MEMS傳感器在各大領域中應用 |
| MEMS傳感器行業(yè)是一個新興的行業(yè)，在中國商業(yè)化的時間不到10年，而在全球也只有20余年的產(chǎn)業(yè)化歷程。 MEMS傳感器代表了未來傳感器的發(fā)展方向，具有體積微小、低功耗、一致性高等特點，可大批量、低成本制造，大大拓寬了傳感器的應用領域，為智能設備的發(fā)展奠定了重要的技術基礎，亦是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。 目前，全世界有大約600余家單位從事MEMS的研制和生產(chǎn)工作，已研制出包括微型壓力傳感器、加速度傳感器、微噴墨打印頭、數(shù)字微鏡顯示器在內的幾百種產(chǎn)品，其中MEMS傳感器占相當大的比例。 作為獲取信息的關鍵入口，MEMS傳感器已在汽車、消費電子、航空航天、生物醫(yī)學等領域中得到了廣泛的應用。而隨著時間的推移和技術的逐步發(fā)展，MEMS所包含的內容正在不斷增加，并變得更加豐富。 汽車領域 在20世紀90年代，MEMS首先在汽車工業(yè)開始應用，汽車電子被認為是MEMS傳感器第一波應用高潮的推動者。 受益于汽車行業(yè)安全規(guī)定及信息化、智能化浪潮，MEMS傳感器在汽車領域得到飛速發(fā)展，其應用方向和市場需求包括車輛的防抱死系統(tǒng)、電子車身穩(wěn)定程序、電控懸掛、電動手剎、斜坡起動輔助、胎壓監(jiān)控、引擎防抖、車輛傾角計量和車內心跳檢測等。 根據(jù)相關調研數(shù)據(jù)，目前平均每輛汽車包含10-30個MEMS傳感器，而在高檔汽車中大約會采用30甚至上百個MEMS傳感器。 MEMS壓力傳感器主要應用在測量氣囊壓力、燃油壓力、發(fā)動機機油壓力、進氣管道壓力及輪胎壓力。這種傳感器用單晶硅作材料，以采用MEMS技術在材料中間制作成力敏膜片，然后在膜片上擴散雜質形成四只應變電阻，再以惠斯頓電橋方式將應變電阻連接成電路，來獲得高靈敏度。車用MEMS壓力傳感器有電容式、壓阻式、差動變壓器式、聲表面波式等幾種常見的形式。 而MEMS加速度計的原理是基于牛頓的經(jīng)典力學定律，通常由懸掛系統(tǒng)和檢測質量組成，通過微硅質量塊的偏移實現(xiàn)對加速度的檢測，主要用于汽車安全氣囊系統(tǒng)、防滑系統(tǒng)、汽車導航系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)等，除了有電容式、壓阻式以外，MEMS加速度計還有壓電式、隧道電流型、諧振式和熱電偶式等形式。其中，電容式MEMS加速度計具有靈敏度高、受溫度影響極小等特點，是MEMS微加速度計中的主流產(chǎn)品。 微陀螺儀是一種角速率傳感器，主要用于汽車導航的GPS信號補償和汽車底盤控制系統(tǒng)，主要有振動式、轉子式等幾種。應用最多的屬于振動陀螺儀，它利用單晶硅或多晶硅的振動質量塊在被基座帶動旋轉時產(chǎn)生的哥氏效應來感測角速度。例如汽車在轉彎時，系統(tǒng)通過陀螺儀測量角速度來指示方向盤的轉動是否到位，主動在內側或者外側車輪上加上適當?shù)闹苿右苑乐蛊嚸撾x車道，通常，它與低加速度計一起構成主動控制系統(tǒng)。 消費電子 隨著消費電子的大發(fā)展及產(chǎn)品創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，該領域已經(jīng)取代汽車成為MEMS最大的應用市場。 MEMS傳感器在消費電子產(chǎn)品中可用于運動/墜落檢測、導航數(shù)據(jù)補償、游戲/人機界面交互、電源管理、GPS增強/盲區(qū)消除、速度/距離計數(shù)等，應用較多的品類為MEMS麥克風、3D加速器、MEMS 射頻組件、GPS陀螺儀、小型燃料電池與生化芯片等。多種MEMS傳感器的綜合應用可增加電子設備的娛樂性及智能性，改善交互性能，大大提升了用戶體驗。 
憑著微機電在體積和功耗上的突破，最新技術MEMS Drive類似一張貼在圖像傳感器背面的平面馬達，帶動圖像傳感器在三個旋轉軸移動。MEMS?Drive 的防抖技術是透過陀螺儀感知拍照過程中的瞬間抖動，依靠精密算法，計算出馬達應做的移動幅度并做出快速補償。這一系列動作都要在百分之一秒內做完，你得到的圖像才不會因為抖動模糊掉。 MEMS傳感器在智能手機領域的應用 航空航天 MEMS在航空航天領域主要有狀態(tài)傳感器和環(huán)境傳感器之分。狀態(tài)傳感器主要針對飛機姿態(tài)、燃料用量、生命活動、各種活動機件的即時位置等進行監(jiān)測。環(huán)境傳感器主要針對溫濕度、氧氣濃度、流量大小等方面進行測量。通過提供有關航天器的工作信息，MEMS傳感器起到故障診斷、提供決策依據(jù)、保障正常飛行的作用。近期事故頻出已全球停飛的波音737MAX飛機，故障主要原因之一是迎角傳感器產(chǎn)生讀數(shù)輸出錯誤，導致了系統(tǒng)不能起到嚴格的保護作用。小小傳感器對航空航天安全的重要性可見一斑。 生物醫(yī)療 隨著體外診斷、藥物研究、病患監(jiān)測、給藥方式以及植入式醫(yī)療器械等領域發(fā)展，醫(yī)療設備需要迅速提高性能、降低成本、縮小尺寸。MEMS技術使醫(yī)療設備可以做到微型化，醫(yī)療檢測、診斷、手術和治療過程可以更加便捷、精準，甚至無痛。 MEMS壓力傳感器可以檢測包括血壓、眼內壓、顱內壓、子宮內壓等在內的人體器官壓力水平。MEMS慣性器件最主要用于心臟病治療設備。MEMS圖像傳感器普遍應用于包括CT掃描、內窺鏡在內的醫(yī)學成像設備中。MEMS技術在傳感和執(zhí)行功能上的優(yōu)勢，使其在醫(yī)療健康行業(yè)的應用廣泛增長。 此外，MEMS技術在國防、工業(yè)、能源及環(huán)保等領域也有廣泛應用，為各行各業(yè)提供自動化、智能化的數(shù)據(jù)接口，賦能智能社會。根據(jù)相關市場調研數(shù)據(jù)，全球MEMS市場結構中消費電子領域占比最高，增長空間最大的是生物醫(yī)療領域。 自新型冠狀病毒肺炎疫情爆發(fā)以來，傳感器專家網(wǎng)一直密切關注疫情進展，根據(jù)國家及地方政府的最新調控與安排，為更好的服務相關企業(yè)，在疫情期間，傳感器專家網(wǎng)免費發(fā)布企業(yè)相關文章，免費成為傳感器專家網(wǎng)認證作者，請點擊認證，大家同心協(xié)力，抗擊疫情，為早日打贏這場防控攻堅戰(zhàn)貢獻自己的一份力量。 |
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