现代数据采集和信号发生系统既复杂又精细。几十年的 IC 和应用开发以及一代又一代设计已经优化了性能和众多优点，同时使性能不断提高、优点不断增多。新的设计必须凭借精心挑选的性能、尺寸、电源范围、稳定性以及更多优点，实现与之前设计的差异化。同时，DAC、ADC、电压基准等高性能集成电路的性能已经被推进到了极限。关于电压基准，常常必须在精确度和众多优点之间做出设计选择。当需要最高性能时，就有可能缺乏灵活性和兼容性。 过去，精确度最高和最稳定的系统一直是用深埋齐纳基准设计的，如图 1 所示。齐纳基准的低漂移、高稳定性和低噪声使系统能够既提供很大的动态范围，又具备良好的稳定性。然而，齐纳基准一般不适合大多数新系统。齐纳基准需要很高的电源电压才能运行，而且很多采用齐纳基准的设计都仅针对特定系统而优化，例如电源电压高于 10V、可用电路板面积很大以及负载阻抗已经完全了解的系统。对很多新设计而言，这些假定很少适用。此外，采用齐纳架构的基准一直以来几乎没有什么新发展，因此，齐纳基准极少提供更常用且低于 5V (例如 4.096V、2.5V 和 1.25V) 的基准电压。 图 1：用 LT1236 实现大动态范围系统 相比之下，要获得结合的优点和性能，带隙电压基准一直是最佳选择。与齐纳架构相比，带隙架构尽管牺牲了一些稳定性，却有可能用来设计出具备很多优点的基准，包括低压差、宽温度范围、低功率、小尺寸、宽工作范围和宽负载电流范围等优点。由于这些优点，已经产生了大量高性能 LDO 稳压器和精确的电压基准。相对低的、约为 1.2V 的带隙电压为设计提供各种电压的产品带来了方便，包括 1.25V、2.048V、2.5V、3V、3.3V、4.096V、5V 和 10V。另外，这样的带隙电压还允许用仅比输出电压高几毫伏的电源运行，如图 2 所示。 图 2：低功率、低压差电压基准电路 0V TO 5V OUTPUT：0V 至 5V 输出 就电压基准而言，最大的误差通常是由温度系数 (TC) 引起的。对很多精确的系统而言，具 20ppm/ºC 温度系数的电压基准就是合适的。然而，在工业温度范围内 (-40ºC 至 85ºC)，这样的温度系数会导致 2500ppm 或 0.25% 的最大误差。相比之下，由初始准确度 (0.1%)、热迟滞 (通常约为 100ppm) 和长期漂移 (50ppm/√(kHr) 引起的误差很小。尽管这样的温度系数对很多工业和医疗系统而言足够了，但是诸如测试和测量等精确应用以及宽温度范围汽车应用却需要更高的稳定性。 随着时间推移，带隙基准的性能也得到了提高，在有些情况下，其稳定性和噪声性能超过了掩埋齐纳基准。新的架构、工艺和制造方法进一步推进了精确度和稳定性的极限。以前，“精确的”带隙基准温度系数也许为 20-50ppm/ºC，而较新的产品则提供低于 5ppm/ºC 的温度稳定性。同时，众多优点得以保留或得到了改进。 例如 LT6657，这是一款高精确度带隙电压基准。LT6657 带来了一种新的选择，在提供最高精确度的同时，还为满足多种系统需求及限制保留了极大的灵活性。 LT6657 的温度系数为 1.5ppm/°C，是温度系数最低的带隙电压基准。高阶温度补偿可随温度变化保持很低和可预测的输出电压误差 (图 3)，同时最新制造方法确保器件之间、批次之间具有一致的性能。为确保每个器件都满足该高性能水平，LT6657 的温度系数由 100% 的五温度测试提供保证。在 -40°C 至 125°C 温度范围内，LT6657 确保由温度漂移引起的误差低于 250ppm。 图 3：LT6657 温度漂移 OUTPUT VOLTAGE CHANGE (NORMALIZED)：输出电压变化 (归一化) THREE TYPICAL PARTS：3 种典型器件 1ppm/°C BOX：1ppm/°C 区域 TEMPERATURE：温度 应该提到的是，图 3 中包括一个指示 1ppm/°C 误差的区域。典型的 LT6657 器件完全位于这个区域之内，因此在针对 1.5ppm/ºC 这一限制进行自动化生产测试时，能够达到合理的产量。 除了总体稳定性这个优点以外，还有低温度迟滞和出色的长期漂移稳定性这两个优点。这些衡量标准可以用来预测，随着时间和温度周期变化，系统将怎样良好地保持在性能规格限制之内。就位于偏僻之处或难以校准的系统而言，较低的热迟滞和长期漂移意味着较少的校准工作，从而节省了时间和费用。尽管电气表格中的典型值提供了有用的指导，但是这些值代表的是平均值、偏差还是单个器件，却不清楚。凌力尔特公司提供了大量数据，以在利用电压基准进行设计时提供有意义的指导。LT6657 数据表中提供了长期漂移和迟滞分布数据，这些数据显示，LT6657的长期漂移和迟滞都很低，而且很一致。 电压基准性能的另一个方面是噪声。很多系统对温度或老化等长期漂移是不敏感的，但是要求噪声非常低，以提供高分辨率测量。LT6657 的噪声性能可与一些最好的低噪声掩埋齐纳基准相媲美。噪声仅为 0.5ppm，适合很多大动态范围系统。在 0.1Hz 至 10Hz 范围内，就一个 2.5V 基准电压而言，LT6657 仅产生 1.25µV 峰值至峰值噪声。宽带噪声也很低，为 0.8ppm (2µV) RMS，直至 1kHz。该器件的低噪声使其非常适合要求大动态范围和非常低噪声的系统。一个 5V 满标度输入的…

