测控技术与仪器专业英语unit 3PPT课件

1,Unit3SmartSensors,2,Unit3SmartSensors,3,IntroductionJustabouteverythingtodayinthetechnologyareaisacandidate（申请求职者，候选人；报考者）forhavingtheprefix（前缀）smartaddedtoit.Thetermsmartsensorwascoinedinthemid-1980s,andsincethenseveraldeviceshavebeencalledsmartsensors.译为：在今天几乎一切的技术领域都将智能一词作为其前缀的候选。智能传感器这一术语是在20世纪80年代中期出现的，从那以后，一些设备已被称之为智能传感器。,4,Theintelligencerequiredbysuchdevicesisavailablefrommicrocontrollerunit(MCU),digitalsignalprocessor(DSP),andapplication-specificintegratedcircuit(ASIC)technologiesdevelopedbyseveralsemiconductormanufacturers.句中microcontrollerunit(MCU)意为“微控制器单元”，digitalsignalprocessor(DSP)意为“数字信号处理器”，application-specificintegratedcircuit(ASIC)意为“特殊应用集成电路”。全句译为：这些设备所具有的智能源于半导体生产厂家开发的微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）和特殊应用集成电路（ASIC）技术。,5,Someofthosesamesemiconductormanufacturersareactivelyworkingonsmartersilicondevicesfortheinputandoutputsidesofthecontrolsystemaswell.Thetermmicroelectromechanicalsystem(MEMS)（微机电系统）isusedtodescribeastructurecreatedwithsemiconductormanufacturingprocessesforsensorsandactuators.译为：一些半导体制造商正在积极的进行控制系统的输入和输出两个方面的智能装置的研究。微机电系统（MEMS）这个术语用来描述对传感器和加载器用半导体制造工艺建立的结构。,6,Beforetheavailabilityofmicroelectronics,thesensorsortransducersusedtomeasurephysicalquantities,suchastemperature,pressure,andflow,usuallywerecoupled（连接，联结，联系）directlytoareadoutdevice,typicallyameterthatwasreadbyanobserver.译为：应用微电子技术之前，传感器或转换器用于测量物理量，如温度，压力，流量，通常直接与读数装置相连，通常一个仪表有一个观察员读数。,7,Thetransducerconvertedthephysicalquantitybeingmeasuredtoadisplacement.Theobserverinitiatedsystemcorrectionstochangethereadingclosertoadesiredvalue.ThetypicalblocksofameasurementsystemareshowninFigure3.1.译为：该转换器将测量的物理量进行转换。观察员对系统进行修正以使结果接近理想值。典型的测量系统的组成框图如图3.1所示。,Figure3.1Generalsensingsystem,8,Manyhomethermostats（恒温（调节）器）,tirepressuregauges（轮胎气压表）,andfactoryflowmetersstilloperateinthesamemanner.译为：许多家用自动调温器，轮胎压力表和工厂流量计也以同样的方式运作。However,theadventofmicroprocessortechnologyinitiatedtherequirementforsensorstohaveanelectricaloutputthatcouldbemorereadilyinterfacedtoprovideunattendedmeasurementandcontrol.句中，that从句作output的定语从句。全句译为：然而，微处理器技术的出现使得传感器必须要有电信号输出，这样便于接口以实现无人测控。,9,Thatalsorequiredtheanalogsignalleveltobeamplifiedandconvertedtodigitalformatpriorto（在之前）beingsuppliedtotheprocesscontroller.TodaysMCUsandanalog-to-digital(A/D)converterstypicallyhavea5Vpowersupply,whichhasdictatedthesupplyvoltageformanyamplifiedandsignalconditionedsensors.译为：在将数据传输给处理控制器之前，还需要将模拟信号放大并转换成数字信号。今天的微控制器（MCU）和模/数（A/D）转换器通常需要有一个5V的电源供应，以为放大器和信号调理传感器提供电源电压。,10,However,thereductioninthesupplyvoltagefrom5Vto3.3Vandevenlowervoltagesandthepresenceofmorethanonevoltageinasystemposechallengesnottypicallyassociatedwitheventhesmartestsensors.