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智能傳感器與傳感器系統(編輯修改稿)

2026-05-30 13:50 本頁面

　

【文章內容簡介】三大特點。 46 生物識別系統的組成如圖 14所示。圖 14 生物識別系統的組成 47 ● 指紋具有惟一性（隨身攜帶、無法復制、人人不同、指指相異）。 ●根據指紋學理論，將兩個指紋分別匹配上 12個特征時的相同幾率僅為 1/1050。因此，至今找不出兩個指紋完全相同的人， ●即使相貌酷似的孿生兄弟姐妹，或同一個人的十指之間，指紋也存在明顯差異。 ●指紋的這一特點，為身份鑒定提供了客觀依據。 48 指紋圖像的獲取取像設備主要有以下 4種類型： ▲ 光學取像設備（例如微型三棱鏡矩陣） ▲ 壓電式指紋傳感器 ▲ 半導體指紋傳感器 ▲ 超聲波指紋掃描儀。 49 指紋的基本紋路圖案：基本紋路圖案有環形、弓形和螺旋形，如圖 15所示。其他指紋圖案都是基于這三種基本圖案衍生而成的。（ a）環型；（ b）弓型；（ c）螺旋型圖 15 3種基本紋路圖案 50 指紋識別過程：指紋采樣 → 指紋圖像預處理 → 二值化處理 → 細化，紋路提取 → 細節特征提取 → 指紋匹配（即指紋庫的查對）。如圖 16所示。圖 16 指紋識別過程 51 半導體指紋傳感器半導體指紋傳感器亦稱單片集成指紋傳感器或CMOS固態指紋傳感器，它是在 20世紀 90年代末問世的。指紋傳感器，可廣泛用于便攜式指紋識別儀，網絡、數據庫及工作站的保護裝置，自動柜員機（ATM）、智能卡、手機、計算機、門禁系統等身份識別器，還可構成賓館、家庭的門鎖識別系統。 52 （ 1）溫差感應式指紋傳感器它是基于溫度感應的原理而制成的，每個像素都相當于一個微型化的電荷傳感器，用來感應手指與芯片映像區域之間某點的溫度差，產生一個代表圖像信息的電信號。典型產品：美國 Atmel公司的 FCD4B14 。可在（時間一長，手指和芯片就處于相同的溫度了）。 53 FCD4B14的外形、引腳和安裝圖分別如圖 1 圖 1圖 19所示。（ a） DIP－ 20陶瓷封裝；（ b） COB封裝圖 17 FCD4B14的外形圖 54 （ a）表面傾斜式；（ b）將傳感器裝在靠邊緣處圖 18 FCD4B14的安裝圖 55 FCD4B14型指紋傳感器的內部電路框圖如圖 18所示。圖 19 FCD4B14的內部電路框圖 56 傳感器共有 8行 280列，包含 8 280＝ 2240個像素，另有一個虛列。基本工作原理：行、列掃描 → 指紋的模擬圖像 → 經過兩個 ADC轉換成數字圖像 → 通過 8位鎖存器輸出到微處理器或計算機中。 57 （ 2）電容感應式指紋傳感器由電容陣列構成內部包含 9萬只微型化電容器基本工作原理：當用戶將手指放在正面時，皮膚就組成了電容陣列的一個極板，電容陣列的背面是絕緣極板。由于不同區域指紋的脊和谷之間的距離也不相等，使每個單元的電容量隨之而變，由此可獲得指紋圖像。 58 典型產品：美國 Veridi公司 FPS100 FPS100的外形以及由它構成的指紋識別系統輸入設備如圖 20所示，輸入設備與計算機相連。（ a） FPS100的外形；（ b）指紋識別系統的輸入設備圖 20 FPS100的外形以及指紋識別系統的輸入設備 59 美國 Veridi公司： ● 圖像搜索技術（ ImageSeekTM） ● 高速圖像傳輸技術 ● 手指自動檢測技術。 60 FPS100的內部框圖如圖 21所示。圖 21 FPS100的內部框圖 61 超小型化、微功耗智能傳感器正朝著短、小、輕、薄的方向發展，以滿足航空、航天及國防尖端技術領域的急需，并且為開發便攜式、袖珍式檢測系統創造了有利條件。 62 ADXRS300型單片偏航角速度陀螺儀集成電路基于“音叉陀螺儀”（ tuning fork gyro）的原理，采用表面顯微機械加工工藝和 Bi－ CMOS半導體工藝而制成的。 63 基本工作原理：在科里奧利力的作用下，角速度傳感器的轉動方向不變，而旋轉方向可以是順時針，也可以是逆時針，由轉動物體而定。 ADXRS300通過電容對偏航角速度進行采樣，再依次經過能產生180176。相移的 π型解調器、低通濾波器和輸出放大器對信號進行調理，最終獲得與 Z軸方向的角速度成正比的電壓信號。 64 其工作原理示意圖如圖 22所示。圖 22 角速度傳感器工作原理示意圖 65 ADXRS300的內部電路框圖如圖 23所示。圖 23 ADXRS300的內部電路框圖 66 由陀螺制成的角速度計主要用于慣性導航，通信天線的定向。由美國Systron公司生產的 QRS11－ 00010－ 20型角

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