测控系统概念
测控系统
测控系统从它诞生到现在大致已经历过了四个阶段：即由气动到电动的集中控制式系统，集散式（DCS）控制系统，最前沿的是包括FCS 的网络集成全分布式系统。
因为试验场的试验项目种类繁多，测试设备多种多样，采用的总线、接口标准也各不相同，必须合理的将这些设备通过网络的形式组织起来，形成可靠、实用的适合于试验场应用的测试网络。
网络化测控系统结构属于网络应用体系结构的范畴。
而以OSI七层模型框架为代表的网络通信体系结构，主要只反映了网络通信方面的结构恃性，并没有充分反映出含计算机的测控网络系统中，综合信息采集、处理、存储、传输和控制的重要特征，更难以反映网络应用系统的结构特征。
网络应用体系结构就是研究包括基本网络系统和应用软件在内的网络应用系统的体系结构，它应把传统的网络通信体系结构内容(OSI七层模型)与应用软件及其运行环境要素的体系结构内容(如测控系统)结合在一起，形成一个统一的计算机网络应用系统的抽象结构模型，它可以更本质地反映该系统综合信息采集、处理、存储、传输和控制的结构特征。
根据以上分析，网络化测控系统的抽象结构框架可如图1-1所示。
图1-1 网络化测控系统的抽象结构框架该模型明确反映出系统中各重子系统之间的基本接口关系不依赖子系统内部的具体结构和特性，实现了接口标准化、通用化，以提高系统的开放性。
因为开放电子系统体系结构使用的是标准的系统接口，允许设计者使用最新的、性能最好的电子器件、通用电子模块和计算子系统，这样可以确保测试系统的性能处于领先地位。
随着测控技术、计算机技术、网络技术以及各种高科技在测控系统中的发展，测控系统的基本结构也逐步由集中控制式经历了集散控制式发展到网络分布式系统。
下面简单介绍一下几种控制系统的大致情况。
一、集中控制式测控系统其体系结构的特点概括为：①统一集中控制；②一对一物理联接；③功能单一、结构复杂、可以升级扩展；④系统高效，可以对全局进行优化。
二、集散控制式测控系统集散控制式测控系统, 以控制站的直接数字控制ＤＤＣ对现场的分散被控对象进行实时分散控制，而以操作站的中央管理计算机进行集中操作、显示、报警、优化控制功能等，随着计算机可靠性的提高，价格的大幅度下降，出现了数字调节器、右编程控制器（PLC）以及由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的集散控制系统。
测控系统
2010年
第一章 概述
• 就技术而言： 测控系统是传感器技术、通信技术、计算机技术、控制技术、 计算机网络技术等信息技术的综合；
• 就其应用而言： 广泛应用于国民经济的各个领域，如化工、冶金、纺织、能源、 交通、电力，城市公共事业的自来水、供热、排水、医疗， 在科学研究、国防建设和空间技术中的应用更是屡见不鲜。
放大器是任何一台现代测量仪器不可缺少的基本电路。越灵 敏的仪器，越需要高增益高性能的放大器。根据实际仪器的 功能和要求的不同，对放大器也有这样或那样的性能要求， 如增益的高低，频带的宽窄，输入阻抗的高低等等。实际上， 放大器的参数远不止这些，还有许许多多的参数来表征放大 器，如非线性放大器，程控放大器，差动放大器，微功耗放 大器，轨—轨放大器……所以，放大器的种类举不胜举。往 常，通用运算放大器是设计工程师们的“万金油”。不管什 么样的放大器都用通用运算放大器来设计。虽然有的运算放 大器在某个或某些参数上具有突出的特性，比较适合于某些 应用场合。但可以说，最适合应用于某种场合的放大器一般 都不是采用通用运算放大器所构成的放大器，而是采用某些 有特色的运算放大器或专门设计的放大器芯片
●第三代就是智能式仪器仪表：计算机置于仪器中
●第四代为虚拟仪器：仪器仪表置于计算机中
以计算机为核心
• 门捷列夫：“科学是从测量开始的”
• 钱学森：“新技术革命的关键技术是信息技术。 信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三 部分组成。测量技术是关键和基础”
数据采集技术
