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2019年12月16日 | MEMS的新应用在哪里？
2019-12-16 来源：EEWORLD
MEMS技术无处不在，从每天使用的手机，再到未来的自动驾驶，或者智慧医疗、智慧城市等民生环节，都离不开它。
那么MEMS的未来还有哪些更具潜力的应用呢？ADI亚太区微机电产品线总监赵延辉，日前在ADI媒体技术开放日上进行了相关探讨，赵延辉主要介绍了三个应用领域，包括了导航用高精度IMU、工厂运维用加速度传感器以及地震监测，尽管相对手机等应用，这三个的市场需求量不大，但却能切实改善生活。
ADI亚太区微机电产品线总监赵延辉
高精度IMU是自动驾驶最后一道防线
随着自动驾驶、导航、位置服务等对定位的需求与日俱增，仅凭卫星已无法满足最精密的定位要求。“比如北斗的精度是2.5米之内，包括轨道误差，电离层，建筑物反射以及接收机本身的噪音等都会影响导航定位的精度，此外还有行驶到隧道中丢失信号等状况，这些时候都需要IMU进行定位。”
“惯导和MEMS技术是定位安全的最后一道屏障，这并不是故意夸大，包括视觉、雷达等都可能因为恶劣的外部环境从而失效，但IMU并不依赖任何外部环境。”赵延辉说道，“此外惯导的刷新率相对较高，这对于高速行驶的汽车来说，也是至关重要的。”
赵延辉强调道，定位或导航用IMU需要高精度、高稳定性以及高抗温性。
ADI IMU发展历程。10几年间，ADI一直关注惯导的发展，今年已经推出了器件级别的IMU，体积和价格相比以前有了极大改善，但是性能依然强劲。
如图所示，包括传感器、信号调理，温度补偿校准等模块和以前一样高度集成，对于系统开发人员来说，不再需要专业的模拟人才进行信号链调理工作，可以把更多精力花费在产品差异化上。
“振动抑制特性”，是ADI IMU相比竞争对手最大的优势之一，通过差分算法，实现了信号的准确分离。据了解，目前市场上很多IMU振动抑制特性指标不好，很难判断出运动是正常的转动还是由振动引起的误差，这会降低终端产品的操作体验。“目前专业的无人机应用中，几乎100%选择了ADI的IMU，主要原因就是振动抑制特性好，可以实现飞机的准确悬停，不会有偏差。”
助力智能制造
“智能制造概念的提出，给传感器市场带来了巨大需求，借助各种各样的传感器才能让机器和人类进行对话。”赵延辉说道。
基于条件状态的维护/监测正是如今最为火热的智能制造应用之一，通过24小时的传感器监测，运维负责人可以远程对机器进行监测，并且也会有提前预警等分析，确保工业现场的稳定运行，提高生产效率。
“机器损坏是分步骤的，如果在裂纹很小时就能发现的话，可以给设备保养提前做出规划，但是这个小裂纹的失效频率都是高频，而且幅度又低，所以需要传感器的精度足够。”
ADI ADXL100x MEMS加速度计可实现高分辨率振动测量，适用于工业条件监测应用，谐振频率最高支持45kHz典型值，有效带宽达30kHz，噪声25dB，赵延辉表示，这个加速度计完全可以取代传统的PZT压电传感器。
如图，MEMS具有非常多的优点，此外，频率响应特性相对于PZT也更好。“PZT无法测量低频信号，但是比如桥梁等建筑都是低频监测，因此MEMS传感器适用范围更广泛。”
除了传感器之外，包括信号链、数字处理等相关产品，ADI都可以为客户提供一站式服务。
地震预警监测
地震预警也是加速度传感器的一个新兴应用，由于P波和S波传输速率不同，同时S波的摧毁力更大，所以如果检测到P波之后，有足够的时间发出地震预警。实际上今年四川长宁就发生了这么一个新闻，提前预知地震状态，并向公众播报，减少了灾难破坏力。
“如今MEMS技术正在改变地震监测设备，过去地震监测设备都是低密度布置的，每一个专业的地震监测节点之间的距离至少在80公里以上。而为了准确报警，就需要布局更多高密度辅助测试节点，通过大数据的分析，准确进行地震判断。”赵延辉称。
针对地震预警加速度计，需要低噪声和低功耗两大特性，ADXL355是一款可以应用在地震成像市场的传感器，接在燃气表中，如果地震可以自动切断，从而防止二次灾害发生。
“从1987年开始投入MEMS商业化研究开始，ADI在MEMS商业化道路上一直前行，从1991年使用MEMS替代安全气囊中的气泡方案，到如今为卫星导航提供更为精准的位置信息，MEMS技术还有大量的应用值得开发，ADI也会将更多优秀产品回馈给市场，加速创新的变革。”赵延辉总结道。
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