在Proto-G 的博文9 Different Desoldering Techniques 中介绍了九种从电路板上拆下元器件的方法，可以用于维修电路，或者仅仅是为了拆卸可用元器件留存用于将来的电路中。很可惜，网页上的Youtube的视频播放不，下面只能截取网页中的图片来显示拆卸方法。 第一个拆焊技术颇具暴力，当你不再打算保留电路板时可以使用它。焊锡锅原本是用于对直插器件的管脚预上锡的，使用它拆卸电路板上的元器件的效率也极高。相比其它方法，焊锡锅拆卸与器件的感觉就一个字：“那叫一个爽”。 ▲ 焊锡锅加热电路板进行元器件拆卸 在对拆解PCB放在焊锡锅之前，在焊盘一面涂抹些助焊剂可以加速焊盘融化（并不是必须的），一手拿着镊子夹持电路板，一手使用钳子将与器件逐个揪下来。实际上，有时待电路板加热完全之后，翻过电路板，轻轻磕碰一下电路板，电路板上的元器件就可纷纷掉下来。请注意上图中，为了防止手被烫伤，带上手套是安全的。必要时，戴上护目镜防止喷溅的焊锡灼伤眼睛。 如果没有焊锡锅，使用燃烧丙烷、丁烷的喷火枪加热PCB也是可以的，若搭配均热的铁丝网三脚架则是极好的，可以避免PCB被炽热火焰燃烧的烟熏火燎的。（看到这儿我想到了热狗、孜然、盐巴） ▲ 本生灯和铁丝网三脚架 如果拆卸的电路板过大怎么办？那就使用钢锯或剪裁钳进行对它进行剪裁后再拆卸，不要客气。 由于拆焊过程会产生一些烟雾，良好的通风可以避免吸入过多有害气体。 ▲ 拆卸下来的电路板元器件 使用吸锡器可以有选择的拆焊元器件。配合烙铁加热器件管脚之后，吸锡器移除焊孔中焊锡之后，便可取下元器件。 吸锡器的体积越大，对于器件管脚焊盘锡移除的越干净。 ▲ 使用吸锡器拆焊元器件 如果元器件管脚密集，或者是表贴器件怎么办？可以使用专用拆焊吸锡铜丝网。铜丝网是由纤细的黄铜编织而成，将它放在焊盘上，再施加一点助焊剂，使用烙铁加热便可以将焊盘内外的焊锡吸干净。 有时在使用之前事先在焊盘上施加一些焊锡可以加快铜丝网吸锡的过程。 这种拆焊工具实际上是将吸锡器和烙铁合二为一。可以在加热焊盘的同时，中空的加热头通过真空泵将焊孔中的焊锡抽离。在拆卸工作比较多的情况下，这种工具效率很高。 ▲ 专用拆焊工具可以一边加热一边吸锡 热风枪通常用于拆卸电路板上表贴元器件。（实际上，有时它也可用于焊接）将它对准拆解器件进行加热，当电路板焊盘的温度超过焊锡熔点之后，便可以轻松十三镊子将器件取下。 配合不同的热风枪喷嘴，可以避免在拆卸元器件时伤及临近的别的元器件。 ▲ 拆焊表贴器件的热风枪 说实在的，这种工具我没有使用过，但看到它的结构你就应该清楚它的使用方法了。对于电路板上表贴的电阻、电容等器件，它可以边加热边拆卸。对于需要拆卸大量表贴器件应该是非常方便。 当然，对于少量的器件，使用刀口烙铁也很容易取下来。 ▲ 拆焊专用镊子 相比于焊锡锅，下面这种加热盘也同样可以将电路板均匀加热到高温。此时配合镊子、热风枪或铁等，在电路板上可拆可焊。 ▲ 加热盘 我也曾经看到过，有人在火炉上使用平底锅干同样的事情。 在实验中这种方法之前，你需要确保戴好护目镜。先使用烙铁将器件与电路板连接处加热到锡融化，然后使用瓶装压缩空气将器件吹掉。这种方式相当粗暴，除非你实在不想要电路板了，它会将PCB上的焊锡吹得很自由奔放。 ▲ 压缩空气瓶 实际上使用烙铁就可以很方便对电路板上元器件进行拆焊。在 中。给出了使用恰当的刀口、马蹄口以及专用拆焊烙铁头进行电路元器件拆焊过程。 天下分久必合、合久必分。在电路板调试和制作过程中，焊接和拆卸是必不可少的技能。除了上述方法之外，你还有什么其它方法拆卸电路板上的与器件吗？ 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

斗山创新(DMI)正在使用由其创新的能量密集型氢燃料电池驱动的无人机，向偏远地区运送人道主义救援物资。这些无人机飞行时间长达两个小时，已在美属维尔京群岛之间运送口罩和应急物资，并向位于济州岛的韩国最高峰汉拿山山顶(1947米)运送医疗AED。这项技术为拓展移动机器人的活动范围及载荷能力铺平了道路。 图 1：DMI 无人机向维尔京群岛运送紧急医疗物资。氢燃料电池组可为无人机实现超过 2 个小时的飞行时间，比大多数电池供电无人机长 4 倍。 此外，DMI远程无人机现在也用于商业应用，其中较长的飞行时间实现了对大型太阳能发电厂的监控，例如韩国位于海南郡Solasido的最大太阳能发电厂。如果使用电池供电无人机来执行这一任务，则需 要进行六次以上的电池更换。 图 2：DMI 无人机以极高的效率和速度实现对太阳能面板的检查。使用配备通用摄像头和热成像摄像头的氢燃料电池无人机，只进行了两次自动网格飞行，就获得了一座约 20 兆瓦的发电厂图像。如果使用电池供电无人机来执行这一任务，则需要进行六次以上的电池更换。 