数据采集系统的组成结构
传感器
★时间频率：各种计时仪器与钟表、铯原子钟、时间频率测 量仪等
★电磁量：交、直流电流表、电压表、功率表、RLC测量仪、 静电仪、磁参数测量仪等
测控系统
3.3 测控系统3.3.1 测控系统概述车辆制动性能检测系统由变频电力驱动、机械传动和转速控制和制动检测四大部份组成。
测控系统是实现制动性能检测的核心，其测量和控制的精确与否直接决定测试结果的好坏；测控系统要求要能准确测得左右两车轮的制动距离，同时要对电机的启停和转速进行控制。
测控系统由硬件和软件构成。
硬件设备主要有计算机、数据采集卡、圆编码器、串口转换器等。
软件则是指实现测控的相关控制算法、程序等。
3.3.2 测控原理测控系统检测原理图如图(3-1)所示。
测控过程主要包括转速调控和制动性能检测两个过程。
图(3-1)卡丁车制动性能检测系统原理图3.2.2.1 转速调控过程在实际行驶过程中，两车轮的转速总是相等的，如果两车轮在制动过程开始前未达到相同的转速，则无法实现对车辆真实路况条件下行车状态的模拟，随后进行的车轮制动距离差的计算也是无意义的。
因此，在车辆制动过程开始前，必须对两车轮的转速进行调节。
调节的目的是使左右两轮的转速一致且稳定在测试车速，为制动检测创造模拟路况。
3.2.2.2 制动性能检测过程制动时，按规定踏制动踏板。
车轮制动后，滚筒在惯性作用下继续转动，圆编码器将滚筒转动圈数记录下来，即相当于记录了车轮的制动距离。
两轮制动距离的差则对应表现出车辆制动跑偏量。
制动初速度，制动减速度、制动距离等重要数据以及这些参数相对于制动时间等参数的完整变化曲线都可由测控软件方便、直观地显示并且被自动存储记录下来。
3.3.3 测控系统硬件平台3.3.3.1 测控系统硬件平台概述该测控系统中使用的硬件主要有(不包括机械部分)计算机、圆编码器、数据采集卡、变频器、串口转换器等。
硬件平台构成如图(3-2)所示。
其中变频器控制电机带动滚筒旋转，圆编码器在滚筒转动时输出脉冲信号，数据采集卡采集脉冲，在转速调整阶段，供计算机计算车轮转速；在制动性能检测阶段，供计算机进行制动距离计算。
串口转换器将RS232信号转换为变频器需要的RS485信号，建立计算机与变频器间的串口通信。
测控系统 (3)
测控系统介绍测控系统是指一种利用各种传感器、仪器和控制装置进行实时监测、测量、控制和管理的系统。
它可以应用于各种领域，如工业生产、实验室研究、环境监测等。
测控系统不仅可以提供数据采集和实时监控功能，还可以实现自动化控制和远程管理，为生产和研究提供了更高的效率和便利。
测控系统的组成测控系统一般由传感器、信号传输、数据处理和控制装置等组成。
1. 传感器传感器是测控系统中的关键组件之一，其作用是将被测量转化为电信号，并将其送入测量仪器或控制器。
传感器的选择应根据被测量的属性和环境条件来确定，常见的传感器有温度传感器、压力传感器、湿度传感器等。
2. 信号传输信号传输是指将传感器采集的电信号传输到数据处理单元或控制装置的过程。
根据传输距离和传输速率的不同，信号传输可以采用有线传输或无线传输方式。
有线传输包括常见的串口、以太网和CAN总线等，无线传输包括蓝牙、Wi-Fi和LoRa等。
3. 数据处理数据处理是测控系统中的核心环节，它负责对采集到的信号进行数字化、滤波、放大等处理，以得到准确的测量结果。
数据处理还可以包括数据压缩、数据存储和数据分析等功能，并通过人机界面展示给用户。
4. 控制装置控制装置是测控系统的控制中心，它接收数据处理单元处理后的信号，并根据一定的算法和逻辑进行控制操作。
控制装置可以是嵌入式控制器、PLC、工控机等，根据具体的应用场景和要求来选择。
测控系统的应用测控系统广泛应用于各个领域，如工业生产、实验室研究、环境监测、医疗设备等。
1. 工业生产在工业生产中，测控系统可以用于生产过程的监测和控制。
通过实时采集机器的参数，如温度、压力、流量等，可以实现对生产过程的精确控制和故障检测。
测控系统还可以实现生产数据的记录和分析，为生产过程的改进提供可靠数据支持。