主语为thereduction和thepresence，谓语为pose，宾语challenges。全句译为：然而，供应电压从5V衰减到3.3V甚至更低，以及系统中多种电压形式的出现，并不只是对最智能的传感器提出的考验。Separateintegratedcircuits(ICs)areavailabletohandlethevarietyofvoltagesandresolvetheproblem,buttheyaddtosystemandsensorcomplexity.译为：单独的集成电路（ICs）可用来处理各种不同的电压并解决问题，但它们增加了系统和传感器的复杂性。,11,Commonlyuseddefinitionsforthetermssensorandtransducermustbethefirstinthelistofmanytermsthatwillbedefined.Atransducerisadevicethatconvertsenergyfromonedomainintoanother,calibrated（校准）tominimizetheerrorsintheconversionprocess.Asensorisadevicethatprovidesausefuloutputtoaspecifiedmeasurand.译为：传感器和转换器中常用的定义，必须首先对一些术语进行定义。转换器是这样一种装置，它将能量从一个范围转换到另一个范围，并进行校准以减少在转换过程中的误差。而传感器是给特定的被测设备提供了一个有用的输出。,12,Thesensorisabasicelementofatransducer,butitalsomayrefertoadetectionofvoltageorcurrentintheelectricalregime（物理条件，环境，组织方法；管理体制，政体）thatdoesnotrequireconversion.Sometimes,thetermsareusedsynonymously（同义地）,becauseenergyconversionispartofeverydevicethatisdiscussed.译为：传感器是转换器的基本元素之一，但是在不需要进行转换的电气方面，传感器可能会用于电压或电流的检测。有时候，传感器和换能器会被等价的应用，因为能量转换是每个被讨论的设备的一部分。,13,Thedefinitionofsmartsensor(intelligenttransducer)hasnotbeenaswidelyacceptedandissubjecttomisuse.However,anInstituteofElectricalandElectronicsEngineers(IEEE)(电气和电子工程师协会)committeehasbeenactivelyconsolidatingterminology（专门用语，术语，术语学，术语的正确使用，术语用法）thatappliestomicroelectronicsensors.译为：智能传感器（智能转换器）的定义并没有被广泛接受，并且遭受了滥用。然而，电气电子工程师协会（IEEE）委员会已经积极地加强推广此术语应用于微电子传感器。,14,TherecentlyapprovedIEEE1451.2specificationdefinesasmartsensorasasensorthatprovidesfunctionsbeyondthosenecessaryforgeneratingacorrectrepresentationofasensedorcontrolledquantity.Thisfunctiontypicallysimplifiestheintegrationofthetransducerintoapplicationsinanetworkedenvironment.译为：最近通过的IEEE1451.2标准将智能传感器定义为：智能传感器是一种除了具有产生正确的感知量和被控量表达形式等这些必需的功能外，还能提供更多特殊的功能简化传感器与网络环境的整合应用的传感器。,15,Natureofsensors传感器的性质Inasimplecontrolsystem,thesensorisonlyoneofthreeitemsrequiredtoimplementacontrolstrategy.Thesensorprovidesaninputtoacontrollerwiththedesiredstrategyinitsmemory,andthecontrollerdrivesanoutputstagetomodifyormaintainthestatusofaload,suchasalight,amotor,asolenoid,oradisplay.译为：在一个简单的控制系统中，传感器是执行一个控制策略必需的三个环节之一。传感器给控制器提供存储所要求的输入，而控制器提供一个输出平台以修改或保持负载的状态，例如一盏灯，一台电机，电磁阀，或显示器。,16,AsshowninFigure3.2,asignalconditioninginterfacetypicallyexistsbetweenthesensor(s)andthecontrollerandbetweenthecontrollerandtheoutputdevice.Smartsensingincludesaportionofthecontrollersfunctionsinthesensorportionofthesystem.译为：如图3.2所示，信号调理接口通常存在于传感器（S）和控制器之间以及控制器和输出设备之间。在系统的传感器部分，智能传感器是控制系统功能的一部分。