高密度电源设计，优化电池组性能 为移动设备开发氢燃料电池，需要全面的技术创新，从材料科学到整体系统级设计优化。移动性的关键是小型化、提高效率和减轻系统重量。此外，还应结合高能量输出和耐用性，以实现长期、稳定的飞行。因此，必须减轻堆栈的重量，配置具有高功率密度的动力系统，并简化包括外围组件在内的整个电池组的设计，全面进行系统优化。 这些设计目标的核心是系统供电网络(PDN)的架构及其实施。DP30电池组有两大动力系统，为无人机的转子和两个堆栈的控制器供电。DP30电池组的输出电压范围宽，而且可在40V至74V之间变化，因此动力系统旨在确保向无人机转子电机提供严格稳压的48V，12A输出，向堆栈控制器电路板及风扇提供 12V， 8A 输出。 图 3：能量密度比较：氢燃料电池和锂电池 为了实现高效率和高能量密度的供电网络(PDN)，DMI 选择了 Vicor PRM™ 升降压稳压器和ZVS 降压稳压器。PRM 支持高达 74V 的氢燃料电池组开路电压 (OCV)，能够针对 48V 电压执行稳定稳压，如图 5 所示。 图 4：氢燃料电池组的结构 在无人机的转子侧 PDN 中，并行配置了两个 PRM 升降压稳压器(PRM48AF480T400A00)，以提供转子所需的 12A 电流。堆栈中用于数字控制器电路板的 PDN 先使用较低功耗的 PRM (PRM48AH480T200A00)，然后接 48V 至 12V ZVS 降压稳压器 (PI3546-00-LGIZ)。 图 5：为实现高效率和高能量密度，采用了 Vicor PRM™ 升降压稳压器和 ZVS 降压稳压器。PRM 支持高达 74V 的氢燃料电池堆栈开路电压 (OCV)，能够针对 48V 电压执行稳定稳压。 除了目前正在生产的2.6kWDP30电池组，DMI计划按电源容量提供多样化的产品线。该公司不仅将开发各种容量的产品，从1.5kW氢燃料电池组(计划于明年发布)到10kW氢燃料电池组应有尽有，而且还将推出适合每一款电池组的相应无人机。 Vicor模块化电源方案能够实现可扩展性，支持这些不同的产品线。此外，这也有助于DMI 集中精力解决由电源容量扩展引起的各种其它工程问题，如堆栈结构变化、动力系统及外设组件以及散热方法等。有了Vicor解决方案，DMI能够更好地实现其重要目标：增加耐用性和稳定性;以高能量密度实现小型化的轻量级燃料电池。

艾德克斯ITECH IT7900回馈式电网模拟器在美国知名行业媒体奖项Leap Awards 2021荣获「Test & measurement」年度测试测量产品银牌奖。该奖项是美国知名机电工程行业奖项，自举办以来，该项活动一直都是行业中一大亮点，来自机电与电力电子工程领域的领军人物齐聚一堂，庆祝各自取得的成就，并表彰该行业的市场先锋。本届获奖名单中不乏行业全球知名企业，其中在「Test & measurement」类目的竞争中，ITECH （艾德克斯）和其他两家仪器品牌KEYSIGHT (是德科技)以及Rohde & Schwarz （罗德科技）在测试测量产品获得殊荣，其中ITECH 的IT7900 斩获银奖。 ITECH是专业从事精密测试测量仪器的设备制造商，始终以“客户需求”为导向，以为下一代创造绿色节能、可持续发展的未来为使命，致力于以“功率电子”产品为核心的相关产业测试解决方案的研究，为行业客户提供各类具有竞争力的测试方案。 ITECH IT7900系列回馈式电网模拟器代表了新一代的可编程，全四象限电网模拟源，同时还可作为四象限功率放大器，适用于各类并网产品的测试。例如PCS，储能系统，微电网，BOBC(V2X）以及电力相关硬体回路模拟（PHiL）等等。提供专业的孤岛测试模式，用户可设定R,L,C及有功，无功功率参数，模拟电网非线性负载，实现防孤岛效应保护认证测试。IT7900采用第三代半导体SiC器件，是目前市面上功率密度最高的一款产品，体积仅为传统电网模拟器的1/3，输出功率最高可达960kVA。 IT7900系列具备能量回收功能，提供100%电流吸收能力，并经由设备回馈到电网，实现能量的循环利用，节省了用电和散热成本，切实响应国家节能减排的环保要求，为下一代可持续发展做出贡献。IT7900系列电网模拟器同时是一款功能强大且全面提升用户使用体验的设备，它可以让原本高昂复杂的测试在一台设备中实现。IT7900采用触摸屏设计，用户可以像操作手机一样来滑动屏幕切换界面，这让设置变得简单快捷。IT7900产品致力于为工程师提升波形和数据的分析能力，带给工程师多合一的体验，操作简单而获得更强大的波形数据分析功能。 ２０２１LEAP (Leadership in Engineering Achievement Program)奖是为奖励服务于设计工程领域的最具创新性和前瞻性的产品专门设立的权威性奖项。ITECH很荣幸首次参与就获得了「Test & measurement」年度测试测量产品银牌奖，这是对ITECH尖端技术和杰出产品的认可，更是对ITECH人勇于创新，一直走在功率电子测试技术前沿的积极肯定。ITECH将再接再厉，推出更多高质、高效、高精度的测试产品及方案，为节能环保和可持续发展的未来贡献力量。 20211018_616d6322e4968__LeapAwards获奖新闻