2. 实验室研究在科学研究和实验室环境中，测控系统可以帮助研究人员采集实验数据并对其进行分析。
通过测量和控制实验条件，可以提高实验的准确性和可重复性。
测控系统的地位与作用
第一章绪论1.1 测控系统的地位与作用一、测控系统的地位“测量”和“控制”是人类认识世界和改造世界两项基本任务，而测控仪器或系统则是人类实现这两项任务工具和手段。
二、测控系统的作用1、科学的发展、突破往往是以检测仪器和技术方法上的突破为先导的。
在诺贝尔物理和化学奖中大约有1/4是属于测试方法和仪器创新。
2、测控仪器或系统在工作生产中起着把关者和指导者的作用，广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、电子、轻工、纺织等行业。
3、仪器与测试技术已是当代促进生产的一个主流环节。
90年代初美国仪器仪表工业总产值只占工业总产值的4%，但它对国民经济的影响达到66%。
4、仪器仪表对国民经济有巨大的“倍增器”和拉动作用。
是改造传统工业必备的手段，也是产品具备竞争能力、进入市场经济必由之路。
5、仪器在产品质量评估及计算等有关国家法制实施中起着技术监督的“物质法官”的作用。
6、在国防建设中，军工产品的仪器仪表就是军事战斗力的重要组成部分。
7、现代仪器已逐渐走进千家万户，与人们的健康、日常生活、工作和娱乐活动休戚相关。
8、当今信息化时代，仪器的作用主要是获取信息，作为智能行动的依据。
仪器是一种信息的工具，起着不可或缺的信息源的作用。
仪器工业是信息工业的重要组成部分。
钱学森院士说：“新技术革命的关键技术是信息技术。
信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。
测量技术则是关键和基础”。
1.2测控系统微机化的重要意义一、测控仪表或系统的发展历史二、测控系统微机化的优点计算机技术的引入，可为测控系统，带来一些新特点和新功能：(1)自动对零功能(2)量程自动切换功能(3)多点快速测控功能(4)数字滤波功能(5)自动修正误差功能(6)数据处理功能(7)复杂控制功能(8)多媒体功能(9)通信或网络功能(10)自我诊断功能1.3微机化测控系统的类型和组成1.3.1微机化检测系统微机化检测系统是以微机为核心，单纯以“检测”为目的系统。
测控系统原理与设计
3.4.2 51单片机 用于频率测量
3.4 脉冲信号的采集
3.4.4 V/F转换
3.5.1 开关量输入信号的调 理
3.5.3 开关量输入信号与光 耦的连接
3.5.5 数字量输入信号的采 集
3 检测信号采集技术
3.5 开关量信号的采集
3.5.2 光电耦合器
3.5.4 开关量输入信号与 CPU的连接
3.6.1 VI的 结构
B
4.3.3 调制解调器集 成电路
C
4.3 数字信号的频带传输
4.4.1 发射电路
4.4.3 采用CC2400的收发 器电路
4.4.5 蓝牙技木
4 数据通信技术
4.4 数字信号的无线传输
4.4.2 接收电路
4.4.4 采用nRF24E2的发射 电路
4.4.6 实现远程数据无线通 信的一种方案
05
测控系统原理与设计
演讲人
2 0 11 - 11 - 11
01
1 概述
1 概述
01
02
03
04
1.1 测控系 统的分类与 组成
1.2 智能测 控系统
1.3 嵌入式 系统
习题与思考 题
1.1.1 测控系统的分类
1.1.3 测控系统的基本概念
1.1.5 测控系统的建模
1 概述
1.1 测控系统的分类与组成
1.1.2 测控系统的组成
1.1.4 测控系统的性能指标
1.1.6 测控技术的发展
1 概述
1.1 测控系统的分类与组成
1.1.7 控制策略与算法的发展
1 概述
1.2.1 智能测控 系统的概念
1.2.3 智能测控系统 的主要功能特征
测控系统原理及设计概论
西安卫星 测控中心
测控系统原理及设计概论
中国于2000年10月开始发射“ 北斗”定位卫星，可提供高精度的 定位、测速和授时服务，中国计划 在2015年形成覆盖全球的卫星导航 定位系统。
