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制约传感器性能提升的因素包括

发布时间:2023-09-02 13:14:22

A. 传感器网络节点使用的限制因素有哪些

传感抄器网络节点使用的限制因素有以下几点:
①电池能量有限:需要电池提供能量的模块:传感器模块、处理器模块、通信模块。
②通信能力有限:E = k × dn (K—系数、 d—距离、 n—3,4)
③计算和存储能力有限:传感器节点是一种微型嵌入式设备,价格低、功耗小。 因此,限制处理器计算能力弱,存储能量小。

B. 哪些因素可影响CMOS传感器的性能

1.噪声
这是影响CMOS传感器性能的首要问题。这种噪声包括固定图形噪声FPN(Fixed pattern noise)、暗电流噪声、热噪声等。固定图形噪声产生的原因是一束同样的光照射到两个不同的象素上产生的输出信号不完全相同。噪声正是这样被引入的。对付固定图形噪声可以应用双采样或相关双采样技术。具体地说来有点像在设计模拟放大器时引入差分对来抑制共模噪声。双采样是先读出光照产生的电荷积分信号,暂存然后对象素单元进行复位,再读取此象素单元地输出信号。两者相减得出图像信号。两种采样均能有效抑制固定图形噪声。另外,相关双采样需要临时存储单元,随着象素地增加,存储单元也要增加。

2. 暗电流
物理器件不可能是理想的,如同亚阈值效应一样,由于杂质、受热等其他原因的影响,即使没有光照射到象素,象素单元也会产生电荷,这些电荷产生了暗电流。暗电流与光照产生的电荷很难进行区分。暗电流在像素阵列各处也不完全相同,它会导致固定图形噪声。对于含有积分功能的像素单元来说,暗电流所造成的固定图形噪声与积分时间成正比。暗电流的产生也是一个随机过程,它是散弹噪声的一个来源。因此,热噪声元件所产生的暗电流大小等于像素单元中的暗电流电子数的平方根。当长时间的积分单元被采用时,这种类型的噪声就变成了影响图像信号质量的主要因素,对于昏暗物体,长时间的积分是必要的,并且像素单元电容容量是有限的,于是暗电流电子的积累限制了积分的最长时间。

为减少暗电流对图像信号的影响,首先可以采取降温手段。但是,仅对芯片降温是远远不够的,由暗电流产生的固定图形噪声不能完全通过双采样克服。现在采用的有效的方法是从已获得的图像信号中减去参考暗电流信号。

3. 象素的饱和与溢出模糊
类似于放大器由于线性区的范围有限而存在一个输入上限,对于CMOS图像传感芯片来说,它也有一个输入的上限。输入光信号若超过此上限,像素单元将饱和而不能进行光电转换。对于含有积分功能的像素单元来说,此上限由光电子积分单元的容量大小决定:对于不含积分功能的像素单元,该上限由流过光电二极管或三极管的最大电流决定。在输入光信号饱和时,溢出模糊就发生了。溢出模糊是由于像素单元的光电子饱和进而流出到邻近的像素单元上。溢出模糊反映到图像上就是一片特别亮的区域。这有些类似于照片上的曝光过度。溢出模糊可通过在像素单元内加入自动泄放管来克服,泄放管可以有效地将过剩电荷排出。但是,这只是限制了溢出,却不能使象素能真实还原出图像了。

C. 电感自感型传感器的灵敏度与那些因素有关提高灵敏度可采取哪些措施采用这些措施会带来什么后果

从提高灵敏度而言,可采取以下措施,同时带来后随的不利因素:
1,采用差分结构,较之单电感式灵敏度可提高1倍。这导致传感器结构复杂。
2,避免空心电感,采用铁芯电感,同样的被测量变化有更大电感变化。这导致线圈体积和重量增加,不利于小型化;同时,使用温度范围被限于磁芯材料的居里温度以下。
3,自感型传感器本身的灵敏度(ΔL/Δ被测量)成反比函数,所以使被测量靠近0值的灵敏度最高。这样的限制使得量程减少。
4,采用尽可能粗的线径,降低线圈直流电阻。这导致体积、成本增大,极少被采用。
5,自感型传感器灵敏度提高后,外部杂散磁场干扰的影响也被加重,这需要增加磁屏蔽设计。这导致成本、使用范围受限。

D. 影响光纤SPR传感器性能的几个因素

1 光纤纤芯折射率的影响
2 光纤纤芯直径
3 探头的长度
4 黏结层:增加金属层和光纤纤芯之间的黏结力
5 金属层:常用的金属材料有Au/Ag/Cu/Al等

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