中国北京（2021年10月15日） — 业界领先的半导体器件供应商兆易创新GigaDevice（股票代码 603986）宣布，在10月15日于重庆举办的2021中国汽车供应链大会上，兆易创新旗下全国产化车规闪存芯片GD25LX512ME/GD25X512ME一举斩获“供应链优秀创新成果”大奖，这是中国集成电路企业首次荣膺此类荣誉。 中国汽车供应链大会由中国汽车工业协会主办，是政、产、学、研、用倾力共举的行业盛会，至今已成功举办十九届。本届大会以“补短铸长、融合创新——构建中国汽车供应链新生态”为主题，旨在以全球视野，汇聚供应链上下游企业，明确战略方向，探讨合作模型，分享创新技术，谋划产业未来。“中国汽车供应链优秀创新成果”评选，作为首次推出的重磅环节，竞争异常激烈，入围的项目均出自领军企业，代表了行业最高水准。兆易创新作为行业领先的半导体设计企业，旗下全国产化车规闪存芯片“GD25LX512ME和GD25X512ME”从众多项目中脱颖而出，彰显了业界对兆易创新研发实力和产品竞争力的高度认可，加强了兆易创新在中国集成电路产业中的标杆位置。 兆易创新全国产化车规闪存芯片GD25LX512ME/GD25X512ME，是高速8通道SPI NOR Flash产品，也是业内最高性能的NOR Flash解决方案，实现了设计、生产、封装、测试、销售各个环节的国产化，能够助力供应链实现安全可靠、自主可控。该产品最高时钟频率达到200MHz，数据吞吐率高达400MB/s，是现有产品的5倍以上，其8通道SPI协议、封装规格完全符合最新的JEDEC JESD251标准规范，内置ECC算法与CRC校验功能，在提高可靠性的同时延长产品使用寿命，DQS和DLP功能为高速系统设计提供了保障。该产品已通过AEC-Q100认证，能够为智能网联、智能座舱、自动驾驶，以及AI和IoT等对高性能有严格要求的应用提供强有力的支持。 兆易创新作为业界领先的芯片供应商，一直致力于携手产业链上下游伙伴共同推进技术创新和产业探索，以积极的态度拥抱新一轮科技革命，全力构建供应链体系共生共荣新生态，为推动中国汽车产业做大做强持续贡献力量。

根据相关机构预测,2025年全球物联网产业规模将达1.1万亿美元,而中国物联网支出占全球比重将达到26.7%,位居全球首位。 在快速发展的同时,我国物联网产业也面临着诸多的问题和困难。 在技术层面上,关键技术被卡脖子的现象仍十分突出。 在产业生态方面,物联网生态的操作系统环节基础相对薄弱,创新发展存在困难。 此外,还有大量物联设备缺少有效的安全防护机制,存在用户隐私泄漏风险以及系统安全风险等问题。 正因为如此,支持物联网产业发展就成为我国产业政策的重要一环。 发布[物联网新基建三年计划] 近日,工业和信息化部联合中央网信办等八部委共同印发《物联网新型基础设施建设三年行动计划(2021-2023年)》。 《行动计划》提出了到2023年底的一系列具体量化目标: 推动10家物联网企业成长为产值过百亿、能带动中小企业融通发展的龙头企业; 物联网连接数突破20亿; 完善物联网标准体系,完成40项以上的国家标准或行业标准制修订等。 具体包括四大行动目标:创新能力有所突破、产业生态不断完善、应用规模持续扩大、支撑体系更加健全。 此次《行动计划》以支撑制造强国和网络强国建设为目标,打造支持固移融合、宽窄结合的物联网接入能力,加速推进全面感知、泛在连接、安全可信的物联网新型基础设施。 力争到2023年底,突破一批制约物联网发展的关键共性技术,高端传感器、物联网芯片、物联网操作系统、新型短距离通信等关键技术水平和市场竞争力显著提升。 具体发展目标体现在[五个一] ①突破一批制约物联网发展的关键共性技术。 ②培育一批示范带动作用强的物联网建设主体和运营主体。 ③催生一批可复制、可推广、可持续的运营服务模式。 ④导出一批赋能作用显著、综合效益优良的行业应用。 ⑤构建一套健全完善的物联网标准和安全保障体系。 提升物联网产业创新能力的三个方面 ①突破关键核心技术:实施[揭榜挂帅],鼓励和支持骨干企业加大对高端传感器、物联网芯片、新型短距离通信、高精度定位等关键核心技术的攻关力度。 ②推动技术融合创新:加强5G、大数据、人工智能、区块链等新技术与物联网融合发展,提升物联网终端感知能力与应用平台数据处理能力和智能化水平。 ③构建协同创新机制:鼓励地方联合龙头企业、科研院所、高校建立一批物联网技术孵化创新中心,调动物联网产业技术联盟、基金会、开源社区等机构协同创新形成合力。 推动物联网企业成长 自2013年以来我国物联网行业规模保持高速增长,从2013年4896亿元增长至2019年的1.5万亿元,物联网相关企业约有42.23万家,其中中小企业占比超过85%,形成了庞大的企业群体。 在此项《行动计划》的实施,将带领传感器、物联网芯片、操作系统、通信技术等众多科技类专精特新[小巨人]企业的积极参与,形成千亿元以上的产值扩张。 在资本市场,预计将会对A股、物联网、5G、人工智能、大数据等当下先锋科技产业构成积极的影响。或许还将正式拉开第二轮周期板块轮动上涨、第二阶段中游制造业成长的序幕。 根据《行动计划》,未来三年,需要推动10年产值过百亿的龙头企业诞生,需要发展一批专精特新的[小巨人]企业,需要培育若干产业示范基地。 此次印发《行动计划》再次明确了物联网的新基建属性,推进物联网新型基础设施建设,充分发挥物联网在推动数字经济发展、赋能传统产业转型升级方面的重要作用。 这无疑是为正在蓬勃兴起和全面发展的物联网产业注入了强心剂,针对行业发展过程中的问题,直面应对,给行业提出了战略定位和顶层设计。

