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MEMS遇见传感器改变生活就此开始

发布时间:2020-06-30 21:22:19 阅读: 来源:渔坠厂家

摘要:通过分析MEMS和传感器技术融合的最新进展,介绍最新的MEMS传感器技术的应用及为智能设备带来的全新应用体验。

本文引用地址:广义上说,传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。传感器接收信号或刺激并反应,并将待测物理量或化学量转换成另一对应输出,主要用于自动化控制、安防设备等。市场对传感器的需求随着应用的不同其需求重点不同,如工业过程控制还是集中在温度、压力、流量及图像系统方面。一般消费产品像手机里面的轻触式感应系统、陀螺仪,图像等器件。而在汽车工业里,除了传统的温度、压力、速度、及流量等传统信号感应系统外,越来越多的图像和雷达系统被应用到了汽车的安全系统应用中。这些新兴的应用都将具有广阔的市场前景。

作为一种精细化机械工艺,MEMS(微机电系统)技术深受运动、加速度、倾斜以及振动等传感器应用的欢迎。今天的MEMS传感器是系统级封装解决方案,与传统的传感器技术相比,MEMS体积小、重量轻、成本低、能耗低、可靠性高、易于批量生产、智能化高。而借助MEMS技术带给传感器的这些优势,又为传感器打开了更多全新应用之门。

村田制作所MEMS传感器产品技术部经理Fang Tuurnala介绍,MEMS传感器的高性能和可靠性、对时间和温度变化有极小的偏差即稳定性好等特性不会局限于目前的应用。在工业领域,MEMS传感器的运用主要会在地震预测,桥梁倒塌等事故的预测中。例如铁塔底下放置传感器后,即可得知在某个支撑点范围下铁塔是安全的,超过这个范围就会产生安全隐患。在国外的桥梁上已经有了使用传感器的案例。另外一个工业的应用就是在煤矿。运用在煤矿地下支撑脚的控制,减小塌方的可能性。农业方面,在耕地面积减少的情况下农业机械化和高产量的需求也使得农业开始需要高尖端的技术。未来的农业也会是个不同的景象,例如在插秧的设备上搭载MEMS传感器,它可以做到同角度高准确的种植,在同样的投入下收获更高的产量。MEMS传感器在中国有10年多的发展,但是推广不够立体,市场需求并不明显等原因实际实际应用还不多。因此,在国内推广此产品会需要比较长的周期,展望未来,MEMS传感器在汽车电子等领域对高尖端传感器的需求会不断增加。

消费级应用

在消费产品中,现在不论是走路还是打电话,都会用到不同程度的传感器。除了市场比较成熟的常用传感器之外,高精度传感器产品的日后需求将会越来越多。

MEMS加速传感器和陀螺仪让设备厂商研制出各种高性价比的运动控制型设备,并取得市场成功。这些传感器能够给手机、MP3/MP4播放器、PDA、平板电脑或游戏机控制器增加智能人机界面,把用户的手腕、胳膊和手的运动与应用程序、页面内以及页面之间的浏览、游戏机中的人物动作等设备功能联系起来,实现真正意义的人机互动。

便携设备中的数据保护是MEMS传感器的另一种应用。当出现自由坠落或者其它异常运动时,MEMS加速计将立即通知系统终止全部的硬盘驱动器(HDD)读写操作,并将磁头固定到安全位置。意法半导体的加速计还经常集成在洗衣机或烘干机等家电设备中,充当振动检测器,用于稳定失衡的负荷,防止机器出现过量的磨损而发生故障。

MEMS陀螺仪,也称角运动传感器,可以辅助加速计,使游戏机和遥控器的人机界面变得更加炫酷。这些陀螺仪还能消除晃动对数字摄像机或数码相机画质的影响,提高图像或相片的清晰度,并可使汽车导航增加航位推算和地图匹配功能。由于GPS卫星信号无法覆盖每一个角落,例如,在建筑物内或高楼林立的城区通常没有卫星信号,在这种情况下,航位推算系统通过监测运动、行程和海拔,修正数字罗盘读数,继续为用户提供准确的导航信息。

MEMS磁传感器测量地球磁场的强度和/或方向,因而能够确定以北极为参考轴的前进方向,增强便携消费电子产品的电子罗盘功能,包括方位定向、地图/显示屏定向、定位关联服务和航位推测。在一个9自由度(DoF) 多传感器模块内,磁传感器可补充加速度计和陀螺仪的功能。

压力传感器可满足应用对全量程和高分辨率的要求:应用实例包括手持设备的气压计功能和硬盘驱动器的“飞行高度”控制功能。随着硬盘驱动器小型化趋势和存储容量不断提高,磁头与盘面之间的距离极易受到气压变化的负面影响。

微加工声学器件,也称MEMS话筒,可提高现有的和新兴应用设备的音质、可靠性和成本效益,目标应用包括手机、笔记本电脑、录像机、数码相机以及助听器或电子听诊器。将多个MEMS话筒组合成阵列可实现更多功能,如噪声抑制和方向拾音。这在噪声很大和无法控制的环境内,对于提高声音清晰度很有帮助,可以有效提高移动会话和会议的音质。

对于智能手机和移动设备,主要使用的MEMS器件有加速度计,陀螺仪,磁力计,气压计,以及MEMS麦克风,主要应用于运动/坠落检测、导航数据补偿、游戏/人机界面、电源管理、GPS增强/盲区消除、速度/距离计数、高清音频采集、其他体育和保健应用等等。这些MEMS技术都在很大程度上提高了用户体验,并带来了全新的电子消费产品。其中加速度计是该市场中第一大应用产品。而陀螺仪增长迅速,已经成为继加速度计后的第二大应用产品。除了消费和手机应用,目前其他许多领域也采用了MEMS传感器与致动器,包括资料处理在内,如打印机、投影机、复印机、空调、汽车和其他高附加价值的工业、医疗、有线通讯和航天、国防等。意法半导体大中华暨南亚区MEMS 和传感器产品市场经理Vincent Xu认为,若依发展现况来看,到2014年,消费和行动MEMS将成为整个MEMS领域中最大的一个区块;这个区块包含了许多种大量应用,如笔记型计算机、MP3播放器、遥控器、便携式导航设备和可穿戴式应用等.

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