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什么是MEMS传感器?MEMS传感器的种类和应用领域

来源:华强电子网 作者:NV 浏览:2224

标签: 传感器 mems

摘要: MEMS 产品逐步应用于物联网、可穿戴设备等新领域,应用场景日益丰富,正渐渐覆盖人类生活的各个维度。

MEMS 产品逐步应用于物联网、可穿戴设备等新领域,应用场景日益丰富,正渐渐覆盖人类生活的各个维度。MEMS 产品逐步应用于物联网、可穿戴设备等新领域,应用场景日益丰富,正渐渐覆盖人类生活的各个维度。那么什么是MEMS传感器?MEMS传感器的种类有些?MEMS传感器主要有哪些应用领域


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MEMS传感器简介


MEMS的全称是微型电子机械系统(Micro Electromechanical System),利用半导体制造工艺和材料,将传感器、执行器、机械机构、信号处理和控制电路等集成于一体的微型器件或系统,其内部结构一般在微米甚至纳米量级。MEMS主要包含两个部分:传感器和执行器。


与传统的机械传感器相比,MEMS传感器具有体积小、集成化、智能化、低成本等优点,可以满足物联网时代对于传感器的要求。


MEMS传感器的种类


MEMS传感器种类繁多,主要的MEMS传感器包括运动传感器、压力、麦克风、环境、光传感器等。其中运动传感器可分为陀螺仪、加速度计、磁力计。


1、MEMS运动传感器


MEMS运动传感器主要有加速度计、陀螺仪、磁力计三大类,加速度计和陀螺仪可以集成为六轴惯性传感器;磁力计和加速度计集成为电子罗盘(e-compass),加速度计、陀螺仪和磁力计可集成为9轴传感器。


MEMS陀螺仪是通过陀螺仪的重心原理科里奥利力测角速度的;MEMS加速度计可以感知任意方向上的加速度。MEMS磁力计通过测试磁场强度和方向可以定位设备的方位。


惯性传感器(加速度计 陀螺仪)厂家有:意法半导体(ST)、旭化成微电子(AKM )、应美盛(InvenSense)、罗伯特.博世等。


电子罗盘(磁力计 加速度计)厂家有:旭化成微电子(AKM )、雅马哈(Yamaha)、阿尔卑斯(Alps Electric) 、美新半导体(MEMSIC)(2016年7月被华灿光电收购)等。


2、MEMS麦克风


MEMS麦克风在消费电子、汽车、医疗等领域广泛的应用。目前几乎每部智能手机至少使用一个MEMS麦克风,高端的智能手机甚至使用三个麦克风,分别用于语音采集、噪音消除、改善语音识别,而iPhone 6S已经采用了4个MEMS麦克风。在物联网的时代,大量的物联网设备也将使用MEMS麦克风。苹果iPhone 5S和5C采用两颗楼氏电子(Knowles)、一颗是瑞声科技(AAC)的MEMS麦克风。


3、MSME压力传感器


压力传感器主要用于检测压力,根据量程范围可分为低压、中压、高压压力传感器。MEMS压力传感器则属于低压传感器,主要检测原理有硅电容式和硅压阻式。


汽车和医疗是MEMS压力传感器很大的应用领域。与MEMS惯性传感器相比,目前MEMS压力传感器在消费电子与移动领域的应用不是特别广泛,主要包括潜水与运动手表、计步器和徒步高度计,部分应用于饮水机、洗衣机、太阳能热水器等家电产品充当水位传感器。未来智能手机、平板电脑可能集成MEMS压力传感器用以检测大气压,或充当高度计以支持室内定位服务。


4、MEMS环境传感器


MEMS湿度传感器在工业控制、气象、农业、矿山检测等行业中得到了广泛的应用。MEMS气体传感器主要用于检测目标气体的成分、浓度等。


5、MEMS生物传感器


MEMS生物传感器目前处于发展初期。MEMS生物传感器是利用生物分子探测生物反应信息的器件,被列为新世纪五大医学检验技术之一,是现代生物技术与微电子学、化学等多学科交叉结合的产物。未来MEMS生物传感器在医学、食品工业、环境监测等领域具有广阔发展空间。


MEMS传感器应用领域


1、可穿戴设备应用

    

以小米手环为例,就用到了ADI的MEMS加速度和心率传感器来实现运动和心率监测。Apple Watch内部除了MEMS加速度计、陀螺仪、MEMS麦克风,还有使用脉搏传感器。

    

2、VR应用


VR设备需要足够jing确测定头部转动的速度、角度和距离,采用MEMS加速度计、陀螺仪和磁力计来进行测定是重要的解决方案之一,几乎成为VR设备的标配。Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR都采用了MEMS加速度计和陀螺仪,未来VR设备也可能会使用MEMS眼球追踪技术。

    

3、无人机应用


无人机飞行姿态控制技术上,MEMS传感器又有了施展的空间。结合加速度计和陀螺仪,可以算出角度变化,并确定位置和飞行姿态。MEMS传感器能在各种恶劣条件正常工作,同时获得高精度的输出。MEMS加速度计和陀螺仪在无人机上的应用可谓是大放异彩。


4、智能汽车应用


车联网是物联网发展的重大领域,智能汽车是车联网的重心,正处于高速发展中。在智能汽车时代,主动安全技术成为备受关注的新兴领域,需要改进现有的主动安全系统,比如侧翻(rollover)与稳定性控制(ESC),这就需要MEMS加速度传感器和角速度传感器来感测车身姿态。语音将成为人与智能汽车的重要交互方式,MEMS麦克风将迎来发展新机遇。MEMS传感器在汽车领域还有很多应用,包括安全气囊(应用于正面防撞气囊的高g值加速度计和用于侧面气囊的压力传感器)、汽车发动机(应用于检测进气量的进气歧管jue对压力传感器和流量传感器)等。

型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67