引 言 随着物联网技术的快速发展， 智能家居产业蓬勃发展。市场调研数据显示，到 2018 年，智能家居市场规模将达396亿元[1]。传感器处于整个智能家居的最底层，是数据采集的入口，智能家居的五官也将迎来巨大的发展空间。目前，智能家居中传感器的应用趋势是集成传感器微机电系统传感器。微机电系统（MicroElectroMechanicalSystems， MEMS）利用传统的半导体工艺和材料，集微传感器、微执行器、微机械机构、信号处理和控制电路、电子集成器件、接口、通信和电源等于一体[2,3]。这种小体积、低成本、高集成、高智能的传感系统是未来传感器的发展方向，也是智能家居的核心。MEMS传感器种类繁多，主要包括运动传感器、压力、麦克风、环境、光传感器等，完全可以满足智能家居的需求。 然而，随着智能家居应用领域的日益广泛，MEMS 传感器主要组成部件微传感器、微执行器及微处理器的可靠性问题变得越来越突出。其中，可能导致智能家居领域 MEMS 传感器失效的环境因素主要包括温度变化、振动、潮湿、静电放电等。 温度变化 ：微传感器由不同的材料（金属、半导体、聚合物）组成，由于这些材料的热膨胀系数不同，不同材料的交界面因温度变化会产生压缩或拉伸应力，该应力又会导致不同材料界面处发生开裂和脱落 [4] ； 潮湿 ：由于微执行器尺寸较小，表面积与体积相对较大，表面效应的影响不可忽略，例如，静态微悬臂梁表面吸附水分子后，梁的上下表面将会产生应力差，从而导致悬臂梁发生弯曲[5]。 静电放电：由于微处理器特征尺寸越来越小，单个芯片上集成的晶体管数越来越多，所以受到电磁干扰和静电放电影响后易产生间歇故障、软错误和永久错误[6]。需要强调的是，传感器因测试对象不同需做针对性的环境测试，如水压传感器盐雾腐蚀试验，光传感器氙灯辐照试验， 真空传感器低气压试验。 为了满足智能家居在各种环境下以物联网模式运行的需求，对MEMS 传感器进行整体可靠性评测尤为重要。本文从MEMS 传感器实际应用环境切入，利用先进的仪器设备模拟各种应用环境，探索构建相应的检测技术方案、评价模型和综合评价体系，对MEMS 传感器的质量改进具有一定的实际指导价值，进而推动智能家居产业质量水平的整体提升。 1 智能家居及MEMS 传感器可靠性标准研究现状 智能家居标准研究现状 目前，大部分厂商都在做自己的产品，没有统一的标准， 给消费者带来极大的困扰，也给企业带来了经济损失，同时也造成了资源浪费，对整个智能家居产业的发展极为不利 [7]。小米创始人雷军曾在 2015 年 两会 上提出议案，希望尽快出台智能家居领域的国家标准，我国需要加紧标准的制定，并将智能家居国家标准推向世界 [8]。目前国际与国内智能家居标准制定的侧重方向是硬件接口和软件协议 [9,10]，然而对智能家居MEMS 传感器可靠性的标准基本没有研究。 MEMS传感器标准研究现状 2017 年 6 月，IEC TC47/SC47E（半导体分立器件标准化分技术委员会）和 IEC TC47/SC47F（MEMS 标准化分技术委员会）工作组会议及 MEMS 标准研讨会在日本东京召开。大会指出 ，由于 MEMS 技术和产业的飞速发展，对于IEC 62047- 1 和 IEC62047-4 这两项标准，各成员国需要考虑增加新的技术内容以满足行业需求。目前，在MEMS 领域，我国牵头制定的IEC62047-25 ：2016 已经发布，牵头制定的三项 MEMS 国际标准经过本次会议讨论将进入CD 阶段，未来我国应继续关注 MEMS 技术领域的设计、工艺、材料、产品性能测试等方面的标准化工作，依然需要产学研用各方参与标准化的相关工作，引领产业发展 [11]。 MEMS传感器可靠性研究现状 MEMS 技术是一门多学科跨行业的技术，产品结构复杂， 主要包括微传感器、微执行器和微处理器，而目前MEMS 传感器的可靠性研究主要集中在微执行器上，大多参照Martin PL[12] 给出的机械系统中与环境有关的故障分布。文献 [13] 分析了温度、湿度、振动三综合环境下微加速度计的悬臂梁失效机理 ；文献 [14] 分析了在混合流动的气体环境下 MEMS 麦克风薄膜结构的冲击损伤；文献 [15] 利用屏蔽、接地及滤波等技术改善了MEMS 惯性测量系统的电磁兼容效果。 目前，智能家居领域 MEMS传感器的可靠性没有统一的国家标准，并且 MEMS传感器的可靠性分析局限于研究MEMS传感器微纳材料和微纳结构的失效机理，却忽视了分析 MEMS传感器的核心功能数据处理、信息传输及信号转换的失效机理。