德國(guó)進(jìn)口EMG全系列LIC770/01

傳感器是新技術(shù)革命和信息社會(huì)的重要技術(shù)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代科技的開(kāi)路先鋒，美國(guó)早在80年代就聲稱世界已進(jìn)入傳感器時(shí)代，日本則把傳感器技術(shù)列為技術(shù)之創(chuàng)立。日本工商界人士聲稱“支配了傳感器技術(shù)就能夠支配新時(shí)代”。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)開(kāi)發(fā)傳感器技術(shù)部十分重視。美、日、英、法、德和獨(dú)聯(lián)體等國(guó)都把傳感器技術(shù)列為國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)之一。美國(guó)國(guó)家長(zhǎng)期安全和經(jīng)濟(jì)繁榮至關(guān)重要的22項(xiàng)技術(shù)中有６項(xiàng)與傳感器信息處理技術(shù)直接相關(guān)。關(guān)于保護(hù)美國(guó)武器系統(tǒng)質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)至關(guān)重要的關(guān)鍵技術(shù)，其中８項(xiàng)為無(wú)源傳感器。美國(guó)2000年舉出15項(xiàng)有助于提高21世紀(jì)能力關(guān)鍵技術(shù)，傳感器技術(shù)名列第二。日本對(duì)開(kāi)發(fā)和利用傳感器技術(shù)相當(dāng)重視并列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展６大核心技術(shù)之一。日本科學(xué)技術(shù)廳制定的90年代重點(diǎn)科研項(xiàng)目中有70個(gè)重點(diǎn)課題，其中有18項(xiàng)是與傳感器技術(shù)密切相關(guān)。美國(guó)早在80年代初就成立了國(guó)家技術(shù)小組（BTG），幫助政府組織和各大公司與國(guó)家企事業(yè)部門的傳感器技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。 </P><P> 傳感器技術(shù)是一項(xiàng)當(dāng)今世界令人矚目的迅猛發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)之一，也是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志，它與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一。如果說(shuō)計(jì)算機(jī)是人類大腦的擴(kuò)展，那么傳感器就是人類五官的延伸，當(dāng)集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展時(shí)，人們才逐步認(rèn)識(shí)信息攝取裝置——傳感器沒(méi)有跟上信息技術(shù)的發(fā)展而驚呼“大腦發(fā)達(dá)、五官不靈”。傳感器開(kāi)始受到普遍重視，從八十年代起，逐步在世界范圍內(nèi)掀起了一股“傳感器熱”。美國(guó)國(guó)防部將傳感器技術(shù)視為今年20項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一，日本把傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)、通信、激光半導(dǎo)體、超導(dǎo)并列為６大核心枝術(shù)，德國(guó)視軍用傳感器為優(yōu)先發(fā)展技術(shù)，英、法等國(guó)對(duì)傳感器的開(kāi)發(fā)投資逐年升級(jí)，原蘇聯(lián)軍事航天計(jì)劃中的第五條列有傳感器技術(shù)。正是由于世界各國(guó)普遍重視和投入開(kāi)發(fā)，傳感器發(fā)展十分迅速，在近十幾年來(lái)其產(chǎn)量及市場(chǎng)需求年增長(zhǎng)率均在10％以上。目前世界上從事傳感器研制生產(chǎn)單位已增到5000余家。美國(guó)、歐洲、俄羅斯各自從事傳感器研究和生產(chǎn)廠家1000余家，日本有800余家。 </P><P> 英特爾公司于當(dāng)?shù)貢r(shí)間本周三宣布，它已經(jīng)發(fā)明了一種絕緣晶體管的突破性新方法，解決了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨的基本問(wèn)題之一：在減少電能損耗和發(fā)熱量的同時(shí)使計(jì)算機(jī)芯片越來(lái)越小。 </P><P> 　　隨著半導(dǎo)體廠商在芯片中“塞入”的晶體管越來(lái)越多，晶體管就會(huì)出現(xiàn)電子泄露的問(wèn)題。這意味著功能強(qiáng)大的芯片需要更多的電能，縮短了電池使用時(shí)間，并造成計(jì)算機(jī)散發(fā)大量熱量，使筆記本電腦變得燙手，企業(yè)則需要為服務(wù)器系統(tǒng)建立昂貴的冷卻系統(tǒng)。 </P><P> 　　英特爾公司稱，為了解決這一問(wèn)題，它已經(jīng)找到了一種絕緣金屬材料，以取代目前晶體管中普遍使用的二氧化硅。二氧化硅在晶體管中的使用已經(jīng)有三十年的歷史了。英特爾公司的技術(shù)分析師威羅納爾說(shuō)，能耗問(wèn)題是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)目前遇到的大難題，我們的技術(shù)是對(duì)晶體管的重新設(shè)計(jì)。 </P><P> 　　當(dāng)在芯片上集成的晶體管越來(lái)越多時(shí)，二氧化硅絕緣層會(huì)變得非常薄，使電流能夠泄露出去。英特爾公司的解決方案是一種被稱為“高K絕緣體”的較厚的金屬材料，使晶體管不會(huì)發(fā)生電流泄露。 </P><P> 　　為了提高芯片的運(yùn)算能力，英特爾公司及其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在芯片中集成的晶體管數(shù)目越來(lái)越大。例如，1993年推出的奔騰芯片集成了310萬(wàn)個(gè)晶體管，奔騰4芯片則集成了5500萬(wàn)個(gè)晶體管，英特爾公司在2007年推出的芯片預(yù)計(jì)將集成10億個(gè)以上的晶體管。 </P><P> 　　英特爾公司的創(chuàng)始人之一戈登·摩爾在1965年提出了的摩爾定律，即芯片上集成的晶體管數(shù)量每18個(gè)月就會(huì)翻一番。今年2月份，他預(yù)測(cè)說(shuō)，摩爾定律在未來(lái)10年內(nèi)還會(huì)繼續(xù)生效，但他警告說(shuō)，為了減少芯片的發(fā)熱量，必須首先解決電流泄露的問(wèn)題。 </P><P> 　　威羅納爾表示，由于新的絕緣材料與現(xiàn)有的硅柵極不兼容，英特爾公司還將在柵極中使用金屬材料。 </P><P> 　　英特爾公司沒(méi)有披露新材料的成份。英特爾公司稱，它將在2007年使用這種新技術(shù)，屆時(shí)，它還將開(kāi)始使用0.045微米生產(chǎn)工藝。 　　</P><P> <BR> 信息來(lái)源：傳感器資訊網(wǎng) 

 本文簡(jiǎn)要介紹了嵌入式可編程控制器及其I/O模塊，結(jié)合功率邏輯器件TPIC6B273的特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的輸出模塊進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)證明其簡(jiǎn)捷有效。 <BR> 關(guān)鍵詞：功率邏輯器件；嵌入式；I/O模塊</P><P> 嵌入式可編程控制器及其I/O模塊</P><P> 　　為較合理地解決目前可編程邏輯控制器自身的軟硬件分配，以及與上位機(jī)通信協(xié)調(diào)工作中存在的問(wèn)題，結(jié)合外掛式和虛擬式的優(yōu)點(diǎn)，本文基于ISA總線技術(shù)自行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了一種插卡嵌入式可編程控制器。從計(jì)算機(jī)技術(shù)概念看，該嵌入式可編程邏輯控制器是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，工作于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。它的CPU采用AT89C52，實(shí)質(zhì)是一種智能化I/O接口卡，與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系就是通過(guò)輸入輸出(I/O)模塊實(shí)現(xiàn)的。I/O接口模塊包括輸入隔離、輸入選擇器、輸出鎖存器、驅(qū)動(dòng)電路，以及輸入/輸出顯示電路，它的任務(wù)是將被控對(duì)象或被控生產(chǎn)過(guò)程的各種變量進(jìn)行采集送入CPU處理，同時(shí)控制器又通過(guò)I/O模塊將運(yùn)算處理產(chǎn)生的輸出信息送到被控設(shè)備或生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。 <BR> I/O能力即輸入輸出點(diǎn)數(shù)的總數(shù)量決定了可編程控制器的類型，本系統(tǒng)主要針對(duì)開(kāi)關(guān)量控制設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中輸入開(kāi)關(guān)量往往大于輸出量的情況，輸入輸出點(diǎn)數(shù)為64：32。