MEMS傳感器的主要應用領(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(guò)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、機械、材料、物理、化學(xué)、生物、醫學(xué)等多學(xué)科和技術(shù)具有廣泛的應用前景。

使用MEMS傳感器檢測無(wú)創(chuàng )胎心，對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，使用傳統的聽(tīng)診器甚至只使用放大式超聲波多普勒，人工計數難以精確測量。此外，超聲波多普勒胎心監護儀具有數字顯示功能，價(jià)格昂貴，僅適用于少數大醫院，在中、小醫院和廣大農村地區無(wú)法普及。此外，當超聲波振蕩作用于胎兒時(shí)，會(huì )對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、重復檢測和家庭使用。

在MEMS加速度傳感器的基礎上，提出了一種無(wú)創(chuàng )胎心檢測方法，研制了介于胎心聽(tīng)診器和多普勒胎兒監測器之間，簡(jiǎn)單、直觀(guān)、準確地進(jìn)行臨床診斷和孕婦自我檢查的醫療輔助設備。利用加速度傳感器將胎兒心率轉化為模擬電壓信號，通過(guò)前置放大裝置實(shí)現差分放大。然后對模擬電壓信號進(jìn)行濾波和其他一系列中間信號處理，并將A/D轉換成數字信號。最終，將光隔離器輸入單片機進(jìn)行分析處理，輸出處理結果。

胎兒心率測試儀采用MEMS加速度傳感器設計，經(jīng)適當改進(jìn)，可作為胎兒心率遠程監測系統的終端。中央信號采集分析監測器由醫院提供自動(dòng)分析結果，醫生診斷結果，如有問(wèn)題及時(shí)通知孕婦到醫院就診。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(chē)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，然后在膜片上擴散雜質(zhì)，形成四個(gè)應變電阻，然后通過(guò)惠斯頓電橋連接成電路，獲得高靈敏度。汽車(chē)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(jiàn)形式。MEMS加速度計的原理是基于牛頓的經(jīng)典力學(xué)定律，一般由懸掛系統和檢測質(zhì)量組成，通過(guò)硅質(zhì)量塊的偏移來(lái)檢測加速度，主要用于汽車(chē)氣囊系統、防滑系統、導航系統、防盜系統等。除了電容式和壓阻式之外，MEMS加速度計還具有壓電式、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(chē)導航GPS信號補償和汽車(chē)底盤(pán)控制系統，包括振動(dòng)式、轉子式等多種傳感器。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)量塊在被底座驅動(dòng)旋轉時(shí)產(chǎn)生的哥氏效應來(lái)感受測量角度的。例如，當汽車(chē)轉彎時(shí)，系統通過(guò)陀螺儀測量角度，以決定轉向是否到位，并主動(dòng)在內外輪上加適當的制動(dòng)，以防止汽車(chē)脫離車(chē)道。通常，這種系統由低加速度計組成主動(dòng)控制系統。動(dòng)作跟蹤系統。

MEMS傳感器可以用來(lái)測量運動(dòng)員的日常訓練，記錄每一個(gè)動(dòng)作，教練分析結果，反復比較，提高運動(dòng)員的成績(jì)。隨著(zhù)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用于3D運動(dòng)跟蹤，使用戶(hù)能夠得到非常準確的觀(guān)察。除了提供滑雪板的運動(dòng)數據外，還可以記錄用戶(hù)的位置和距離。沖浪也是如此。安裝在沖浪板上的3D運動(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，手機攝像頭主要是通過(guò)音圈電機的移動(dòng)鏡頭組(或鏡頭抖動(dòng)防止技術(shù))來(lái)實(shí)現抖動(dòng)防止，受到很大限制。另一個(gè)市場(chǎng)上比較高級的抖動(dòng)防止技術(shù):多軸抖動(dòng)防止技術(shù)是通過(guò)移動(dòng)圖像傳感器來(lái)補償抖動(dòng)的，但由于該技術(shù)體積龐大，耗電量超過(guò)手機負荷，不能用于手機。

隨著(zhù)微型計算機電在體積和功耗方面的突破，最新技術(shù)MEMSDrive像平面電機一樣貼在圖像傳感器的背面，驅動(dòng)圖像傳感器通過(guò)三個(gè)旋轉軸移動(dòng)。MEMSDrive的顫抖防止技術(shù)是通過(guò)陀螺儀感知拍攝過(guò)程中的瞬間顫抖，通過(guò)正確的算法計算電機的相應運動(dòng)幅度，迅速補償。這些動(dòng)作都需要在1%1秒以?xún)韧瓿?，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(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，其中MEMS傳感器占了相當大的比重，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)和微機械加工技術(shù)的新型傳感器。與傳統傳感器相比，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)。微米量級的特征尺寸使傳統機械傳感器無(wú)法實(shí)現的功能。

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