智能傳感器與傳感器系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-05-30 13:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 三大特點(diǎn)。 46 生物識別系統(tǒng) 的組成如圖 14所示 。 圖 14 生物識別系統(tǒng)的組成 47 ● 指紋具有惟一性（ 隨身攜帶、無法復(fù)制、人人不同、指指相異 ）。 ●根據(jù)指紋學(xué)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(diǎn)，為身份鑒定提供了客觀依據(jù)。 48 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。 49 指紋的基本紋路圖案：基本紋路圖案有 環(huán)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(huán)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(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 （ 即指紋庫的查對 ） 。 如圖 16所示 。 圖 16 指紋識別過程 51 半導(dǎo)體指紋傳感器 半導(dǎo)體指紋傳感器亦稱 單片集成指紋傳感器 或CMOS固態(tài)指紋傳感器 ， 它是在 20世紀(jì) 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(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫及工作站的保護(hù)裝置，自動柜員機(jī)（ATM）、智能卡、手機(jī)、計算機(jī)、門禁系統(tǒng)等身份識別器，還可構(gòu)成賓館、家庭的門鎖識別系統(tǒng)。 52 （ 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 ， 每個像素都相當(dāng)于一個微型化的電荷傳感器 ， 用來感應(yīng)手指與芯片映像區(qū)域之間某點(diǎn)的 溫度差 ， 產(chǎn)生一個代表圖像信息的電信號 。 典型產(chǎn)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(nèi)部電路框圖如圖 18所示 。 圖 19 FCD4B14的內(nèi)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(jīng)過兩個 ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像 → 通過 8位鎖存器輸出到微處理器或計算機(jī)中。 57 （ 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，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(qū)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(chǎn)品：美國 Veridi公司 FPS100 FPS100的外形以及由它構(gòu)成的指紋識別系統(tǒng)輸入設(shè)備如圖 20所示 ， 輸入設(shè)備與計算機(jī)相連 。 （ a） FPS100的外形；（ b）指紋識別系統(tǒng)的輸入設(shè)備 圖 20 FPS100的外形以及指紋識別系統(tǒng)的輸入設(shè)備 59 美國 Veridi公司： ● 圖像搜索技術(shù) （ ImageSeekTM） ● 高速圖像傳輸技術(shù) ● 手指自動檢測技術(shù) 。 60 FPS100的內(nèi)部框圖如圖 21所示 。 圖 21 FPS100的內(nèi)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(fā)展，以滿足航空、航天及國防尖端技術(shù)領(lǐng)域的急需，并且為開發(fā)便攜式、袖珍式檢測系統(tǒng)創(chuàng)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(jī)械加工工藝和 Bi－ CMOS半導(dǎo)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(zhuǎn)動方向不變，而旋轉(zhuǎn)方向可以是順時針，也可以是逆時針，由轉(zhuǎn)動物體而定。 ADXRS300通過電容對偏航角速度進(jìn)行采樣 ，再依次經(jīng)過能產(chǎn)生180176。 相移的 π型解調(diào)器、低通濾波器和輸出放大器對信號進(jìn)行調(diào)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(nèi)部電路框圖如圖 23所示 。 圖 23 ADXRS300的內(nèi)部電路框圖 66 由陀螺制成的角速度計主要用于慣性導(dǎo)航，通信天線的定向。由美國Systron公司生產(chǎn)的 QRS11－ 00010－ 20型角
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