测控仪器和测控系统是检测技术的具体实 现 ，是获取信息的工具。
测控系统原理及设计概论
1.2 测控技术的发展
传统的测量仪器仪表用以测量、观察、监视 、验证、记录各种物理量、物质成分、物性参数 等。如压力表、测长仪、显微镜等。
随着工业的发展，测量和分析、计算、控制 常常融为一体。因此，现代仪器仪表还包括计算 、分析、控制、报警、信号传递和数据处理等功 能。
计算机测控系统
测控系统原理及设计概论
第1章 计算机测控系统概述
测控系统原理及设计概论
1.2 测控技术与仪器专业的定位
测控技术与仪器专业是多个仪器仪表类专业 合并而成的大专业，“测控技术与仪器”是指对 信息进行采集、测量、存贮、传输、处理和控制 的手段与设备。包含测量技术、控制技术和实现 这些技术的仪器仪表及系统。其内涵如所示。
测控系统原理及设计概论
课程名称
电路
模拟电子技术（I）
数字电子技术
微机原理与接口技术
自动控制原理
单片机原理与应用
可编程逻辑器件原理与设计
传感器原理
数字化测试技术
传感器技术课设
可编程逻辑器件课设
单片机技术课设
测控系统原理及设计概论
学分 5
3.5 3.5 3.5
4 4 3 4 4 1 1 1
本课程是测控专业的专业课，本课程 以 模拟电路、数字电路、传感器技术和微机 技术为前提，不同于先修课程，本课程主 要学习如何将各个功能模块组装起来构成 一个完整的测控系统，换言之，先修课程 是从微观上学习各模块自身的原理及构成， 而测控系统这门课程是从宏观上学习各个 模块之间的连接及影响，学习如何将各个 功能模块组合起来实现测试和控制的功能。
测控系统培训课程设计
测控系统培训课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解测控系统的基本原理，掌握测控系统各组成部分的功能及相互关系。
2. 掌握测控系统常用的传感器及其工作原理，了解其在实际应用中的选型方法。
3. 学会分析测控系统的性能指标，了解影响系统性能的因素。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的测控系统，并进行仿真实验。
2. 掌握测控系统调试与故障排除的基本方法，具备实际操作能力。
3. 能够使用相关软件对测控系统进行数据采集、处理和分析，提高实际应用能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对测控技术浓厚的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 增强学生的团队合作意识，培养其在实际工程项目中与他人协同工作的能力。
3. 引导学生关注测控技术在国家经济建设和国防事业中的应用，培养其社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点：学生具备一定的物理、数学和电子基础知识，对测控技术有一定了解，但实际操作能力较弱。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动思考，培养其解决问题的能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使其成为具有社会责任感和使命感的优秀人才。
通过分解课程目标为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 测控系统概述：介绍测控系统的基本概念、发展历程、应用领域，使学生了解测控技术的重要性。
教材章节：第一章 测控系统概述内容：测控系统基本概念、发展历程、应用领域。
2. 测控系统硬件组成：讲解传感器、执行器、信号调理电路等硬件组成部分，使学生掌握各部分功能及选型方法。
教材章节：第二章 测控系统硬件组成内容：传感器、执行器、信号调理电路、数据采集卡。
3. 测控系统软件设计：介绍测控系统软件设计方法，包括数据采集、处理、分析等，提高学生的实际应用能力。
