MEMS傳感器的主要應用領域有哪些

MEMS傳感器是一個基于微電子技術的多學科交叉研究領域。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域之一。電子、機械、材料、物理、化學、生物、醫(yī)學等多學科和技術具有廣泛的應用前景。

使用MEMS傳感器檢測無創(chuàng)胎心，對胎兒心率的檢測技術要求很高，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，人工計數(shù)難以精確測量。此外，超聲波多普勒胎心監(jiān)護儀具有數(shù)字顯示功能，價格昂貴，僅適用于少數(shù)大醫(yī)院，在中、小醫(yī)院和廣大農村地區(qū)無法普及。此外，當超聲波振蕩作用于胎兒時，會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(guī)、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、準確地進行臨床診斷和孕婦自我檢查的醫(yī)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，通過前置放大裝置實現(xiàn)差分放大。然后對模擬電壓信號進行濾波和其他一系列中間信號處理，并將A/D轉換成數(shù)字信號。最終，將光隔離器輸入單片機進行分析處理，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，可作為胎兒心率遠程監(jiān)測系統(tǒng)的終端。中央信號采集分析監(jiān)測器由醫(yī)院提供自動分析結果，醫(yī)生診斷結果，如有問題及時通知孕婦到醫(yī)院就診。這樣可以幫助孕婦隨時了解胎兒的狀況，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)動機油壓力、進氣管壓力和輪胎壓力。傳感器以單晶硅為材料，利用MEMS技術在材料中間制造敏感膜片，然后在膜片上擴散雜質，形成四個應變電阻，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、差動變壓器式、聲表波式等常見形式。MEMS加速度計的原理是基于牛頓的經(jīng)典力學定律，一般由懸掛系統(tǒng)和檢測質量組成，通過硅質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，主要用于汽車導航GPS信號補償和汽車底盤控制系統(tǒng)，包括振動式、轉子式等多種傳感器。大部分振動陀螺都是利用單晶硅或多晶硅的振動質量塊在被底座驅動旋轉時產(chǎn)生的哥氏效應來感受測量角度的。例如，當汽車轉彎時，系統(tǒng)通過陀螺儀測量角度，以決定轉向是否到位，并主動在內外輪上加適當?shù)闹苿?，以防止汽車脫離車道。通常，這種系統(tǒng)由低加速度計組成主動控制系統(tǒng)。動作跟蹤系統(tǒng)。

MEMS傳感器可以用來測量運動員的日常訓練，記錄每一個動作，教練分析結果，反復比較，提高運動員的成績。隨著MEMS技術的進一步發(fā)展，MEMS傳感器的價格也會下降，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(tǒng)用于3D運動跟蹤，使用戶能夠得到非常準確的觀察。除了提供滑雪板的運動數(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運動跟蹤可以記錄波浪高度、速度、沖浪時間、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音圈電機的移動鏡頭組(或鏡頭抖動防止技術)來實現(xiàn)抖動防止，受到很大限制。另一個市場上比較高級的抖動防止技術:多軸抖動防止技術是通過移動圖像傳感器來補償抖動的，但由于該技術體積龐大，耗電量超過手機負荷，不能用于手機。

隨著微型計算機電在體積和功耗方面的突破，最新技術MEMSDrive像平面電機一樣貼在圖像傳感器的背面，驅動圖像傳感器通過三個旋轉軸移動。MEMSDrive的顫抖防止技術是通過陀螺儀感知拍攝過程中的瞬間顫抖，通過正確的算法計算電機的相應運動幅度，迅速補償。這些動作都需要在1%1秒以內完成，你得到的圖像不會因顫抖而模糊。

目前，世界上約有600多個單位從事MEMS的開發(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(shù)字微鏡顯示器等。MEMS傳感器是一種采用微電子技術和微機械加工技術的新型傳感器。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。微米量級的特征尺寸使傳統(tǒng)機械傳感器無法實現(xiàn)的功能。

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