[发明专利]包括可伸展硅的传感器网络

说明书

技术领域

本公开的领域通常涉及传感器网络，并更特别涉及与包括可伸展硅的传感器网络有关的方法和系统。

背景技术

监视例如大面积结构健康的现有解决方案包括基于电线和光纤互连传感器网络。尽管光纤通信使某些通信系统中低功率器件成为可能，但它不能够在不使网络节点间互连复杂化的情况下处理传感器阵列。其它考虑包括可制造性、输入/输出信号的机械连接、可缩放性以及电线/光纤线束、电力总线和数据总线的成本和可靠性。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种传感器网络，其包括可伸展硅衬底和在可伸展硅衬底上制造的多个节点。节点包括能量收集和存储元件、通信器件、感测器件和处理器中的至少一个。节点经由互连导体互连。

在另一实施例中，提供了一种制造网络的方法。该方法包括在期望区域上伸展硅介质，处理所伸展的硅介质从而在其上生成多个节点，并利用可伸展介质内的导电路径来冗余互连所生成的节点，从而形成网络。

在又一实施例中，提供了一种监视结构的网络。该网络包括可伸展硅衬底、在可伸展硅衬底上制造的多个传感器、在可伸展硅衬底上制造的至少一个通信器件和在可伸展硅衬底上制造的至少一个能量收集和存储元件。可伸展硅衬底包括在其中的多个导电路径，导电路径互连多个传感器、至少一个通信器件和至少一个能量收集和存储元件。网络被配置为跨越结构而连接，从而分散传感器。来自传感器的数据经由至少一个通信器件传递到外部器件。

附图说明

图1是图解在有利实施例中使用可伸展硅制造的传感器网络的系统框图。

图2是图解在另一有利实施例中传感器网络的图示，其包括互连能量收集和存储元件、无线和有线通信器件、微传感器和网络管理处理器的可伸展硅。

图3是图解在另一有利实施例中使用可伸展硅制造传感器网络的方法的流程图。

具体实施方式

图1是基于可伸展硅的传感器网络10的框图。在图解实施例中，在可伸展硅衬底上制造三个节点。三个节点包括电源节点12、处理器节点14和传感器节点16。节点经在可伸展硅衬底中形成的互连导体20、22和24互连。

在一个实施例中，电源节点12可以是能量收集和存储元件。例如，电源节点可以是与硅基纳/微机电系统(N/MEMS)集成的压电发电机。在该实施例中，该组合能够发电和储电。电源节点12可以向处理器节点14和传感器节点16两者提供这种电力。在其它实施例中，多个节点12可以跨越可伸展硅衬底分布，从而向具有这种处理、感测和通信功能的节点供电。

处理器节点14包括处理功能，并可以包括RF接收器和发送器30，用于与能够用无线通信方法的传感器节点16的各部分通信。处理器节点14可以进一步包括处理能力，用于经例如数字交通工具网络接口40通信。图1的实施例可以包括RF到数字变换器32和数字到RF转换器34，用于促进在交通工具网络40和传感器节点16之间经RF接收器/发送器30的通信。处理器节点14可以被配置为管理和监视传感器网络10的行为，包括发电和耗电、数据采集以及在传感器网络10内和与外部器件(例如交通工具网络40)的通信。

尽管可替换实施例通过有线操作能力而操作，但是传感器节点16可以具有无线操作能力。在两种配置中，传感器节点16包括传感器元件50和通信元件52。传感器元件50可以包括集成形成的信号调节电路或信号调节电路可以与传感器元件物理分离。

如在图1中示出的传感器节点16被配置为无线操作，相似于上面描述的处理器节点14。然而，考虑如下实施例，在其中可伸展硅介质用作在传感器节点16和处理器节点14之间的通信互连，如可伸展硅互连20示出的。在图解实施例中利用可伸展硅互连22来从电源节点12向处理器节点14供电，同时在图解实施例中利用可伸展硅互连24来从电源节点12向传感器节点16供电。

图2是使用可伸展硅105制造的传感器网络100的图解。在图解实施例中，网络100包括在可伸展硅105上已经制造的多个部件。这些部件包括例如能量收集和存储元件110、通信器件120、传感器130和网络管理处理器140。通信器件120可以包括无线和有线器件。如在此描述的，多个部件集成在可伸展硅105的介质上，该可伸展硅提供在其中形成的多个导电路径160(互连)，该导电路径160提供例如从能量收集和存储元件110到通信器件120、传感器130和网络管理处理器140的电力传导。