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第一章1.1测控系统的概念测控系统是现代检测技术与现代控制技术发展的必然和现实的需要，是以检测为基础，以传输途径，以处理为手段，以控制为目的的闭环系统。
测控系统的基本构成由四个部分构成：传感检测部分：感知信息（传感技术、检测技术）信息处理部分：处理信息（人工智能、模式识别）信息传输部分：传输信息（有线、无线通信及网络技术）信息控制部分：控制信息（现代控制技术）1.3测控系统的基本特点❖设备软件化：简化硬件、缩小体积、降低功耗、提高可靠性。
❖过程智能化：以计算技术和人工智能为核心。
❖高度灵活性：实现组态化、标准化、分布式。
❖高度实时性：采集、传输、处理、控制高速化。
❖高度可视性：图形编程、三维技术、虚拟现实。
❖测控一体化：测量、控制、管理。
二、测控系统的分类和组成（ppt图10页）1.检测系统又称数据采集系统。
以通用计算或嵌入式计算系统为核心，单纯实现系统信号的检测、处理、记录和显示为目的的系统。
2.控制系统以通用计算机或嵌入式计算系统为核心，单纯以实现控制为目的的系统。
3. 测控系统以通用计算机或嵌入式计算机系统为核心，以实现检测、传输、处理和控制为目的的系统4. 局域分布式测控系统以通用计算机和网络为核心，以实现对分布在局部区域内的多个系统的检测、传输、处理和控制为目的的系统5. 广域分布式测控系统以通用计算机和网络为核心，以实现对分布在大范区域内的多个系统的检测、传输、处理和控制为目的的系统四、测控技术的发展方向◆微型化：向微机电系统方向发展◆网络化：向无线网、自组织网、物联网、泛在网方向发展◆智能化：向人工智能化方向发展◆虚拟化：向虚拟现实方向发展测控系统的网络化（1）有线测控网络工业总线、局域网络、广域网（2）无线测控网络ADhoc自组织网络、传感网（3）混合测控网络物联网、泛在网第二章MEMS器件的封装要求(1)封装应对传感器芯片提供一个或多个环境通路(接口)；(2)封装给传感器带来的应力要尽可能的小；(3)封装与封装材料不应对应用环境造成不良影响；(4)封装应保护传感器及其电子器件免遭不利环境的影响；(5)封装必须提供与外界的通道。
MEMS的研究领域概括起来，MEMS研究可以分为理论基础、技术基础（有内容）以及应用领域3个主要组成部分。
应用领域微传感器、微致动器是构成微机电系统的基础。
1微传感器微传感器是MEMS最重要的组成部分。
2.微致动器电子式能量转换器之一，其功能是将电能转换成物理量。
微致动器主要种类有:微机电、微开关、微谐振器、微阀门和微泵等。
微执行器的驱动力主要有静电、压力、电磁和热。
2.1.4MEMS的设计技术微机电系统的设计加工与传统的设计加工不同，传统的设计加工思路是从零件到装配最后到系统，是自下而上的方法；微机电系统是采用微电子和微机械加工技术将所有的零件、电路和系统在通盘考虑下几乎同时制造出来，零件和系统是紧密结合在一起的，是一种自上而下的方法。
微系统的设计技术主要是设计方法的研究，其中计算机辅助设计（CAD）是微系统设计的主要工具。
MEMS的测量技术涉及几何量、力学量、电磁量、光学量和声学量的检测。
1. MEMS用材料性能测试；包括MEMS用结构与功能材料性能的测试，应研究的方向包括：评估方法怀标准，功能材料专项性能测试技术，关键功能材料性能测试仪器与手段。
2.MEMS产品加工过程参数测试；包括相关的电路测试技术研究，三维结构形貌与尺寸测试技术，微观机械特性测试技术，表面膜结构与性能测试技术。
3.MEMS芯片基本功能测试。
包括芯片级微机械动态船尾测试技术、微机械光学测试技术、微机械力学特性测试技术、微机械结构分析技术等专用测试技术。
MEMS的加工（及后面思考题）制作MEMS的技术主要有三种。