</P><P> 　　由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)通常暴露于空間，為了保證信號(hào)準(zhǔn)確無(wú)誤的傳送，要求可編程控制器的I/O模塊具有很強(qiáng)的抗干擾能力。所以輸入模塊如圖1所示，由三片可編程并行I/O接口芯片8255和光電隔離部分組成，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)光電耦合器TLP521-4隔離后，送入8255的A、B、C口。8255控制字初始化為#9BH，工作在模式0(基本輸入/輸出方式)。</P><P> 　　對(duì)于開(kāi)關(guān)量輸出模塊，為了適應(yīng)工業(yè)過(guò)程中各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電平要求和輸出功率的要求，借助于輸出指令將開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)置于輸出緩沖鎖存器，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大后送到現(xiàn)場(chǎng)，控制被控過(guò)程的繼電器、接觸器、電磁閥等。通常輸出模塊的解決方法有：一是采用一定功能的數(shù)字邏輯器件加上由分立元件組合成的功率驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，如緩沖鎖存器74LS273和74LS274等，提供相應(yīng)的邏輯電平(“0”或“1”)，加上由晶體管、二極管和電阻等組成功率驅(qū)動(dòng)電路提供負(fù)載所需的功率；另一種方法是用一片集成化的功率驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)代替*種方法中由分立元件組成的驅(qū)動(dòng)電路，如74LS274+ULN2803或ULN2003，此種方法在一定程度上簡(jiǎn)化了電路的設(shè)計(jì)，這種芯片僅有商業(yè)級(jí)提供，個(gè)別芯片只有7個(gè)功率驅(qū)動(dòng)門，而有時(shí)往往需要8個(gè)門。這就需要2片芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，造成一定冗余。 </P><P> 　　對(duì)于嵌入式可編程控制器，其系統(tǒng)規(guī)模和電路印刷板面積和體積受到微機(jī)自身空間條件的限制，同時(shí)還得滿足輸入輸出點(diǎn)數(shù)的需要，這就要求在設(shè)計(jì)中必須盡可能地減小某一模塊的面積及體積，以適應(yīng)系統(tǒng)要求。</P><P> 功率邏輯器件TPIC6B273 <BR> 　　德州儀器(TI)公司新近推出的功率邏輯器件有三種類型8種型號(hào)，分別是8位移位寄存器(TPIC6595/6A595/6B595)、8位尋址鎖存器(TPIC6259/6A259/6B259)和8位D型鎖存器(TPIC6273/6B273)。此類芯片允許的工作溫度范圍為-40℃~+125℃，幾乎滿足大多數(shù)的應(yīng)用環(huán)境要求，而且芯片本身的靜態(tài)功耗卻很低(Icc<150mA)。每一個(gè)功率門提供的峰值電流大達(dá)1.5A,其中A系列驅(qū)動(dòng)電流為1.1A，B系列驅(qū)動(dòng)電流為0.5A。<BR> <BR> 　　其中TPIC6B273DN是一種單片、高電壓、中等電流的功率邏輯8位D型鎖存器，具有8個(gè)正邊沿觸發(fā)的D型觸發(fā)器，有一個(gè)直接清零端，每個(gè)觸發(fā)器都是漏極開(kāi)路功率DMOS晶體管輸出，能提供150mA連續(xù)電流，專為用于需要相對(duì)高的負(fù)載功率的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其邏輯示意圖見(jiàn)圖2。它包括一個(gè)內(nèi)建的輸出電壓箝位電路以防感性負(fù)載的瞬變電壓；功率驅(qū)動(dòng)器可用來(lái)驅(qū)動(dòng)包括繼電器、螺形線圈以及其它中等電流或高電壓的負(fù)載。</P><P> 　　TPIC6B273DN邏輯功能見(jiàn)表1，當(dāng)清零端(CLK)為高時(shí)，D輸入端的信息滿足設(shè)置時(shí)間的要求后，在時(shí)鐘(CLK)脈沖的正邊沿該信息被傳送到DRAIN輸出端。時(shí)鐘觸發(fā)發(fā)生在特定的電平而與正向脈沖的躍變時(shí)間并無(wú)直接的關(guān)系。當(dāng)CLK時(shí)鐘輸入端不管是高或低電平時(shí)，D輸入端的信號(hào)對(duì)輸出端沒(méi)有影響。一個(gè)異步的端用來(lái)關(guān)閉所有8個(gè)DMOS晶體管的輸出。