MEMS傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域有哪些

MEMS傳感器是一個(gè)基于微電子技術(shù)的多學(xué)科交叉研究領(lǐng)域。經(jīng)過40多年的發(fā)展，它已經(jīng)成為世界上最重要的科技領(lǐng)域之一。電子、機(jī)械、材料、物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科和技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。

使用MEMS傳感器檢測無創(chuàng)胎心，對(duì)胎兒心率的檢測技術(shù)要求很高，由于胎兒心率的快速變化，在每分鐘120~160次之間，使用傳統(tǒng)的聽診器甚至只使用放大式超聲波多普勒，人工計(jì)數(shù)難以精確測量。此外，超聲波多普勒胎心監(jiān)護(hù)儀具有數(shù)字顯示功能，價(jià)格昂貴，僅適用于少數(shù)大醫(yī)院，在中、小醫(yī)院和廣大農(nóng)村地區(qū)無法普及。此外，當(dāng)超聲波振蕩作用于胎兒時(shí)，會(huì)對(duì)胎兒造成極大的不利影響。盡管檢測劑量很小，但也屬于有損檢測范疇，不適合常規(guī)、重復(fù)檢測和家庭使用。

在MEMS加速度傳感器的基礎(chǔ)上，提出了一種無創(chuàng)胎心檢測方法，研制了介于胎心聽診器和多普勒胎兒監(jiān)測器之間，簡單、直觀、準(zhǔn)確地進(jìn)行臨床診斷和孕婦自我檢查的醫(yī)療輔助設(shè)備。利用加速度傳感器將胎兒心率轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，通過前置放大裝置實(shí)現(xiàn)差分放大。然后對(duì)模擬電壓信號(hào)進(jìn)行濾波和其他一系列中間信號(hào)處理，并將A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。最終，將光隔離器輸入單片機(jī)進(jìn)行分析處理，輸出處理結(jié)果。

胎兒心率測試儀采用MEMS加速度傳感器設(shè)計(jì)，經(jīng)適當(dāng)改進(jìn)，可作為胎兒心率遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的終端。中央信號(hào)采集分析監(jiān)測器由醫(yī)院提供自動(dòng)分析結(jié)果，醫(yī)生診斷結(jié)果，如有問題及時(shí)通知孕婦到醫(yī)院就診。這樣可以幫助孕婦隨時(shí)了解胎兒的狀況，也有利于胎兒和孕婦的健康。車載電子

該傳感器主要用于測量氣囊壓力、燃料壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)油壓力、進(jìn)氣管壓力和輪胎壓力。傳感器以單晶硅為材料，利用MEMS技術(shù)在材料中間制造敏感膜片，然后在膜片上擴(kuò)散雜質(zhì)，形成四個(gè)應(yīng)變電阻，然后通過惠斯頓電橋連接成電路，獲得高靈敏度。汽車上使用的MEMS壓力傳感器有電容式、壓阻式、差動(dòng)變壓器式、聲表波式等常見形式。MEMS加速度計(jì)的原理是基于牛頓的經(jīng)典力學(xué)定律，一般由懸掛系統(tǒng)和檢測質(zhì)量組成，通過硅質(zhì)量塊的偏移來檢測加速度，主要用于汽車氣囊系統(tǒng)、防滑系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)等。除了電容式和壓阻式之外，MEMS加速度計(jì)還具有壓電式、隧道電流式、諧振式和熱電偶式。電容式MEMS加速度計(jì)靈敏度高，受溫度影響很小。

微陀螺是一種角速率傳感器，主要用于汽車導(dǎo)航GPS信號(hào)補(bǔ)償和汽車底盤控制系統(tǒng)，包括振動(dòng)式、轉(zhuǎn)子式等多種傳感器。大部分振動(dòng)陀螺都是利用單晶硅或多晶硅的振動(dòng)質(zhì)量塊在被底座驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的哥氏效應(yīng)來感受測量角度的。例如，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，系統(tǒng)通過陀螺儀測量角度，以決定轉(zhuǎn)向是否到位，并主動(dòng)在內(nèi)外輪上加適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)，以防止汽車脫離車道。通常，這種系統(tǒng)由低加速度計(jì)組成主動(dòng)控制系統(tǒng)。動(dòng)作跟蹤系統(tǒng)。

MEMS傳感器可以用來測量運(yùn)動(dòng)員的日常訓(xùn)練，記錄每一個(gè)動(dòng)作，教練分析結(jié)果，反復(fù)比較，提高運(yùn)動(dòng)員的成績。隨著MEMS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，MEMS傳感器的價(jià)格也會(huì)下降，可以廣泛應(yīng)用于大眾健身房。

就滑雪而言，壓力傳感器、加速度傳感器、陀螺儀和全球定位系統(tǒng)用于3D運(yùn)動(dòng)跟蹤，使用戶能夠得到非常準(zhǔn)確的觀察。除了提供滑雪板的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)外，還可以記錄用戶的位置和距離。沖浪也是如此。安裝在沖浪板上的3D運(yùn)動(dòng)跟蹤可以記錄波浪高度、速度、沖浪時(shí)間、沖浪板距離、水溫和消耗的熱量信息。

在之前，手機(jī)攝像頭主要是通過音圈電機(jī)的移動(dòng)鏡頭組(或鏡頭抖動(dòng)防止技術(shù))來實(shí)現(xiàn)抖動(dòng)防止，受到很大限制。另一個(gè)市場上比較高級(jí)的抖動(dòng)防止技術(shù):多軸抖動(dòng)防止技術(shù)是通過移動(dòng)圖像傳感器來補(bǔ)償抖動(dòng)的，但由于該技術(shù)體積龐大，耗電量超過手機(jī)負(fù)荷，不能用于手機(jī)。

隨著微型計(jì)算機(jī)電在體積和功耗方面的突破，最新技術(shù)MEMSDrive像平面電機(jī)一樣貼在圖像傳感器的背面，驅(qū)動(dòng)圖像傳感器通過三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)。MEMSDrive的顫抖防止技術(shù)是通過陀螺儀感知拍攝過程中的瞬間顫抖，通過正確的算法計(jì)算電機(jī)的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)幅度，迅速補(bǔ)償。這些動(dòng)作都需要在1%1秒以內(nèi)完成，你得到的圖像不會(huì)因顫抖而模糊。

目前，世界上約有600多個(gè)單位從事MEMS的開發(fā)和生產(chǎn)，其中MEMS傳感器占了相當(dāng)大的比重，包括微壓力傳感器、加速度傳感器、微噴墨打印頭、數(shù)字微鏡顯示器等。MEMS傳感器是一種采用微電子技術(shù)和微機(jī)械加工技術(shù)的新型傳感器。與傳統(tǒng)傳感器相比，該傳感器具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適合批量生產(chǎn)、易于集成、智能化等特點(diǎn)。微米量級(jí)的特征尺寸使傳統(tǒng)機(jī)械傳感器無法實(shí)現(xiàn)的功能。

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