第一种是以日本为代表的利用传统机械加工手段，即利用大机器制造出小机器，再利用小机器制造出微机器的方法；第二种是以美国为代表的利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料进行加工，形成硅基MEMS器件；第三种是以德国为代表的LIGA(LIGA是德文Lithograpie－光刻、Galvanoformung－电铸和Abformung－塑铸三个词的缩写)技术，它是利用X射线光刻技术，通过电铸成型和铸塑形成深层微结构的方法。
第二种方法与传统IC工艺兼容，可以实现微机械和微电子的系统集成，而且该方法适合于批量生产，已经成为目前MEMS的主流技术。
由于利用LIGA 技术可以加工各种金属、塑料和陶瓷等材料，而且利用该技术可以得到高深宽比的精细结构，它的加工深度可以达到几百微米，因此LIGA技术也是一种比较重要的MEMS加工技术。
2.1.9 MEMS发展的趋势(1) 研究方向多样化(2) 加工工艺多样化(3) 系统单片集成化(4) MEMS器件芯片制造与封装统一考虑MEMS器件与集成电路芯片的主要不同在于，MEMS器件芯片一般都有活动部件，比较脆弱，在封装前不利于运输。
（5）普通商业应用低性能MEMS器件与高性能特殊用途如航空、航天、军事用MEMS器件并存思考题1.简述MEMS的含义与特征。
MEMS的含义微型机械（Micro machine,日本惯用词）或称微型机电系统（Micro Electro-Mechanical Systems,美国惯用词）或微型系统（Micro systems,欧洲惯用词）。
MEMS是Micro Electro Mechanical Systems的缩写。
即微机电系统,它是在微电子技术的基础上发展起来的，融合了硅微加工、LIGA技术和精密机械加工等多种微加工技术，并应用现代信息技术构成的微型系统。
它包括感知和控制外界信息(力、热、光、生、磁、化等)的传感器和执行器，以及进行信号处理和控制的电路。
它是指可以批量制作的集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理其特征尺寸范围为1nm～10mm.加在MEMS 中: 微传感器是将外部的力、热、声、光、化学等信息转化为电信号,并传给处理电路;处理电路对信号进行放大、转换、计算等处理,并对微执行器发出指令;微执行器根据指令对外部发生动作。
MEMS的特征MEMS的制作主要基于两大技术：IC技术和微机械加工技术。
与传统的微电子和机械加工技术相比，MEMS技术具有以下几个显著的特点：（1）微型化MEMS技术已经达到微米乃至亚微米量级，利用MEMS技术制作的器件具有体积小、耗能低、惯性小、频率高、响应时间短等特点，可携带性得以提高。
（2）集成化微型化利于集成化，把不同功能、不同敏感方向和制动方向的传感器、执行器集成于一体，形成传感器阵列，甚至可以与IC 一起集成为更复杂的微系统。
（3）以硅为基本材料主要有晶体硅和氮化硅等。
力学特性良好，具有高灵敏性，强度、硬度和弹性模量与铁相当，密度同铝，仅为钢的三分之一，热传导率接近铜和钨。
（4）生产成本低在一个硅片上可同时制作出成千上万的微型部件或MEMS，制作成本大幅度下降，有利于批量生产。
2.MEMS加工和封装的方法主要有哪几种？MEMS加工技术MEMS与微电子系统比较，区别在于其包含有微传感器、微执行器、微作用器、微机械器件等的子系统，相对静态微器件的系统而言，MEMS的加工技术难度要高。
是在硅平面技术的基础上发展起来的，虽然历史不长，但发展很快，已成为当今最重要的新技术之一。
从目前应用来看，其加工技术主要可分为硅基微机械加工技术和非硅基微机械加工技术。
1硅基微机械加工技术目前正在使用的硅基微机械加工技术有三种：体硅体微机械加工、表面微机械加工、复合微机械加工。
2.LIGA加工技术最大优势(1)深宽比大，准确度高。
(2)用材广泛(3)由于采用微复制技术，可降低成本，进行批量生产。
3.激光微机械加工技术激光微机械加工技术具有工艺简单、成本低等优点，它代表未来ME．MS加工技术发展的方向。