對(duì)一個(gè)給定的輸出端，當(dāng)數(shù)據(jù)為低時(shí)，對(duì)應(yīng)的DMOS晶體管的輸出被關(guān)斷。當(dāng)數(shù)據(jù)為高時(shí)，相應(yīng)DMOS晶體管的輸出端具有吸入電流的能力。</P><P> 　　由于該器件將鎖存器和驅(qū)動(dòng)器做在單一芯片里，可以直接代替前兩種方法中的全部電路，且滿足了輸出模塊的要求，可以先將信號(hào)鎖存，而后在輸出刷新時(shí)，驅(qū)動(dòng)負(fù)載；并能夠提供150mA的連續(xù)電流來(lái)驅(qū)動(dòng)較大范圍的負(fù)載?；谝陨咸攸c(diǎn)，選用TPIC6B273DN來(lái)改進(jìn)傳統(tǒng)輸出模塊的設(shè)計(jì)方法，并且選用繼電器輸出作為負(fù)載。 <BR> 如圖3本卡在使用過(guò)程中將該芯片的接為高電平，CLK上升沿信號(hào)由譯碼信號(hào)和寫信號(hào)經(jīng)或非門74LS02產(chǎn)生。只有兩信號(hào)同為低有效時(shí)，CLK正邊沿將鎖存數(shù)據(jù)送到DRAIN端，其工作波形見(jiàn)圖4。 </P><P> 結(jié)論 <BR> 　　采用功率邏輯器件TPIC6B273DN代替輸出模塊由輸出鎖存器、功率放大驅(qū)動(dòng)電路和光電隔離等組成的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。首先在硬件設(shè)計(jì)上減少了元器大簡(jiǎn)化，一改傳統(tǒng)模塊的缺陷，并且設(shè)計(jì)擴(kuò)展靈活，系統(tǒng)可靠性得以提高。件數(shù)量，輸出模塊的印刷電路板面積縮小了近3/4，電路連線和布局難度明顯降低，系統(tǒng)體積縮小，較好地滿足了機(jī)箱空間對(duì)嵌入式可編程控制器面積和體積的約束。其次可保證輸入和輸出點(diǎn)數(shù)，滿足了輸出模塊的要求，以及大范圍輸出負(fù)載的要求，經(jīng)過(guò)這樣設(shè)計(jì)使得輸出模塊結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，一改傳統(tǒng)模塊的缺陷，并且設(shè)計(jì)擴(kuò)展靈活，系統(tǒng)可靠性得以提高。

 暗流涌動(dòng)—-發(fā)展中的機(jī)器人<BR> 作者：“863”計(jì)劃?rùn)C(jī)器人技術(shù)主題專家組 <BR> 【來(lái)源：計(jì)算機(jī)世界網(wǎng)】<BR> 工業(yè)機(jī)器人創(chuàng)造新價(jià)值 </P><P> 20世紀(jì)50年代，工業(yè)機(jī)器人為解決單調(diào)、重復(fù)的體力勞動(dòng)和提高產(chǎn)品質(zhì)量而誕生。從那以后，機(jī)器人作為生產(chǎn)自動(dòng)化的典型代表，在制造業(yè)領(lǐng)域獲得了巨大成功。人們逐步發(fā)現(xiàn)，在高溫、有毒等工人不宜久留的工作環(huán)境中，機(jī)器人可以發(fā)揮其*優(yōu)勢(shì)。 <BR> 工業(yè)機(jī)器人的大量應(yīng)用，促進(jìn)了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在國(guó)外，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備被工業(yè)界廣泛應(yīng)用。ABB、FANUC、Motoman、KUKA等的機(jī)器人公司已經(jīng)成為其所在地區(qū)的支柱性產(chǎn)業(yè)。 <BR> 目前，日本實(shí)際裝配的工業(yè)機(jī)器人總量占世界總量的一半，不過(guò)日本的統(tǒng)計(jì)數(shù)字中包含了工業(yè)機(jī)器人。事實(shí)上從1998年開(kāi)始，日本的機(jī)器人總量就開(kāi)始下降，而且呈加速下降趨勢(shì)。而在歐盟和美國(guó)，其工業(yè)機(jī)器人的總量在2000年分別增加了12%和13%。所以目前世界工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的實(shí)際狀況是歐盟和美國(guó)正在趕超日本。 <BR> 隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，制造業(yè)也進(jìn)入了一個(gè)新的階段，即從面向市場(chǎng)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛴脩羯a(chǎn)，用戶對(duì)產(chǎn)品的個(gè)性化要求越來(lái)越高。