Silicon Sensor Systems

Silicon sensor systems are based on capability of siliconto serve as a basic material for monolithic cointegration ofsensors and electronics. Implementation of this cointegration,its advantages and benefits, and examples of silicon sensor systemsform the central part of this contribution.     

A Smart Sensor Integrated Circuit for NASA's New Millennium Spacecraft

The modern space era can greatly benefit from the rapidly growingmicroelectronics technologies in order to enable the ambitious exploratoryand commercial space endeavors of the new millennium. A smart sensor, analog/digital, integrated circuit, suitable for spacecraft avionics dataacquisition and control is presented. The Remote Input/Output (RIO) device isdeveloped by The Johns Hopkins University/Applied Physics Laboratory, for NASA's Jet Propulsion Laboratory, to support many oncoming new millenniumspace missions. TRIO—the first version of RIO—is designed to interface totemperature, pressure, total radiation dose sensors, and generally to voltage/current transducers. The microchip includes front-end conditioningcircuitry, an ADC, memory, serial and CPU interface, and a digital port.Furthermore the device is developed to meet extreme space qualification specifications such as radiation effects. This versatile system-on-a-chipdevice is becoming a key enabling technology for new-generation NASA andCommercial spacecraft systems. Missions that are intended to use the TRIOdevice are the: Europa Orbiter, Deep Space 4, Solar Probe, Pluto Express,Mars Sample Return, Stereo, Contour, etc.     

通道增益的有源估计方法

在DOA估计中解决通道不一致性问题的关键是设法求得各通道的复增益。本文利用在天线阵列所在平面设置的一个校正源，运用信号空间对信号DOA和通道增益的约束关系对通道增益进行估计，在未知校正信号DOA时可通过迭代的方法获得二者的一致估计。仿真证明了此方法的有效性。     

基于PVDF薄膜材料的脉搏传感器的研制

介绍了一种基于PVDF压电薄膜材料研制而成的脉搏传感器。该脉搏传感器从手腕处获取微弱的脉搏信号,前端采用鼓式振动结构,最大的获取信号,提高灵敏度;后经电荷放大、滤波等信号处理电路从而实现了脉搏模拟信号和脉冲方波信号的输出。     

Hybrid Sensor Calibration Scheme for Mobile Crowdsensing–Based City‐Scale Environmental Measurements

In this paper, we propose a hybrid sensor calibration scheme for mobile crowdsensing applications. As the number of newly produced mobile devices containing embedded sensors continues to rise, the potential to use mobile devices as a sensor data source increases. However, because mobile device sensors are generally of a lower performance and cost than dedicated sensors, sensor calibration is crucial. To enable more accurate measurements of natural phenomena through the use of mobile device sensors, we propose a hybrid sensor calibration scheme for such sensors; the scheme makes use of mobile device sensors and existing sensing infrastructure, such as weather stations, to obtain dense data. Simulation results show that the proposed scheme supports low mean square errors. As a practical application of our proposed scheme, we built a temperature map of a city using six mobile phone sensors and six reference sensors. Thanks to the mobility of the sensors and the proposed scheme, our map presents more detailed information than infrastructure‐based measurements.     

智能天线阵列的误差分析建模与校准算法

分析了智能天线阵列的工作原理,在智能天线实验平台上对阵列误差的校正算法进行了实验验证。通过与方位无关的校正矩阵校正之后,各阵元通道的复增益趋于一致,波达方向（DOA）估计精度也在误差允许范围之内。结果表明,这种阵列误差校正方法是行之有效的。     

一种新颖的单片集成红外传感信号处理器

介绍一种新颖的单片集成红外传感信号处理器。这种处理器能与多种红外传感器匹配 ,对接收到的传感信号进行处理 ,产生控制信号 ,快速启动各类装置 ,实现自动控制。芯片设计中采用多种抗噪声和低功耗设计技术。本处理器用 1 .2μm双层多晶双层金属 N阱 CMOS工艺实现 ,芯片总面积 2 .7mm2 ,电源电压 5 V时的静态电流为 1 .2 m A,封装后样品测试结果获得设计预期的功能和性能     

An Analog Integrated Circuit for Continuous-Time Gain and Offset Calibration of Sensor Arrays

Parameter variations cause unavoidable nonuniformitiesin Infra-Red Focal Plane Arrays and other integrated sensors.Since these nonuniformities change slowly with time, calibratingsensors one-time only is not suitable-much more frequentcalibration is required. We have developed an algorithm thatcontinually calibrates an array of sensors that contain gainand offset variations. This algorithm has been mapped to analoghardware and designed and fabricated with a 2um CMOS technology.Measured results from the chip show that the system achievesinvariance to gain and offset variations of the input signal.     

A Smart Sensor System for Carbon Monoxide Detection

This paper illustrates a smart sensor system for carbonmonoxide detection. An innovative technological approach hasbeen pursued to fabricate gas sensors on silicon substrate, compatiblewith IC fabrication. A mixed analog-digital electronic interfaceprocesses the outputs of three sensors to compensate relativehumidity and interfering gases. Sigma-delta signal processingand low-frequency noise reduction techniques are used to minimizesilicon area and to meet the required performance in a standardCMOS technology.     

仿生偏振导航传感器实验模型的构建与标定

针对研制仿生导航微传感器的需要,设计并且搭建了偏振导航传感器实验模型。分析了仿生导航传感器工作的原理,构建了传感器模型实验平台和光学标定装置。利用光学标定装置对导航传感器进行了暗场标定、均匀非偏振光标定。进行了导航定位角度输出实验,获得了导航传感器三个偏振方向分析器标准化输出曲线。测试结果表明这种新型传感器的设计是合理有效的。     

仿生偏振导航传感器实验模型的构建与标定

针对研制仿生导航微传感器的需要，设计并且搭建了偏振导航传感器实验模型。分析了仿生导航传感器工作的原理，构建了传感器模型实验平台和光学标定装置。利用光学标定装置对导航传感器进行了暗场标定、均匀非偏振光标定。进行了导航定位角度输出实验，获得了导航传感器三个偏振方向分析器标准化输出曲线。测试结果表明这种新型传感器的设计是合理有效的。     

智能集成传感器系统的研究进展

介绍了具有高级智能，即含有微控制器的集成传感器系统的基本结构，其硬件、软件实现方式，以及这种高智能集成传感器系统的发展给传感器系统设计带来的影响。讨论了根据不同需要，采用适当的通信方式，以扩大高智能集成传感器系统的应用范围。给出了典型的例子，介绍了国外智能集成传感器系统研究的最新进展。     

智能压力传感的研究与设计

文中对智能压力传感器系统理论及其在压力测量方面的应用进行了深入研究,提出一种新型智能压力传感器系统,并对其智能化功能、硬件配置和智能化软件进行了全面的设计。本研究设计的智能压力传感器系统具有体积小、成本低、可靠性好、响应速度快、智能化程度高等特点,通过仿真对软、硬件进行了充分的调试,效果良好,在众多压力测控系统中有着广阔的应用前景。     

智慧协同工业无线传感器网络

本文研究将智慧协同网络理论用于工业无线传感器网络(Industrial Wireless Sensor Network,IWSN),提出一种新型智慧协同工业无线传感器网络构架Smart-IWSN.Smart-IWSN能够为多样化的工业服务适配必须的网络资源,满足工业服务对网络性能的苛刻需求,为工业无线传感器网络的研发和应用节省大量的时间和成本.Smart-IWSN已成功应用到大规模焊机群监控系统,解决了恶劣工业射频环境下大量焊机多任务并行通信的技术难题.     

矢量天线相位误差校正新方法

电磁矢量传感器阵列偶极子组与磁环组之间的位置偏差影响接收信号的相位,基于特征值分解的子空间类算法对相位误差非常敏感。提出一种通过修正偶极子组与磁环组间位置偏差来校正天线相位误差的方法,采用3个空间到达角和频率已知的参考信号源,用矢量叉乘方法求得入射信号的玻印廷（Poynting）矢量,根据位置偏差与参考信号Poynting矢量复角的关系,推导出偶极子组与磁环组间位置偏差在3个坐标轴方向上的闭式解。仿真结果证明了校正方法的有效性。     

基于辅助阵元的十字阵阵元位置误差校正方法

文中对基于辅助阵元法的十字阵阵元位置误差校正方法进行了深入研究,在详细分析十字阵阵列模型和阵元位置误差模型的基础上,提出将辅助阵元法用于解决十字阵的阵元位置误差校正问题.仿真结果表明,辅助阵元法可以很好地解决十字阵的阵元位置误差校正问题,且计算量小、估计精度高.     

智能天线阵列误差校正算法的实验验证

阵列误差的校正是智能天线技术实用化的关键所在。对各种阵列误差进行了深入分析并建立了数学模型。阵列误差可以用一个误差矩阵来表征,通过对误差矩阵的估计,能够恢复理想的阵列流型。实验结果表明,这种阵列误差校正方法能够有效减小各阵元通道之间的差异,改善了系统的性能。     

一种智能天线通道失配的校正技术

通道之间幅相特性的不一致性(通道失配)严重影响着智能天线的性能,而通道均衡器是补偿通道失配的一种方法.如果不剔除因均衡而注入的信号,则它将严重影响用户的检测性能.本文在现有方法的基础上提出了一种新的校正方法,该方法利用自适应干扰抑制的原理抑制了注入信号,从而检测性能大大提高.最后,基于仿真实验的结果,讨论了均衡器及干扰抑制的性能与一些主要参数的关系.     

埋入式无线MEMS 应变片系数的标定

本文研究了一种埋入式MEMS（微电子机械系统）无线应变片性能的实验标定方法，通过引入一个当量应变片，遵照标准应变片的标定规定，本文设计了实用有效的实际标定步骤，分别对标准应变片和MEMS试样进行完全相同的拉伸实验，从而得到埋入MEMS应变片的应变片系数（灵敏度）为13，同时获得在实验试样的制作条件下，测量应变与实际应变之比为2。