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MEMS加速度计是如何工作的?

 时间:2019-08-05 | 浏览: 次 | 来源:天羿领航

  什么是MEMS?

  MEMS全称Micro Electromechanical System,微机电系统。是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置,其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。主要由传感器、动作器(执行器)和微能源三大部分组成。微机电系统涉及物理学、半导体、光学、电子工程、化学、材料工程、机械工程、医学、信息工程及生物工程等多种学科和工程技术,为智能系统、消费电子、可穿戴设备、智能家居、系统生物技术的合成生物学与微流控技术等领域开拓了广阔的用途。常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器等以及它们的集成产品。

  MEMS是一个独立的智能系统,可大批量生产,其系统尺寸在几毫米乃至更小,其内部结构一般在微米甚至纳米量级。例如,常见的MEMS产品尺寸一般都在3mm到1.5mm,甚至更小。微机电系统在国民经济和军事系统方面将有着广泛的应用前景。主要民用领域是电子、医学、工业、汽车和航空航天系统。

  MEMS加速度计,一个固态的微机电制程的加速器具有体积小、低耗电、低单价和高自主性等优点。 和里程表相比,一个三轴重力感测器可以同时侦测三个轴向的运动,而里程表仅能侦测一个轴向的运动。表面微机电(Surface Micromachined)技术和整体微机电(Bulk Micromachined)技术的差异在于前者是将感测器单元建构在矽晶圆的表面,而后者是利用蚀刻(Etch)的技术将感测器单元蚀刻在矽晶圆内部。 利用表面微机电的技术,可经讯号条件电路(Signal Conditioning Circuitry)制作在感测器单元的周边。 重力感测器一般是由利用表面微机电技术所制作的感测器单元、讯号条件电路和ADC所组成。

 

  在飞思卡尔(Freescale)的重力感测器中,感测器单元为一电感性的感测细胞(G-cell)。感测细胞是利用半导体材料(多晶矽)和制程(光罩和蚀刻)所制造出来的一种机械结构。 感测细胞是由弹簧、横梁材质(Beam Masses)和拴绳(Tether)所组成。

  MEMS加速度计有什么用途?

  通过测量由于重力引起的静态加速度,您可以找出设备相对于地球倾斜的角度。通过感测动态加速度,您可以分析设备移动的方式。起初,利用加速度计仅仅测量倾斜角和设备加速状态显然并不令人兴奋。然而,工程师们已经想出了许多方法利用加速度计发明出真正有用的产品。

  加速度计可以帮助设备更好地了解其周围环境。比如是否开车上坡?如果再走一步会不会跌倒?它现在是水平飞行还是在俯冲准备炸你的学校?一个好的程序员可以利用加速度计采集的数据编写出代码来回答上述所有问题。加速度计还可以帮助分析使用振动测试的汽车发动机的问题,或者甚至有人用它来制作乐器。

  另外,重力感测器的资料率也远高于里程表因此更适合用在DR。 就便利性来说,重力感测器是属于自主性的元件,不须依靠外部的辅助资讯,里程表必须仰赖车轮的转速的辅助资讯才能进行位移的计算。在计算世界中,IBM和苹果公司最近在笔记本电脑中开始使用加速度计来保护硬盘免受损坏。比方说您不小心碰掉笔记本电脑,加速度计一旦检测到突然的自由落体运动,会立即将硬盘驱动器关闭,尽量避免头部碰坏。以同样的方式,装备高精度的g加速度计用它在正确的时间检测到汽车碰撞和部署气囊已经成为行业标准方法。

  MEMS加速度计是如何工作的?

  制作加速度计有很多不同的方法,一些加速度计使用压电效应 - 它们包含由加速度力引起的微观晶体结构,从而产生电压。另一种做法是通过检测电容的变化。如果您有两个相邻的微结构,它们之间有一定的电容。如果加速力移动其中一个结构,则电容将发生变化。添加一些电路将电容转换为电压,您将得到一个加速度计。还有更多的方法,包括使用压阻效应,热气泡和光。

  我司专注于MEMS产品设计研发、生产、封装及代工,公司拥有雄厚的科研队伍和强大的技术实力,自主产品是我们的核心优势。如果您对于MEMS加速度计有任何相关需求或者疑问,详情可线上与我们联系咨询。