基于物联网智能家居对MEMS传感器的可靠性 2 智能家居领域 MEMS 传感器可靠性检测内容构思 针对上述国家智能家居领域 MEMS 传感器可靠性标准的 空白和 MEMS 传感器可靠性研究不全面等问题，本文以具体 智能家居产品为落脚点，从 MEMS 传感器的实际工作环境出 发，全面分析传感器读取数据的真实性、微处理器数据处理 的稳定性以及微执行器信号转换的准确性。 （1）开展 MEMS 传感器各工作单元可靠性测试技术和独 立评价方法的研究 基于物联网智能家居对 MEMS 传感器的可靠性质量评价 的检测技术，根据 MEMS 传感器的实际工作环境，开展与“微 传感器数据读取真实性”“微处理器数据处理稳定性”“微执 行器信号转换准确性”相应的多环境交替综合模拟法（温度、 湿度、振动、冲击、盐雾、静电放电等）检测技术的研究，分 析测试参数要求及测试手段，并建立相应的检测技术及独立 评价方法，为研发、设计和生产加工 MEMS 传感器提供科学 的可靠性检测技术及评价体系。 （2）开展MEMS…

引 言 随着智能家居概念的兴起，市场上出现了越来越多的智能电器产品，从智能家电到智能插座，所有这些都使得现代生活耳目一新，并越来越方便人们的日常生活。 近年来，智能手机的普及也使智能家居的管理模式和手段越来越丰富，从固定集中控制延伸到了可移动式管理控制， 通过将APP 程序安装到智能手机上， 以 3G，WiFi 或LAN 为通信手段实现对智能家居的远程管理和控制。但上述智能家居应用模式主要以智能家庭的应用为主，该模式采用WiFi 或 LAN 的方式对市电供电的电器设备进行控制，但一些行业却无法直接采用上述控制方式，如燃气行业的设备以电池供电为主，采用RF 远程控制，而 RF 频段属于ISM，在433 ～498 MHz 之间，使用时无需像IP 化设备那样需要一定的时间间隔刷新和维持通信链路畅通，而是通过睡眠唤醒的方法进行远程管理和控制，大大降低了设备的功耗，延长了燃气表电池供电时间，因此无线智能水表\ 热能表\ 燃气表的远程控制多采用RF 方式，但该方法只对行业的集中管理具有重要意义，业务人员可通过手持式抄表设备远程读取相关设备的数据。在今天大力推广智慧家庭、智慧小区、智慧城市的背景下，用户对智能燃气表等设备的管理控制也有强烈需求，将智能燃气表等设备融入智能家居是目前的发展趋势，但因为采集节点数量庞大，对互联网链路的要求较高，因此设计一种可实现物联网协议传送采集信号的智能插座是本文的重点。 1 中继型智能插座的设计思路及实现原理 对目前市场上流行的智能插座进行功能分析可以看出， 其主要针对智能家庭的相关应用，比如实现电器的远程开断电功能，其最大的特点是可移动控制，即下载 APP 软件到智能手机上，通过手机实现对插座的远程监控。而中继型智能插座除了上述功能外，还需将管理平台的信号通过智能插座转发给采用RF 频段的智能燃气表，以实现数据采集及控制，同时该智能插座还能实现管理平台的动态注册，以便平台了解插座的运行状态是否正常。同样，通过权限设定，用户也可用手机APP 访问指定的智能插座。智能插座的实现原理如图1所示。 图 1 可知，该插座采用了 RF 无线模块 +WiFi 模块的设计方式，通过单独的MCU 处理器进行管理和控制。该方案最大的特点在于采用了成熟的器件及内部串口通信方式，可靠性高，开发周期短，便于进行新功能扩展等，其控制原理如图 2所示。 插座控制原理较为简单，主要采用成熟的模块搭建而成，性能可靠，成本较低，对智慧家庭应用而言是理想的辅助设备。针对家庭应用，插座使用量较少，数据传输的数据量和占用带宽可忽略不计。但如果行业应用规模较大，如燃气行业，用户规模可能达到几万甚至几十万，如果每户都采用智能插座进行数据收集及其他服务，那么会对后台带宽造成较大压力，因此若按照传统思路设计智能插座软件部分，在大规模推广应用时，会在流量和带宽的问题上对后台造成影响，故需采用新模式设计插座的通信协议部分，由此引入 MQTT 协议对插座与后台的通信模式进行规划设计。 2 MQTT协议的原理及应用 2.1 关于MQTT 消息队列遥测传输协议（Message Queuing Telemetry Transport，MQTT）是IBM 于1999 年开发的一个即时通信协议，也是一个轻量级的，基于代理的发布/ 订阅消息传输协议。所谓轻量级，是指该协议设计思想开放、简单、轻量、易于实现， 因此它也是为计算能力有限，且工作在低带宽、不可靠网络的远程传感器和控制设备通信而设计的协议。 针对物联网应用中数据采集需要通过不断轮询才能得到即时数据的缺陷，MQTT 协议拥有信息推送功能，可有效地将物联网中的大量传感器与外部设备进行连接，并实现最小的网络开销。 