而敏捷制造裝備的可編程、可重組和快速響應(yīng)能力使得在進(jìn)行小批量生產(chǎn)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)接近大中批量生產(chǎn)的效率，從而能減少生產(chǎn)成本對(duì)生產(chǎn)批量的依賴，更方便地為用戶提供個(gè)性化產(chǎn)品。由于機(jī)器人具有自主規(guī)劃、可編程、可協(xié)調(diào)作業(yè)、基于傳感器控制等特點(diǎn)，它將成為可重組的敏捷制造生產(chǎn)裝備的重要組成部分，為傳統(tǒng)制造企業(yè)向敏捷制造企業(yè)發(fā)展提供重要的技術(shù)支持。 </P><P> 特種機(jī)器人人丁興旺 </P><P> 在工業(yè)機(jī)器人飛速發(fā)展的同時(shí)，在非制造業(yè)領(lǐng)域?qū)C(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的研究和開(kāi)發(fā)也非?；钴S，這被稱為特種機(jī)器人技術(shù)。據(jù)專家預(yù)測(cè)，21世紀(jì)將是非制造業(yè)自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)期。機(jī)器人以及其他智能機(jī)器將在空間和海洋探索、農(nóng)業(yè)及食品加工、采掘、建筑、醫(yī)療、服務(wù)、交通運(yùn)輸、軍事等領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)前景。 <BR> 特種機(jī)器人通常是在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下工作，即其工作的環(huán)境可能在作業(yè)過(guò)程中發(fā)生變化，而不像工業(yè)機(jī)器人那樣可以事先布置好生產(chǎn)環(huán)境。與工業(yè)機(jī)器人及自動(dòng)化裝備相比，特種機(jī)器人與環(huán)境的交互作用更加復(fù)雜，控制更加困難，因此它對(duì)智能化程度要求更高。 <BR> 在研究和開(kāi)發(fā)特種機(jī)器人的過(guò)程中，人們逐步認(rèn)識(shí)到機(jī)器人技術(shù)是感知、決策、行動(dòng)和交互四大技術(shù)的結(jié)合。隨著人們對(duì)機(jī)器人技術(shù)智能化本質(zhì)認(rèn)識(shí)的加深，機(jī)器人技術(shù)開(kāi)始*地向人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域滲透。結(jié)合這些領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)，人們發(fā)展了各種特種機(jī)器人和智能機(jī)器，如仿人機(jī)器人、仿生機(jī)器人、微機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、水下機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、空間機(jī)器人、農(nóng)林機(jī)器人等。它們從外觀上看已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離了初工業(yè)機(jī)器人的形狀，其智能和功能也大大超出了工業(yè)機(jī)器人的范圍，更加符合應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求。傳統(tǒng)的機(jī)器人是對(duì)人類體力的擴(kuò)展，一般需要人來(lái)操作；而特種機(jī)器人和智能機(jī)器則是通過(guò)感知，由計(jì)算機(jī)推理進(jìn)行響應(yīng)和動(dòng)作，是對(duì)人類智能的延伸。 <BR> 在特種機(jī)器人當(dāng)中，服務(wù)機(jī)器人因?yàn)槠浣咏祟惿疃杆籴绕?。從醫(yī)療機(jī)器人到水下機(jī)器人，從清潔機(jī)器人到吸塵機(jī)器人，從自主移動(dòng)機(jī)器人到機(jī)器人伴侶，從演奏機(jī)器人到各種機(jī)器寵物，到處都有它們的身影，它們中的大多數(shù)都已經(jīng)走出了實(shí)驗(yàn)室，真正走進(jìn)了人們的生活。 </P><P> 機(jī)器人內(nèi)涵不斷豐富 </P><P> 機(jī)器人誕生已有40余年，但對(duì)于到底什么是機(jī)器人，仍是仁者見(jiàn)仁、智者見(jiàn)智。究其原因主要是涉及到“人”的概念，致使一個(gè)科技概念成了一個(gè)哲學(xué)概念。2001年4月15日，中國(guó)專家在上海就機(jī)器人的定義問(wèn)題與世界機(jī)器人之父恩格爾伯格先生進(jìn)行了探討。恩格爾伯格先生認(rèn)為:機(jī)器人尚沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)確的定義，但有一點(diǎn)可以確定，那就是機(jī)器人不一定長(zhǎng)得像人，但能像人一樣工作。 <BR> 在美國(guó)不僅將工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人看做是機(jī)器人，還將無(wú)人機(jī)、水下潛器、月球車甚至巡航等都看做是機(jī)器人。在我國(guó)，機(jī)器人的概念也在不斷擴(kuò)展。因?yàn)槲覈?guó)工程機(jī)械行業(yè)的大多數(shù)產(chǎn)品都面臨著更新?lián)Q代，而機(jī)器人技術(shù)是提升工程機(jī)械技術(shù)水平和產(chǎn)品檔次的重要手段，于是我國(guó)的蔣新松院士提出了機(jī)器人化機(jī)器的概念，即在傳統(tǒng)機(jī)械中引入機(jī)器人技術(shù)，使其具有機(jī)器人的功能。但我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)的自主開(kāi)發(fā)能力較弱，為了改變這一狀況，我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)聯(lián)合科研單位開(kāi)展了機(jī)器人化機(jī)器的研究。“十五”期間，國(guó)家“863”計(jì)劃?rùn)C(jī)器人技術(shù)主題將“IC裝備”、“微機(jī)電技術(shù)（MEMS）”、“盾構(gòu)技術(shù)”等都納入了我國(guó)機(jī)器人技術(shù)主題的工作重點(diǎn)。 <BR> 機(jī)器人技術(shù)的內(nèi)涵正在不斷豐富，它在人類生活中的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和都具有重要的戰(zhàn)略意義，各國(guó)政府都希望搶占機(jī)器人這一經(jīng)濟(jì)技術(shù)制高點(diǎn)。一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家都實(shí)施了自己的機(jī)器人研究發(fā)展計(jì)劃，如日本的極限作業(yè)機(jī)器人計(jì)劃、微機(jī)器人計(jì)劃、仿人機(jī)器人計(jì)劃，美國(guó)的自主地面機(jī)器人計(jì)劃、未來(lái)作戰(zhàn)系統(tǒng)計(jì)劃等。此外，新加坡、韓國(guó)、巴西等發(fā)展中國(guó)家也都有相應(yīng)的計(jì)劃內(nèi)容。

 傳感器是一種能將物理量、化學(xué)量、生物量等轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件。輸出信號(hào)有不同形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，能滿足信息傳輸、處理、記錄、顯示、控制要求，是自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中*的元件。如果把計(jì)算機(jī)比作大腦，那么傳感器則相當(dāng)于五官，傳感器能正確感受被測(cè)量并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)輸出量，對(duì)系統(tǒng)的質(zhì)量起決定性作用。自動(dòng)化程度越高，系統(tǒng)對(duì)傳感器要求越高。在今天的信息時(shí)代里，信息產(chǎn)業(yè)包括信息采集、傳輸、處理三部分，即傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)?，F(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)由于超大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，而已經(jīng)充分發(fā)達(dá)后，不僅對(duì)傳感器的精度、可靠性、響應(yīng)速度、獲取的信息量要求越來(lái)越高，還要求其成本低廉且使用方便。顯然傳統(tǒng)傳感器因功能、特性、體積、成本等已難以滿足而逐漸被淘汰。世界許多發(fā)達(dá)國(guó)家都在加快對(duì)傳感器新技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)，并且都已取得極大的突破。如今傳感器新技術(shù)的發(fā)展，主要有以下幾個(gè)方面： <BR> 一、發(fā)現(xiàn)并利用新現(xiàn)象<BR> 利用物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)、生物效應(yīng)作為傳感器原理，所以研究發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象與新效應(yīng)是傳感器技術(shù)發(fā)展的重要工作，是研究開(kāi)發(fā)新型傳感器的基礎(chǔ)。 