3.紫外线厚胶腐蚀技术；4..深等离子体腐蚀技术MEMS封装特点虽然MEMS封装的基本技术都是和微电子封装密切相关的，但是由于MEMS 使用的广泛性，特殊性和复杂性，它的封装形状和微电子封装有着很大的差别。
对于微电子来说，封装的功能是对芯片和引线等内部结构提供支持和保护，使之不受外部环境的干扰和腐蚀破坏；而对于MEMS封装来说，除了要具备以上功能以外，更重要的是MEMS器件要和测试环境之间形成一个接触界面而获取非电信号，有承受各方面环境影响的能力MEMS封装方法（有图）(1)晶片级封装方法(2)单芯片封装方法①倒装片封装倒装片封装是指通过芯片和衬底之间的电气连接，可以直接把裸片和衬底封装在一起②微球栅陈列(ILBGA)球栅陈列封装是利用球状焊盘作为连接点进行表面安装的芯片封装技术。
(3)多芯片模块与微系统封装方法第三章所谓无线网络，就是利用无线电波作为信息传输的媒介构成的无线局域网（WLAN），什么是传感器网络⏹WSN-Wireless Sensor Networks⏹基础⏹微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术⏹解释1⏹由部署在观测环境附近的大量的微型廉价低功耗的传感器节点组成，通过无线通信方式形成一个多跳的无线网络系统。
⏹解释2：⏹传感器网络是由一组传感器以特定方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布給观察者。
⏹传感器网络的三个基本要素：⏹传感器，感知对象，观察者⏹传感器网络的基本功能⏹协作地感知、采集、处理和发布感知信息传统感知方法•传感器接近感知对象•传感器仅产生数据流•传感器无计算能力•无传感器间通信能力现代感知方法•传感器网络覆盖感知对象区域•每个传感器完成其临近感知对象的观测•多传感器协同完成感知区域的大观测任务•使用多跳路由算法向用户报告观测结传感器网络的网络结构⏹sink -汇聚点⏹sensor node -传感器节点⏹sensor field -监测区域⏹传感器节点➢功能：采集、处理、控制和通信等➢网络功能：兼顾节点和路由器➢资源受限：存储、计算、通信、能量⏹Sink节点➢功能：连接传感器网络与Internet等外部网络，实现两种协议栈之间的通信协议转换，发布管理节点的监测任务，转发收集到的数据。
➢特点：连续供电、功能强、数量少等现代微型传感器•感知能力＋计算能力＋通信能力•体积小•能耗小传感器节点⏹传感器模块：信息采集、数据转换⏹处理器模块：控制、数据处理、网络协议⏹无线通讯模块：无线通信，交换控制信息和收发采集数据⏹能量供应模块：提供能量传感器网络的特点⏹大规模网络：地理区域大；部署密集⏹提高信噪比；提高监测精度；增强容错性；减少盲区⏹自组织网络：不确定性；拓扑结构变化⏹资源受限：计算、存储、通讯、能量⏹动态拓扑：节点故障；通讯故障；移动性；节点加入⏹可靠网络：适应环境条件；鲁棒性、容错性⏹应用相关：没有统一的通信协议平台⏹以数据为中心传感器节点的限制⏹电源能量有限⏹通信能力有限⏹计算和存储能力有限传感器网络概述－与ad hoc的不同（图可能选择）WSN➢结点数量更为庞大➢多数节点为静止➢节点分布更为密集➢能量约束➢结点更容易出错➢拓扑结构变化频繁Ad hoc✓几十至上百个节点✓局域网✓节点全移动✓结构变化（移动）✓能量可连续提供✓点到点通信通信能力有限（1到10）✓节点带宽窄，而且经常变化✓节点通信覆盖范围只有几十到几百米，而且经常变化多源、多跳是主要通信方式⏹多个传感器节点向一个目标传送信息⏹一次多源信息传输需要多条由多个传感器节点组成的路径节点移动、断接频繁⏹在移动网络中，节点移动频繁⏹节点间通信的断接频繁，导致通信失败.