)Veridicom公司FPS100FPS100的外形以及由它構(gòu)成的指紋識(shí)別系統(tǒng)輸入設(shè)備如圖20所示，輸入設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連。（a）FPS100的外形；（b）指紋識(shí)別系統(tǒng)的輸入設(shè)備圖20FPS100的外形以及指紋識(shí)別系統(tǒng)的輸入設(shè)備

31典型產(chǎn)品：美國(guó)Veridicom公司FPS10031產(chǎn)品：西門子推出的“IDMouse”鼠標(biāo)。鼠標(biāo)上端安有指尖傳感器，一旦指紋被識(shí)別，使用者就可以啟動(dòng)PC的操作系統(tǒng)。如果長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)鼠標(biāo)，它將自動(dòng)啟動(dòng)屏幕保護(hù)程序，直到使用者再次觸摸ID鼠標(biāo)為止。這個(gè)鼠標(biāo)在0.25平方英寸的觸摸芯片上有65000個(gè)傳感系統(tǒng)，可捕捉指紋的細(xì)節(jié)。該系統(tǒng)非常靈敏，甚至用戶的手有傷口它都能準(zhǔn)確的辨別出來(lái)。32產(chǎn)品：西門子推出的“IDMouse”鼠標(biāo)。鼠標(biāo)上端安有指最早的指紋識(shí)別手機(jī)是98年西門子推出的SL10手機(jī)，其將“Fingertip”指紋辨認(rèn)技術(shù)移植在SL10上作模擬試用。手機(jī)機(jī)身前面及后面都裝一跟SIM卡大小相似的金屬指紋感應(yīng)器。33最早的指紋識(shí)別手機(jī)是98年西門子推出的SL10手機(jī)，其將“F其它生物識(shí)別系統(tǒng)虹膜識(shí)別系統(tǒng)手形識(shí)別系統(tǒng)面部識(shí)別系統(tǒng)人體靜脈識(shí)別系統(tǒng)34其它生物識(shí)別系統(tǒng)34虹膜識(shí)別系統(tǒng)美國(guó)NCR公司制造的“明星”終端機(jī)。進(jìn)入工作間，把雙腳放到帶有壓力傳感器的腳踏板上，讓系統(tǒng)仔細(xì)觀察好自己的眼睛。一旦發(fā)現(xiàn)你的虹膜與所存儲(chǔ)的虹膜相符，“明星”就會(huì)呼叫你的名字，開始自動(dòng)啟動(dòng)你經(jīng)常要求的操作，這種新型自動(dòng)提款機(jī)已經(jīng)在加拿大的皇家銀行試用了。35虹膜識(shí)別系統(tǒng)美國(guó)NCR公司制造的“明星”終端機(jī)。進(jìn)入工作間，手形識(shí)別系統(tǒng)36手形識(shí)別系統(tǒng)36面部識(shí)別系統(tǒng)37面部識(shí)別系統(tǒng)37人體靜脈識(shí)別系統(tǒng)輸入個(gè)人識(shí)別號(hào)PIN通過(guò)紅外線讀取手背靜脈38人體靜脈識(shí)別系統(tǒng)輸入個(gè)人識(shí)別號(hào)PIN通過(guò)紅外線讀取手背靜指紋IC卡識(shí)別器指紋鎖39指紋IC卡識(shí)別器指紋鎖394結(jié)語(yǔ) 智能傳感器是信息時(shí)代的驕子，它正成為推動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。智能傳感器在電子信息工程領(lǐng)域具有特殊重要的意義，需要我們這些學(xué)子去深入地研究。404結(jié)語(yǔ)40

TheendThankyou!4141

智能傳感器與傳感系統(tǒng)

的發(fā)展及應(yīng)用

42

智能傳感器與傳感系統(tǒng)

的發(fā)展及應(yīng)用

1智能傳感器與傳感器系統(tǒng)

的發(fā)展及應(yīng)用1智能傳感器的定義、功能與特點(diǎn)2智能傳感器的應(yīng)用舉例——生物識(shí)別技術(shù)43智能傳感器與傳感器系統(tǒng)