日本夏普公司利用超導(dǎo)技術(shù)研制成功高溫超導(dǎo)磁性傳感器，是傳感器技術(shù)的重大突破，其靈敏度高，僅次于超導(dǎo)量子干涉器件。它的制造工藝遠(yuǎn)比超導(dǎo)量子干涉器件簡(jiǎn)單。可用于磁成像技術(shù)，有廣泛推廣價(jià)值。<BR> 利用抗體和抗原在電極表面上相遇復(fù)合時(shí)，會(huì)引起電極電位的變化，利用這一現(xiàn)象可制出免疫傳感器。用這種抗體制成的免疫傳感器可對(duì)某生物體內(nèi)是否有這種抗原作檢查。如用肝炎病毒抗體可檢查某人是否患有肝炎，起到快速、準(zhǔn)確作用。美國(guó)加州大學(xué)巳研制出這類傳感器。<BR> 二、利用新材料<BR> 傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，由于材料科學(xué)進(jìn)步，人們可制造出各種新型傳感器。例如用高分子聚合物薄膜制成溫度傳感器；光導(dǎo)纖維能制成壓力、流量、溫度、位移等多種傳感器；用陶瓷制成壓力傳感器。高分子聚合物能隨周圍環(huán)境的相對(duì)濕度大小成比例地吸附和釋放水分子。高分子電介常數(shù)小，水分子能提高聚合物的介電常數(shù)。將高分子電介質(zhì)做成電容器，測(cè)定電容容量的變化，即可得出相對(duì)濕度。利用這個(gè)原理制成等離子聚合法聚苯乙烯薄膜溫度傳感器，其有以下特點(diǎn)：<BR> 測(cè)濕范圍寬； <BR> 溫度范圍寬，可達(dá)-400℃～ +1500℃； <BR> 響應(yīng)速度快，小于1S； <BR> 尺寸小，可用于小空間測(cè)濕； <BR> 溫度系數(shù)小。 <BR> 陶瓷電容式壓力傳感器是一種無(wú)中介液的干式壓力傳感器。采用先進(jìn)的陶瓷技術(shù)，厚膜電子技術(shù)，其技術(shù)性能穩(wěn)定，年漂移量小于0.1%F.S,溫漂小于±0.15%/10K,抗過(guò)載強(qiáng),可達(dá)量程的數(shù)百倍。測(cè)量范圍可從0到60mpa。德國(guó)E+H公司和美國(guó)Kavlio公司產(chǎn)品處于*地位。<BR> 光導(dǎo)纖維的應(yīng)用是傳感材料的重大突破，其早用于光通信技術(shù)。在光通信利用中發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度、壓力、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等環(huán)境條件變化時(shí)，引起光纖傳輸?shù)墓獠◤?qiáng)度、相位、頻率、偏振態(tài)等變化，測(cè)量光波量的變化，就可知道導(dǎo)致這些光波量變化的溫度、壓力、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等物理量的大小，利用這些原理可研制出光導(dǎo)纖維傳感器。光纖傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比有許多特點(diǎn)：靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、耐腐蝕、電絕緣性好、光路可彎曲、便于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)等。光纖傳感器日本處于先進(jìn)水平。如Idec Izumi公司和Sunx公司。光纖傳感受器與集成光路技術(shù)相結(jié)合，加速光纖傳感器技術(shù)的發(fā)展。將集成光路器件代替原有 光學(xué)元件和無(wú)源光器件，使光纖傳感器有高的帶寬、低的信號(hào)處理電壓，可靠性高，成本低。<BR> 三、微機(jī)械加工技術(shù)<BR> 半導(dǎo)體技術(shù)中的加工方法有氧化、光刻、擴(kuò)散、沉積、平面電子工藝，各向?qū)愿g及蒸鍍，濺射薄膜等，這些都已引進(jìn)到傳感器制造。因而產(chǎn)生了各種新型傳感器，如利用半導(dǎo)體技術(shù)制造出硅微傳感器，利用薄膜工藝制造出快速響應(yīng)的氣敏、濕敏傳感器，利用濺射薄膜工藝制壓力傳感器等。<BR> 日本橫河公司利用各向?qū)愿g技術(shù)進(jìn)行高精度三維加工，制成全硅諧振式壓力傳感器。核心部分由感壓硅膜片和硅膜片上面制作的兩個(gè)諧振梁結(jié)成，兩個(gè)諧振梁的頻差對(duì)應(yīng)不同的壓力，用頻率差的方法測(cè)壓力，可消除環(huán)境溫度等因素帶來(lái)的誤差。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，兩個(gè)諧振梁頻率和幅度變化相同，將兩個(gè)頻率差后，其相同變化量就能夠相互抵消。其測(cè)量精度可達(dá)0.01%FS。<BR> 美國(guó)Silicon Microstructure Inc.