电子学报 ›› 2015, Vol. 43 ›› Issue (10): 2095-2109.DOI: 10.3969/j.issn.0372-2112.2015.10.032

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基于MEMS技术的智能传感器系统(“智能灰尘”)

张紫辰, 董恺琛, 张益源, 王建中, 赵嘉昊, 尤政   

  1. 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 微纳制造器件与系统协同创新中心, 清华大学精密仪器系, 北京 100084
  • 收稿日期:2014-03-20 修回日期:2015-01-18 出版日期:2015-10-25
    • 作者简介:
    • 张紫辰 男,1983年10月出生,北京市人,目前是清华大学精密仪器系博士后.主要从事MEMS智能传感器集成技术及硅基液晶器件技术等研究工作.E-mail:zz241@tsinghua.edu.cn董恺琛 男,1989年6月出生,黑龙江哈尔滨人.现为清华大学精密仪器系博士研究生.主要从事微机电系统技术方面的研究工作.E-mail:dkc0622@126.com;张益源 男,1991年5月出生,陕西宝鸡人.博士研究生.现为清华大学精密仪器系博士研究生学位.主要从事智能微系统方面的研究工作.E-mail:zyy91507@126.com;王建中 男,1974年11月出生,江苏如东人.现为清华大学精密仪器系博士研究生,主要从事微传感系统设计和仿真等方面的研究工作.E-mail:jianzhong_w@163.com;赵嘉昊 男,1977年11月出生,天津市人.现为清华大学精密仪器系副教授.主要从事MEMS技术、智能微系统技术等研究工作.E-mail:falxon@tsinghua.edu.cn尤政 男,1963年12月出生,江苏扬州人.教授,博士生导师,中国工程院院士,长江学者.现为清华大学机械工程学院院长、主要研究领域为微米/纳米技术、微光机电系统集成、微纳卫星技术.E-mail:yz-dpi@tsinghua.edu.cn
    • 基金资助:
    • 博士后基金资助 (No.2013M530613); 清华大学自主科研项目 (No.20121087915); 国家高技术研究发展计划 (No.2012AA120603)

MEMS-Based Smart Sensing System ("Smart Dust")

ZHANG Zi-chen, DONG Kai-chen, ZHANG Yi-yuan, WANG Jian-zhong, ZHAO Jia-hao, YOU Zheng   

  1. State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instrument, Collaborative Innovation Center for Micro/Nano Fabrication, Device and System, Department of Precision Instrument, Tsinghua University, Beijing 100084, China
  • Received:2014-03-20 Revised:2015-01-18 Online:2015-10-25 Published:2015-10-25
    • Supported by:
    • supported by Post-doctoral Foundation (No.2013M530613); Independent Research Project of Tsinghua University (No.20121087915); Foundation of National High-tech R&D Program of China (No.2012AA120603)

摘要:

基于微机电系统(MEMS)技术的智能传感器系统("智能灰尘",Smart Dust)是体积小、能耗低、具备多功能传感与探测、信息处理与存储、双向无线通信、能源自供给与管理等功能的集成系统.它既可以独立工作也可以多系统协同工作.本文首先明确智能灰尘的基本概念及应用领域;随后介绍智能灰尘集成系统的设计方法和结构组成;通过综述智能灰尘技术的发展历程与趋势,以及国内外相关技术的发展现状,最后总结智能灰尘系统关键的技术难点与重点,并明确今后MEMS工艺及集成技术突破的可行性方案.

关键词: MEMS(micro electro mechanical systems), 智能灰尘, 无线通信, 复合能源

Abstract:

MEMS-based smart sensing system ("Smart Dust") with ultra small size and low power consumption is integrated by multi-functional sensors including information detection, process and interexchange, it also contains the composite energy system with energy harvesting system and power management programs.Such device therefore is able to work either autonomously or collaboratively.This paper is to clarify fundamentals and applications of smart dust technology, followed by its architecture design of such device.And then, focus will be given on several critical issues and technical difficulties by the development trajectory and interrelated technologies of smart dust.Finally, the feasibility to achieve such integrated multi-function sensing system with MEMS manufactory engineering techniques will be addressed.

Key words: MEMS(micro electro mechanical systems), smart dust, composite energy, information process

中图分类号: