摘要:经过剖析MEMS和传感器技能交融的最新进展,介绍最新的MEMS传感器技能的运用及为智能设备带来的全新运用体会。
广义上说,传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于运用的电信号的器材。传感器接纳信号或影响并反响,并将待测物理量或化学量转换成另一对应输出,首要用于自动化操控、安防设备等。商场对传感器的需求跟着运用的不同其需求要点不同,如工业进程操控仍是会集在温度、压力、流量及图画体系方面。一般消费产品像手机里边的轻触式感应体系、陀螺仪,图画等器材。而在轿车工业里,除了传统的温度、压力、速度、及流量等传统信号感应体系外,越来越多的图画和雷达体系被运用到了轿车的安全体系运用中。这些新式的运用都将具有宽广的商场前景。
作为一种精细化机械工艺,MEMS(微机电体系)技能深受运动、加快度、歪斜以及振荡等传感器运用的欢迎。今日的MEMS传感器是体系级封装解决方案,与传统的传感器技能比较,MEMS体积小、重量轻、本钱低、能耗低、可靠性高、易于批量生产、智能化高。而凭借MEMS技能带给传感器的这些优势,又为传感器打开了更多全新运用之门。
村田制作所MEMS传感器产品技能部司理Fang Tuurnala介绍,MEMS传感器的高性能和可靠性、对时间和温度改变有极小的误差即安稳性好等特性不会局限于现在的运用。在工业范畴,MEMS传感器的运用首要会在地震猜测,桥梁坍毁等事端的猜测中。例如铁塔底下放置传感器后,即可得知在某个支撑点规模下铁塔是安全的,超越这个规模就会产生安全隐患。在国外的桥梁上已经有了运用传感器的事例。别的一个工业的运用就是在煤矿。运用在煤矿地下支撑脚的操控,减小塌方的可能性。农业方面,在耕地面积削减的情况下农业机械化和高产值的需求也使得农业开端需求高顶级的技能。未来的农业也会是个不同的现象,例如在插秧的设备上搭载MEMS传感器,它能够做到同视点高精确的栽培,在相同的投入下收成更高的产值。MEMS传感器在我国有10年多的开展,可是推行不行立体,商场需求并不显着等原因实践实践运用还不多。因此,在国内推行此产品会需求比较长的周期,展望未来,MEMS传感器在轿车电子等范畴对高顶级传感器的需求会不断添加。
消费级运用
在消费产品中,现在不论是走路仍是打电话,都会用到不同程度的传感器。除了商场比较老练的常用传感器之外,高精度传感器产品的日后需求将会越来越多。
MEMS加快传感器和陀螺仪让设备厂商研制出各种高性价比的运动操控型设备,并获得商场成功。这些传感器能够给手机、MP3/MP4播放器、PDA、平板电脑或游戏机操控器添加智能人机界面,把用户的手腕、臂膀和手的运动与运用程序、页面内以及页面之间的阅读、游戏机中的人物动作等设备功用联系起来,完成真实含义的人机互动。
便携设备中的数据维护是MEMS传感器的另一种运用。当呈现自在掉落或许其它反常运动时,MEMS加快计将当即告诉体系停止悉数的硬盘驱动器(HDD)读写操作,并将磁头固定到安全方位。意法半导体的加快计还常常集成在洗衣机或烘干机等家电设备中,充任振荡检测器,用于安稳失衡的负荷,避免机器呈现过量的磨损而产生毛病。
MEMS陀螺仪,也称角运动传感器,能够辅佐加快计,使游戏机和遥控器的人机界面变得愈加炫酷。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,进步图画或相片的清晰度,并可使轿车导航添加航位计算和地图匹配功用。因为GPS卫星信号无法掩盖每一个旮旯,例如,在建筑物内或楼房树立的城区一般没有卫星信号,在这种情况下,航位计算体系经过监测运动、行程和海拔,批改数字罗盘读数,持续为用户供给精确的导航信息。
MEMS磁传感器丈量地球磁场的强度和/或方向,因此能够确认以北极为参阅轴的前进方向,增强便携消费电子产品的电子罗盘功用,包含方位定向、地图/显示屏定向、定位相关服务和航位估测。在一个9自在度(DoF) 多传感器模块内,磁传感器可弥补加快度计和陀螺仪的功用。
压力传感器可满意运用对全量程和高分辨率的要求:运用实例包含手持设备的气压计功用和硬盘驱动器的“飞翔高度”操控功用。跟着硬盘驱动器小型化趋势和存储容量不断进步,磁头与盘面之间的间隔极易遭到气压改变的负面影响。
微加工声学器材,也称MEMS话筒,可进步现有的和新式运用设备的音质、可靠性和本钱效益,方针运用包含手机、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话筒组合成阵列可完成更多功用,如噪声按捺和方向拾音。这在噪声很大和无法操控的环境内,关于进步声响清晰度很有协助,能够有用进步移动会话和会议的音质。
关于智能手机和移动设备,首要运用的MEMS器材有加快度计,陀螺仪,磁力计,气压计,以及MEMS麦克风,首要运用于运动/掉落检测、导航数据补偿、游戏/人机界面、电源办理、GPS增强/盲区消除、速度/间隔计数、高清音频收集、其他体育和保健运用等等。这些MEMS技能都在很大程度上进步了用户体会,并带来了全新的电子消费产品。其间加快度计是该商场中第一大运用产品。而陀螺仪增加敏捷,已经成为继加快度计后的第二大运用产品。
除了消费和手机运用,现在其他许多范畴也采用了MEMS传感器与致动器,包含材料处理在内,如打印机、投影机、复印机、空调、轿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 和传感器产品商场司理Vincent Xu以为,若依开展现况来看,到2014年,消费和举动MEMS将成为整个MEMS范畴中最大的一个区块;这个区块包含了许多种很多运用,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运用等.