的發(fā)展及應(yīng)用1智能傳感器的定義、

目前，傳感器正從傳統(tǒng)的分立式，朝著單片集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

據(jù)光電行業(yè)開發(fā)協(xié)會(huì)（OIDA）作出的最新預(yù)測(cè)，在2003年～2020年期間，智能傳感器的國(guó)際市場(chǎng)銷售量將以每年20％的高速度增長(zhǎng)。

智能傳感器可廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、交通、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事科研、航空航天、現(xiàn)代辦公設(shè)備和家用電器等領(lǐng)域。

44目前，傳感器正從傳統(tǒng)的分立式，朝著單片集成化、智能化、1.傳感器技術(shù)（信息采集）——“感官”

2.通信技術(shù)（信息傳輸）——“神經(jīng)”

3.計(jì)算機(jī)技術(shù)（信息處理）——“大腦”

現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱：451.傳感器技術(shù)（信息采集）——“感官”

2.通信技術(shù)（信智能傳感器的定義及功能1、智能傳感器的定義

智能傳感器的概念是美國(guó)宇航局在開發(fā)宇宙飛船的過(guò)程中首先提出的。宇宙飛船中含有各種各樣的傳感器，所獲取的信號(hào)數(shù)據(jù)量極其龐大。因此，處理這些數(shù)據(jù)必須由計(jì)算機(jī)來(lái)承擔(dān)。于是把傳感器和計(jì)算機(jī)或微處理器的結(jié)合體叫做智能傳感器。所謂智能傳感器，也就是帶微處理器、兼有信息檢測(cè)和信息處理功能的傳感器。

46智能傳感器的定義及功能5

智能傳感器的最大特點(diǎn)就是將傳感器檢測(cè)信息的功能與微處理器的信息處理功能有機(jī)地融合在一起。從一定意義上講，它具有類似于人工智能的作用。

需要指出，這里講的“帶微處理器”包含兩種情況：（1）將傳感器與微處理器集成在一個(gè)芯片上構(gòu)成所謂的“單片智能傳感器”（2）傳感器能夠配微處理器。顯然，后者的定義范圍更寬，但二者均屬于智能傳感器的范疇。

47智能傳感器的最大特點(diǎn)就是將傳感器檢測(cè)信息的功能與微處

世界上第一個(gè)智能傳感器是美國(guó)霍尼韋爾（Honeywell）公司在1983年開發(fā)的ST3000系列智能壓力傳感器。它具有的多參數(shù)傳感(差壓、靜壓和溫度)與智能化的信號(hào)調(diào)理功能。

48世界上第一個(gè)智能傳感器是美國(guó)霍尼韋爾（Honeywe2、智能傳感器的四大功能

具有自校準(zhǔn)和自診斷功能。具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、邏輯判斷和信息處理功能具有組態(tài)功能，使用靈活具有雙向通信功能，能直接與微處理器（μP）或單片機(jī)（μC）通信。

492、智能傳感器的四大功能83智能傳感器與傳感系統(tǒng)的特點(diǎn)智能傳感器采用自調(diào)零、自補(bǔ)償、自校準(zhǔn)等多項(xiàng)新技術(shù)，能達(dá)到高精度指標(biāo)。美國(guó)BB（BURR－BROWN）公司：XTR系列精密電流變送器，轉(zhuǎn)換精度±0.05％，非線性誤差±0.003％。

503智能傳感器與傳感系統(tǒng)的特點(diǎn)9關(guān)于智能傳感器的具體應(yīng)用生物識(shí)別技術(shù)51關(guān)于智能傳感器的生物識(shí)別技術(shù)10

在日常生活中，往往會(huì)出現(xiàn)這樣一些情況：鑰匙丟了，進(jìn)不了門；密碼忘了，無(wú)法在ATM機(jī)上取錢；電腦中的重要資料被他人非法復(fù)制了；手機(jī)被他人盜用……，這些都給我們?cè)斐闪撕艽蟮穆闊┥踔翐p失，以上這一切都與身份識(shí)別有關(guān)。生物識(shí)別技術(shù)52在日常生活中，往往會(huì)出現(xiàn)這樣一些情況：鑰匙丟