目前 MQTT v 2.1 主要包含 14 类消息类型的指令，如下所示： （1）CONNECT：将客户端请求发送到服务器 ； （2）CONNACK ：连接确认（服务器端→客户端）； （3）PUBLISH ：发布消息（双向）； （4）PUBACK ：发布确认（双向）； （5）PUBREC ：确保发布被收到（双向）； （6）PUBREL ：确保发布分发（双向）； （7）PUBCOMP：确保发布完成（双向）； （8）SUBSCRIBE ：客户端订阅请求 ； （9）SUBACK ：订阅确认（服务器端→客户端）； （10）UNSUBSCRIBE ：客户端退订请求 ； （11）UNSUBACK ：服务器端退订确认 ； （12）PINGREQ ：PING 请求（客户端→服务器端）； （13）PINGRESP：PING 响应（服务器端→客户端）； （14）DISCONNECT：断开连接通知（客户端→服务器端） 上述 14类消息体都采用了固定头 + 可变头 + 有效载荷组成方式，其中固定头是所有消息类型必须包含的部分，其结构见表 1 所列。 从表 1 可以看出，MQTT 协议的标准格式由消息类型、重复标识、质量等级、保留标识及剩余字长组成，MQTT 协议具有如下特点： (1) 通信开销小 ：最小消息为 2 B，降低了网络负载。 (2) 协议具有简单和跨平台的特点：MQTT采用订阅/发布模式，提供一到多的分发方法，使应用耦合度降低，并可在 TCP/IP及其他无线协议中使用RF，ZigBee等。 (3) 可订制合适的服务质量：根据网络状态及服务要求可选择三种不同的消息质量等级。 由此可见，正因为MQTT协议的开放性与消息短小性， 使得它在.NET，WINRT，M2M，PHP等平台上都有良好的表现。同时对于MQTT协议的实现多以库函数的方式实现， 包括…

引 言 目前，在全球人口持续增长、耕地不断减少、自然资源 匮乏的情况下，农业的高效增产、绿色环保、有机天然备受关注。 研发农业物联网智能化操作终端、建立农业信息化数据库来精 准耕作、指导生产是未来农业的发展趋势。农业物联网是农 业应用平台、生产物联动控制系统和数据采集系统三大系统 利用感知硬件设备、网络平台技术、云计算方法，来实现农 业信息数字化、农业生产自动化、农业管理智能化，从而构建 低碳节能、高效高产、绿色生态的现代农业体系。农业物联网 关键技术和产品的发展需要经过“培育、成长和成熟”的过程， 预计成熟应用将在 2020 年前后。我国仍然以传统农业生产方 式为主，农业机械化水平是日本的 1/90，法国的 1/11，美国的 1/5，这种状况不仅与发达国家难以比拟，而且低于世界平均 水平。农业物联网感知层设备、智能控制应用标准不统一、造 价过高、缺少规模化，农业物联网应用技术和系统集成度低、 整体效能差。 据统计数据分析，通过对温度、降雨量及湿度、风、光 照等种植环境因素进行监控，可有效避免 85% 以上病虫害的 发生。我国传感器规模约 1 500 万只 / 年，并保持每年 10% 的 增长率。由于这些传感器来自不同的厂家，因此接口、数据格 式不统一。同时，所产生的大量数据需要传输，而农业环境供电、 布线困难，导致所采集的数据各自为营，很难将其集中统一提 供给上层应用平台。另外，对农业设施、器械的控制使用也 耗费了大量人力、物力。 数据采集传输控制系统可以适配主流传感器厂商的主流 产品，统一前端传感器采集数据的数据格式，内置 SIM 卡模 块及程序控制模块，既可以使用有线传输也可以通过 M2M 物 联网卡传输，并且经过上层应用平台的数据分析后，可以自动 或手动地对农用设备进行联动控制。 1 数据采集控制系统的原理 目前，业内对前端传感器的数据采集支持 485总线接入， 该数据采集控制系统可以接入各种端口的传感器设备，并统一数据格式，传输给上层平台。 数据采集传输控制系统采用模块化设计，主要由电源、DC/DC，ARM，ADC，PGA，GPRS网络接口以及MCU等组成。 ARM芯片上集成了众多外设，具有八通道 10位 ADC，可并行接入８个传感器设备信号，可扩展性强，传输方式灵活，既可采用有线网络也可采用无线网络，适应各种不同场景的需求。通过信号转换、数据处理，统一输出数据格式。数据采集传输控制系统架构如图 1所示。 图1 数据采集传输控制系统架构 ARM 芯片采用 RISC 结构，具有如下优点 ： （1）所有指令可以根据前面的执行结果决定是否被执行， 从而提高指令的执行效率 ； （2）通过加载 / 存储指令来批量传输数据，提高了数据 的传输效率 ； （3）可同时完成一条处理指令的逻辑处理和移位处理 ； （4）循环处理时，通过地址自动增减来提高运行效率。 数据采集传输控制系统嵌入无线通信模块，通过物联网 卡进行 GPRS PPP 拨号上网，获得一个由联通随机分配的内 部 IP 地址，ULG 主动发起与数据中心的通信连接，并保持。 因 IP 地址不固定，只能由 ULG 主动连接数据中心，数据中心 的公网 IP 地址或固定的域名作为参数存储在 ULG 内，以便 ULG上电拨号成功后主动连接到数据中心。 对于 ULG 来说，只要建立了与数据中心的双向通信，完 成用户串口数据与 GPRS 网络数据包的转换就相对简单了。一 旦接收到用户的串口数据，ULG 就立即把串口数据封装在一 个 TCP/UDP 包里，发送给数据中心 ；反之，当 ULG 收到数 据中心发来的 TCP/UDP 包时，从中取出数据内容，立即通过 串口发送给用户设备。 2 数据采集控制系统的特点和应用 本文所提架构使采集控制传输成为一体化设备，ARM 芯 片上可集成各种模块，简化电路板设计，使得系统更加稳定， 节省硬件投资成本 ；具有多通道…