⏹经常受到高山、建筑物、障碍物等地势地貌以及风雨雷电等自然环境的影响, 因此传感器可能会长时间脱离网络, 离线工作电源能量有限⏹传感器的电源能量极其有限⏹由于电源能量的原因经常失效或废弃⏹电源能量约束是传感器网络应用的障碍⏹现有电源部件不能满足传感器网络的需要⏹传感器传输信息比执行计算更消耗电能⏹传感器传输1位信息需要的电能足以执行3000条计算指令计算能力有限⏹传感器网络中传感器通常都具有嵌入式处理器和存储器，具有计算能力⏹但是，处理器性能、存储器容量和能源都很有限，导致传感器的计算能力十分有限传感器数量大、分布范围广⏹传感器网络中传感器节点密集，数量巨大，可能达到几百、几千万，甚至更多⏹传感器网络可以分布在很大区域，也可以分布在险恶环境下⏹传感器数量大、分布广的特点使得网络的维护十分困难甚至不可维护大规模分布式触发器⏹很多传感器网络需要对感知对象进行控制（如温度控制）⏹传感器需要配备回控装置和控制软件⏹我们称回控装置和控制软件为触发器感知数据流无限⏹传感器网络每个传感器都产生无限的流式数据，并具有实时性⏹每个传感器仅具有有限的存储器和计算资源，难以处理巨大的实时数据流以数据为中心传感器网络不是通常的网络用户感兴趣的是数据而不是网络和传感器硬件传感器网络不是以地址为中心的传感器网络的协议栈（1）⏹能源管理平台：管理传感器节点如何使用能量；⏹移动管理平台：检测和注册传感器节点的移动，维护到汇聚点的路由，使得传感器节点能够跟踪它的邻居；⏹任务管理平台：在一个给定的区域内平衡和调度监测任务传感器网络物理层（1）⏹传输媒体⏹建议采用ISM （工业、科学和医学）频段⏹短距离的无线低功率通信最适合传感器网络⏹红外⏹不需要许可证，抗干扰⏹要求收发双方在视线之内⏹光⏹不排除用光作为通信媒体传感器网络物理层（2）⏹频率选择，载频发生，信号检测，调制，数据加密⏹信号传播⏹传播信号需要的最小发送功率和传输距离d的n次方（）成正比，2<= n < 4.⏹为了减小传输距离，传感器网络采用多跳（multihop）通信方式传感器网络MAC协议的功能（1）⏹功能⏹无线信道的使用建立传感器网络的基础结构⏹考虑因素⏹节省能量⏹可扩展性⏹链路带宽分配的公平性、带宽利用率、延时性能等目前普遍认为这三个方面的重要性依次递减WSN路由协议（1）⏹已有网络－ad hoc、蜂窝➢主要目标－通信服务质量带宽利用率⏹传感器网络➢主要目标－高效使用能源延长网络系统的生存期⏹特点（2）⏹基于局部拓扑信息⏹数据为中心（不知道目的节点的编号，甚至向哪个区域）⏹要求⏹能量高效（协议简单|开销小|节省能量/均衡消耗）⏹可扩展性（网络范围/节点密度）⏹鲁棒性（节点变化|拓扑变化）⏹快速收敛性⏹能量感知路由（3）⏹能量路由/能量多路径路由⏹查询路由⏹定向扩散路由(DD)/谣传路由⏹地理路由⏹GPRS/GEAR/ GEM/边界定位路由⏹可靠路由⏹ReInform/SPEED /多路径路由WSN传输层（1）⏹当传感器网络中的系统需要接入Internet 或其它外部网络时，传输层的功能是必要的⏹目前关于传感器网络传输层机制和协议的建议很少⏹存在的问题⏹硬件的限制（例如有限的电能和存储量）使传感器节点不能像Internet中的服务器那样存储大量的数据⏹TCP的应答方式开销太大⏹将来有可能在传感器网络中使用类似于UDP的协议，而在Internet和卫星网络中使用TCP/UDP协议一种TCP分段（TCP splitting）的方法可能使传感器网络和其它网络（如Internet)互通WSN应用层⏹应用层协议还处于探索阶段⏹三种可能的应用层协议⏹传感器管理协议Sensor management protocol (SMP)⏹任务分配和数据通告协议task assignment and data advertisement protocol (TADAP)⏹传感器询问和数据分发协议Sensor query and data dissemination protocol (SQDDP)WSN 时间同步（1）时间同步是传感器网络的基本功能定位是传感器网络的基本功能第四章（2）•泛在网的概念泛在网（Ubiquitous Network ）：是指基于个人和社会的需求，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务，网络具有超强的环境感知、内容感知及其智能性，为个人和社会提供泛在的、无所不含的信息服务和应用。