生物識(shí)別的技術(shù)核心

在于如何獲取這些生物特征，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中，利用可靠的匹配算法來(lái)完成驗(yàn)證與識(shí)別個(gè)人身份的過(guò)程。53生物識(shí)別的技術(shù)核心12生物識(shí)別技術(shù)是人體生物特征進(jìn)行身份鑒別的技術(shù)。要求這些特征具有“人各有異”、“終身不變”和“隨身攜帶”這三大特點(diǎn)。

生物傳感器54生物識(shí)別技術(shù)是人體生物特征進(jìn)行身份鑒別的技術(shù)。要求這些特征具生物識(shí)別系統(tǒng)的組成如圖14所示。圖14生物識(shí)別系統(tǒng)的組成

55生物識(shí)別系統(tǒng)的組成如圖14所示。14●指紋具有惟一性（隨身攜帶、無(wú)法復(fù)制、人人不同、指指相異）?！窀鶕?jù)指紋學(xué)理論，將兩個(gè)指紋分別匹配上12個(gè)特征時(shí)的相同幾率僅為1/1050。因此，至今找不出兩個(gè)指紋完全相同的人，●即使相貌酷似的孿生兄弟姐妹，或同一個(gè)人的十指之間，指紋也存在明顯差異?！裰讣y的這一特點(diǎn)，為身份鑒定提供了客觀依據(jù)。

56●指紋具有惟一性（隨身攜帶、無(wú)法復(fù)制、人人不

每人的十指指紋都不相同，每個(gè)指紋一般都有70-150個(gè)基本特征點(diǎn)，在兩枚指紋中只要有12-13個(gè)特征點(diǎn)吻合，即可認(rèn)定為同一指紋。而以此找出兩枚完全一樣的指紋需要120年，人類人口按60億計(jì)算，大概需要300年才可能出現(xiàn)重復(fù)的指紋。因此，想找到兩個(gè)完全相同的指紋幾乎是不可能的。57每人的十指指紋都不相同，每個(gè)指紋一般都有70-150個(gè)基指紋圖像的獲取取像設(shè)備主要有以下4種類型：▲光學(xué)取像設(shè)備（例如微型三棱鏡矩陣）▲壓電式指紋傳感器▲半導(dǎo)體指紋傳感器▲超聲波指紋掃描儀。

58指紋圖像的獲取17指紋識(shí)別過(guò)程：指紋采樣→指紋圖像預(yù)處理→二值化處理→細(xì)化，紋路提取→細(xì)節(jié)特征提取→指紋匹配（即指紋庫(kù)的查對(duì)）。如圖16所示。圖16指紋識(shí)別過(guò)程

59指紋識(shí)別過(guò)程：18（1）溫差感應(yīng)式指紋傳感器它是基于溫度感應(yīng)的原理而制成的，每個(gè)像素都相當(dāng)于一個(gè)微型化的電荷傳感器，用來(lái)感應(yīng)手指與芯片映像區(qū)域之間某點(diǎn)的溫度差，產(chǎn)生一個(gè)代表圖像信息的電信號(hào)。典型產(chǎn)品：美國(guó)Atmel公司的FCD4B14?？稍?.1s內(nèi)獲取指紋圖像（時(shí)間一長(zhǎng)，手指和芯片就處于相同的溫度了）