引 言 随着互联网技术的迅速发展，传统的监控系统已无法满足人们对准确性、适用性和方便性的要求。同时，智能手机更新换代，处理能力日益变强，成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。为满足人们对监控区域进行随时随地实时监控的需要，本文研究设计了一种智能手机视频监控系统，将手机端作为视频监控客户端，结合混合编码技术，实现了对监控区域的实时监控与监控视频的存储。 1 移动视频监控系统的设计 本文设计的视频监控系统、移动视频客户端均基于Android 系统，有效结合了混合编码技术与云存储技术[1]，可在客户端随时随地观看锁定的摄像视频，若视频图像发生异常，能在第一时间报告给锁定的主人，主人可通过App 远程控制摄像头。 2 移动视频系统的关键技术 2.1 混合编码技术 为了使高质量通信成为可能，并尽可能减少数据损失，故使用主流的视频编解码标准H.264。视频编码的目的在于减少表示数据的比特。由于视频图像数据的相关性强，在帧内以及帧间具有大量空域和时域冗余信息，因此可以通过去除这些冗余信息来实现对视频数据的压缩[2]。其中，在数据压缩方面最受欢迎的是基于统计特性的运动补偿+ 变换编码的混合编码框架。国内外通用的视频压缩标准均基于此框架，如广泛使用的MPEG 系列及H.26X 系列标准。 MPEG-4 不仅针对在一定比特率下的视频编码，更注重多媒体系统的交互性和灵活性。主要应用于视频电话、视像电子邮件等，其传输速度要求较低，为 4 800 ～6 400 bit/s，分辨率为176 144。利用较窄的宽带，通过帧重建技术压缩和传输数据，力求以最少的数据获得最佳的图像质量[3]。 H.264 技术具有比 MPEG-4 更为高效的编码效率，比后者节约 50% 的码率。可提供连续且流畅的高质量图像，并且在较低码率的情况下依旧能提供较高质量的视频图像[4]。 就单张图像来说，MPEG-4 对视频数据的处理更优秀； 而就整体视频传输来说，H.264 更胜一筹。 预测编码：建立一个模型，通过数据的相关性，利用之前的样本对下一个新样本值进行预测，并将预测值和实际值的残差值编码传输到接收端，同时在接收端建立一个相同的模型，按此模型进行解码操作。 运动估计：从当前帧中提取视频序列的运动趋势和走向过程。 一个完整的编码过程基本可以概括为视频源通过滤波器得到波形图，量化得到初始的完整码流，通过帧间、帧内编码和熵编码技术得到最终压缩后的码流。 视频编解码部分采用JM 编解码器。在实验中，视频源将收集到的视频数据改变格式后输入到JM 编码器的工作目录中，在 Visual Studio 2013 平台上运行。通过编码器采样获取预测数据，并与实际值相减得到残差，使用帧内、帧间技术对残差进行量化操作 / 变换，对编码语法元素进行熵编码，然后在编码器的工作目录下得到压缩后的码流。 当码流传输到接收端后，同样会被输入到解码器的工作目录中，通过一系列相反的操作后得到压缩前的视频数据。 2.2 客户端实现 2.2.1 平台选择和开发语言 服务器端采用Windows 操作系统与Java 语言；客户端包括Android 操作系统，Java 语言，Android 编程。 Java 是一门面向对象编程的语言，较好地实现了面向对象编程理论，同时也是一种不受限于特定平台的语言，具有可移植性[5]。此外，Java 还具有稳健、安全、高性能等特征， 是一种功能丰富的开发语言。 2.2.2 客户端 UI设计 用户界面（UI）是系统和用户之间进行交互与信息交换的重要媒介，使得用户能够方便、有效地操作硬件以达成双向交互，完成工作。 本文 采用 Android Studio 进行 Android 编 程。Android Studio 具有非常丰富的可视化编程功能，可以在编程的同时看 到其被应用在不同尺寸屏幕中的情况。Android 操作系统的用 户界面都以 View 与 ViewGroup 为基础。View 是用户界面的 基本组成单元，ViewGroup 是其子类，ViewGroup 的子类称为 “Layout（布局）”。View 与 ViewGroup 在布局中的层次结构如 图 1 所示。 Android 编程中有多种 布局方 式， 分别为线 性布局（LinerLayout）， 相 对 布 局（RelativeLayout）， 帧 布 局（FrameLayout）， 绝对布局（AbsoluteLayout） 等。本文编程主要用到线性布局（LinearLayout）， 该布局有 horizontal 和 vertical 两个方向。Android Studio 在创建布局方式上分为两种： 其一，在XML 配置文件中声明布局方式；其二，在应用程序中直接通过代码实例化布局及其组件。 2.3 视频的播放显示 对于获取的视频文件首先要经过解码，…