,17,Thatmeanssoftwarewillplayanincreasinglyimportantroleinsmartsensors.ThepowersupplyrequirementsfortheelectronicsandthesensorrepresentanadditionalconsiderationthatisbecomingmoreimportantasMCUvoltagesaredecreasedandmoresensorsareusedinbatterypowerorportableapplications.译为：这意味着在智能传感器中软件将发挥越来越重要的作用。电子器件和传感器的电源需要提供给电力，这表明一个额外的考虑会变得越来越重要，就是当MCU的电压下降时，更多的传感器会在电池供电或便携式应用中使用。,18,Figure3.2Genericcontrolsystem,ThenumberofsuppliesinFigure3.2maynotberequiredforaparticularapplication,buttheyserveasareminderforconsideringtheavailablevoltageforthesensorandtheinterfaceversustherestofthesystem.图3.2中电源的数量对于特定的应用可能是不需要的，但是与系统的其余部分相比，它们可用于考虑了传感器和接口可利用的电压中。,19,Thesmartsensormodelsdevelopedbyseveralsourceshaveasmanyassixdistinctelementsforanalogsensors.AsshowninFigure3.3,inadditiontothesensingelementanditsassociatedamplificationandsignalconditioning,anA/Dconverter,memoryofsometype,andlogic(control)capabilityareincludedinthesmartsensor.译为：由几个来源开发的智能传感器模型，有多达6个不同单元的模拟传感器。如图3.3所示，除了传感元件和相应的信号放大器、信号处理器而外，智能传感器也包括A/D转换器、各种类型存储器和逻辑控制功能。,20,Figure3.3Smartsensormodel,21,Oncethesignalisindigitalformat,itcanbecommunicatedbyseveralcommunicationprotocols.Theregulatedpowersupplyalsorequiredforthesystemanditseffectonsystemaccuracymustbetakenintoaccount.Thatisbecomingmoreofanissueaspowermanagementissuesareaddressedinsystemdesignanddifferentsupplyvoltagesproliferate.译为：当信号是数字形式时，它可以被几种通讯协议传输。而保证系统精度所需的稳压电源也必须予以考虑。在系统设计和不同的供应电压激增方面，电源管理问题将逐渐成为一个更重要的问题。,22,Reducingthenumberofdiscreteelementsinasmartsensor(oranysystem)isdesirabletoreducethenumberofcomponents,formfactor,interconnections,assemblycost,andfrequentlycomponentcostaswell.Thechoicesforhowthatintegrationoccursareoftenafunctionoftheoriginalexpertiseoftheintegrator.译为：减少智能传感（或任何系统）中不相关的元件数量，以期望能够减少组件的数量、外形、连接方式、装配成本以及使用频率高的元件的成本等。这种如何集成的选择往往是综合了最初的各种专业知识。,23,Integrationofmicromachiningandmicroelectronics微机械和微电子的集成Increasingtheperformanceandreliabilityandreducingthecostofelectroniccircuitsthroughincreasedintegrationarestandardexpectationsforsemiconductortechnology.Intheareaofsemiconductorsensors,however,thatintegrationhasbeenlimitedtoHall-effectandoptoelectronicdevices.译为：提高性能和可靠性，并通过提高集成度降低电子电路的成本，是标准半导体技术的最终期望。然而，在半导体传感器领域中，这种集成受到霍尔效应和光电子设备的限制。,24,Therecentcombinationofmicromechanicalstructures,sensingelements,andsignalconditioningisthebeginningofanewchapterinsensortechnology.Thecombinationofmicroelectronicswithmicromechanicalstructurespromisestochangefuturecontrolsystemsandenableentirelynewapplicationsthatpreviouslyweretoocostlyforcommercialpurposes.译为：最近微机械结构，传感元件和信号调理的组合，打开了传感器技术的新篇章。微电子与微机械结构的结合，有望改变未来的控制系统，并能完全实现新的应用，而以前用于商业目的过于昂贵。,25,Thetermmicroelectromechanicalsystems,orsometimessimplymicrosystems,isusedtodescribethestructuresandfunctionsprovidedbymicromachiningandtheadditionofmicroelectronicstothosestructures.