。60（1）溫差感應(yīng)式指紋傳感器19FCD4B14的外形、引腳和安裝圖分別如圖17、圖18、圖19所示。

（a）DIP－20陶瓷封裝；（b）COB封裝圖17FCD4B14的外形圖

61FCD4B14的外形、引腳和安裝圖分別如圖17、圖18、圖1（a）表面傾斜式；（b）將傳感器裝在靠邊緣處圖18FCD4B14的安裝圖

62（a）表面傾斜式；（b）將傳感器裝在靠邊緣處21FCD4B14是一個(gè)基于溫度物理效應(yīng)的單片、高性能、低價(jià)格的指紋傳感器芯片。芯片有一個(gè)線性的外形結(jié)構(gòu)，為了捕捉到指紋，允許手指滑行越過(guò)敏感區(qū)域。當(dāng)捕捉到幾個(gè)指紋圖像后，ATMEL公司提供的軟件可以將這些圖像重新構(gòu)成完整的8Bit指紋圖像。芯片每秒可獲取交付的指紋圖像是可編程的。63FCD4B14是一個(gè)基于溫度物理效應(yīng)的單片、高性能、低價(jià)格的FCD4B14型指紋傳感器的內(nèi)部電路框圖如圖18所示。圖19FCD4B14的內(nèi)部電路框圖

64FCD4B14型指紋傳感器的內(nèi)部電路框圖如圖18所示。23從圖19可見，芯片內(nèi)部電路分為傳感器和資料轉(zhuǎn)換兩個(gè)主要部分。

在傳感數(shù)組中，當(dāng)280列中的某一列被選中時(shí)，被選擇列的每一個(gè)象素的電信號(hào)傳送到放大器（一次一列）放大。在有兩列被同時(shí)選中時(shí)（奇數(shù)的和偶數(shù)的），兩列特定的象素信息被傳送到兩個(gè)4位A/D轉(zhuǎn)換器，兩列象素就可在同一個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)間內(nèi)被讀出。65從圖19可見，芯片內(nèi)部電路分為傳感器和資料轉(zhuǎn)換兩個(gè)主要部分。傳感器部分，每一個(gè)象素本身就是一個(gè)傳感器。傳感器可檢測(cè)從啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集到讀取信息之間的溫度變化，從而輸出相應(yīng)的電信號(hào)。

66傳感器部分，每一個(gè)象素本身就是一個(gè)傳感器。傳感器可檢測(cè)從啟動(dòng)芯片中恒溫電路的作用在手指與傳感器之間的溫度差很低的時(shí)候，圖像對(duì)比度也低。通常使用溫度穩(wěn)定電路去增加手指與傳感器之間的溫度差代碼，最少增加1.4絕對(duì)溫標(biāo)，以獲得足夠的對(duì)比度，來(lái)保證指紋的正確識(shí)別。67芯片中恒溫電路的作用在手指與傳感器之間的溫度差很低的時(shí)候，圖（2）電容感應(yīng)式指紋傳感器由電容陣列構(gòu)成內(nèi)部包含9萬(wàn)只微型化電容器

基本工作原理：當(dāng)用戶將手指放在正面時(shí)，皮膚就組成了電容陣列的一個(gè)極板，硅傳感器是電容陣列另一極板。由于不同區(qū)域指紋的脊和谷之間的距離也不相等，使每個(gè)單元的電容量隨之而變，利用手紋脊和谷相對(duì)于硅傳感器之間的電壓差由此可獲得指紋圖像。

68（2）電容感應(yīng)式指紋傳感器27

指紋識(shí)別目前最常用的是電容式傳感器，也被稱為第二代指紋識(shí)別系統(tǒng)。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小、成本低，成像精度高，而且耗電量很小，因此非常適合在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中使用。右圖為指紋經(jīng)過(guò)處理后的成像圖：69指紋識(shí)別目前最常用的是電容式傳感器，也被稱為第二7029

指紋識(shí)別系統(tǒng)的電容傳感器發(fā)出電子信號(hào)，電子信號(hào)將穿過(guò)手指的表面和死性皮膚層，直達(dá)手指皮膚的活體層(真皮層)，直接讀取指紋圖案。由于深入真皮層，傳感器能夠捕獲更多真實(shí)數(shù)據(jù)，不易受手指表面塵污的影響，提高辨識(shí)準(zhǔn)確率，有效防止辨識(shí)錯(cuò)誤。

71指紋識(shí)別系統(tǒng)的電容傳感器發(fā)出電子信號(hào)，電子信號(hào)將典型產(chǎn)