(SMI)公司開(kāi)發(fā)一系列低價(jià)位,線性度在0.1%到0.65%范圍內(nèi)的硅微壓力傳感器,低滿量程為0.15psi(1KPa),其以硅為材料制成,具有*的三維結(jié)構(gòu),輕細(xì)微機(jī)械加工,和多次蝕刻制成惠斯登電橋于硅膜片上,當(dāng)硅片上方受力時(shí),其產(chǎn)生變形,電阻產(chǎn)生壓阻效應(yīng)而失去電橋平衡,輸出與壓力成比例的電信號(hào).象這樣的硅微傳感器是當(dāng)今傳感器發(fā)展的前沿技術(shù),其基本特點(diǎn)是敏感元件體積為微米量級(jí),是傳統(tǒng)傳感器的幾十、幾百分之一。在工業(yè)控制、航空航天領(lǐng)域、生物醫(yī)學(xué)等方面有重要的作用，如飛機(jī)上利用可減輕飛機(jī)重量，減少能源。另一特點(diǎn)是能敏感微小被測(cè)量，可制成血壓壓力傳感器。<BR> 中國(guó)航空總公司北京測(cè)控技術(shù)研究所，研制的CYJ系列濺謝膜壓力傳感器是采用離子濺射工藝加工成金屬應(yīng)變計(jì)，它克服了非金屬式應(yīng)變計(jì)易受溫度影響的不足，具有高穩(wěn)定性，適用于各種場(chǎng)合，被測(cè)介質(zhì)范圍寬，還克服了傳統(tǒng)粘貼式帶來(lái)的精度低、遲滯大、蠕變等缺點(diǎn)，具有精度高、可靠性高、體積小的特點(diǎn)，廣泛用于航空、石油、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域。 <BR> 四、集成傳感器<BR> 集成傳感器的優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)傳感器無(wú)法達(dá)到的，它不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的傳感器，其將輔助電路中的元件與傳感元件同時(shí)集成在一塊芯片上，使之具有校準(zhǔn)、補(bǔ)償、自診斷和網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它可降低成本、增加產(chǎn)量，美國(guó)LUCAS、NOVASENSOR公司開(kāi)發(fā)的這種血壓傳感器，每星期能生產(chǎn)1萬(wàn)只。<BR> 五、智能化傳感器<BR> 智能化傳感器是一種帶微處理器的傳感器，是微型計(jì)算機(jī)和傳感器相結(jié)合的成果，它兼有檢測(cè)、判斷和信息處理功能，與傳統(tǒng)傳感器相比有很多特點(diǎn)：<BR> 具有判斷和信息處理功能，能對(duì)測(cè)量值進(jìn)行修正、誤差補(bǔ)償，因而提高測(cè)量精度； <BR> 可實(shí)現(xiàn)多傳感器多參數(shù)測(cè)量； <BR> 有自診斷和自校準(zhǔn)功能，提高可靠性； <BR> 測(cè)量數(shù)據(jù)可存取，使用方便； <BR> 有數(shù)據(jù)通信接口，能與微型計(jì)算機(jī)直接通信。 <BR> 把傳感器、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、單片機(jī)集成在一芯片上形成超大規(guī)模集成化的高級(jí)智能傳感器。美國(guó)HONY WELL公司ST-3000型智能傳感器，芯片尺寸才有3×4×2mm3，采用半導(dǎo)體工藝，在同一芯片上制成CPU、EPROM、靜壓、壓差、溫度等三種敏感元件。<BR> 智能化傳感器的研究與開(kāi)發(fā)，美國(guó)處于*地位。美國(guó)宇航局在開(kāi)發(fā)宇宙飛船時(shí)稱這種傳感器為靈巧傳感器（Smart Sensor），在宇宙飛船上這種傳感器是非常重要的。我國(guó)在這方面的研究與開(kāi)發(fā)還很落后，主要是因?yàn)槲覈?guó)半導(dǎo)體集成電路工藝水平有限。<BR> 傳感器的發(fā)展日新月異，特別是80年代人類由高度工業(yè)化進(jìn)入信息時(shí)代以來(lái)，傳感器技術(shù)向更新、更高的技術(shù)發(fā)展。美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的傳感器技術(shù)發(fā)展較快，我國(guó)由于基礎(chǔ)薄弱，傳感器技術(shù)與這些發(fā)達(dá)國(guó)家相比有較大的差距。因此，我們應(yīng)該加大對(duì)傳感器技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)的投入，使我國(guó)傳感器技術(shù)與外國(guó)差距縮短，促進(jìn)我國(guó)儀器儀表工業(yè)和自化化技術(shù)的發(fā)展。 <BR> 信息來(lái)源： 中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng) 

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