译为：微机电系统或简称微系统，通常描述微机械和与之结合的微电子技术所构成的结构和功能。,26,Asensorwithitsowndedicatedinterfacecircuitryhasseveraladvantages.Thesensordesignercantradeoffunnecessaryperformancecharacteristicsforthosethatwillprovidedesirableperformanceadvantagestothesensor-interfacecombination.Normally,interfaceICsaredesignedforabroadrangeofapplicationsandsuchtradeoffsarenotpossible.Thecombinationallowsthesensorusertotreatthesensorasablackboxandeasilydesignacomplexcontrolsystem.译为：自带专用接口电路的传感器有几个优点。传感器的设计者可以权衡取舍那些提供了理想性能，而有利于传感器接口组合却不必要的性能特性。通常情况下，对于广泛的应用而言，且权衡取舍又不可能时，就会对接口电路进行设计。这样的组合允许传感器用户将传感器看做一个黑盒子，进而可以轻松地设计一个复杂的控制系统。,27,Theintegratedsensortakesadvantageofintegratedtemperaturesensingtomorecloselytrackthetemperatureofthesensingelementandcompensatesfortheeffectsoftemperatureoverthetemperaturerange.Byreducingthenumberofinternalconnections,thereliabilityofintegratedsensorsisinherentlybetterthanaseparatesensorandcontrolcircuit.译为：集成传感器充分利用了集成温度传感能更加紧密地跟踪敏感元件的温度，并且可以在整个温度范围以内补偿温度的影响的这种优势。通过减少内部连接，集成传感器的可靠性在本质上会优于一个单独的传感器和控制电路。,28,Sensingandintegratedsensing(sensingplussignalconditioning)aresomewhatanalogous（相似的，可比拟的）toothermixed-signalprocessesthatexistinsemiconductors,especiallyinpowerandsmart-powertechnology,thatis,theoutputsideofthecontrolsystem.译为：传感器和集成传感器（传感器加上信号调理器）有点类似于在半导体中存在的其他混合信号过程，特别是在电力和智能功率技术方面，即控制系统的输出端。,29,Todayssmart-powertechnologiesintegratebipolarandCMOScircuitrywithmultiplepowermetaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor(MOSFET)outputdevices.句中smart-powertechnologies意为“智能功率技术”，CMOS意为“互补金属氧化物半导体”，metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor(MOSFET)意为“金属氧化物半导体场效应管”或简称“MOS场效应管”。全句译为：当今的智能功率技术将双极CMOS电路整合到多重功率MOS场效应管输出设备中。,30,TheprocessismorecomplexthanadiscretepowerMOSFET,buttheperformanceachievedbythecombinationoftechnologiesprovidesaspecificfunction,componentreductionforincreasedreliability,andspacereductionforlowercostassembliesandmorethanjustifiesthehigherprocessingcost.Afteranumberofyearsofprocessanddesignimprovements,smart-powerdeviceshaveestablishedbroadmarketacceptance,especiallyforcustomdesigns.译为：这个过程比离散功率MOSFET更复杂，但这种相结合的技术提供了一种特定的功能，就是为提高可靠性而减少了部件，低成本的组装减少了空间的占用，并且证明了以上较高的处理成本。经过多年对工艺过程和设计的改进，智能传感器已经有了广阔的市场，特别是定制化的设计。,31,Similarly,smartersensorsthathavetheirownsignalconditioningcircuitryonboardareintheearlyphasesofmarketacceptanceandareapproximatelyatthesamestageofdevelopmentassmartpowerwasfivetosevenyearsago.However,smartsensorsmaynothavetobecustomdevicestosatisfyalargenumberofapplications.译为：同样地，具有信号调理电路板的智能传感器还处于被市场接受的早期阶段，并且类似于在5至7年以前的智能电源的发展阶段。但是，智能传感器可能不会成为一个定制的设备而满足大量的应用。,32,Newpackagesmustbedevel