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MEMS传感器的主要应用领域有哪些

时间:2021-05-25 点击次数:

MEMS传感器是一个基于微电子技术的多学科交叉研究领域。经过40多年的发展,它已经成为世界上最重要的科技领域之一。电子、机械、材料、物理、化学、生物、医学等多学科和技术具有广泛的应用前景。

使用MEMS传感器检测无创胎心,对胎儿心率的检测技术要求很高,由于胎儿心率的快速变化,在每分钟120~160次之间,使用传统的听诊器甚至只使用放大式超声波多普勒,人工计数难以精确测量。此外,超声波多普勒胎心监护仪具有数字显示功能,价格昂贵,仅适用于少数大医院,在中、小医院和广大农村地区无法普及。此外,当超声波振荡作用于胎儿时,会对胎儿造成极大的不利影响。尽管检测剂量很小,但也属于有损检测范畴,不适合常规、重复检测和家庭使用。


MEMS传感器的主要应用领域有哪些(图1)

在MEMS加速度传感器的基础上,提出了一种无创胎心检测方法,研制了介于胎心听诊器和多普勒胎儿监测器之间,简单、直观、准确地进行临床诊断和孕妇自我检查的医疗辅助设备。利用加速度传感器将胎儿心率转化为模拟电压信号,通过前置放大装置实现差分放大。然后对模拟电压信号进行滤波和其他一系列中间信号处理,并将A/D转换成数字信号。最终,将光隔离器输入单片机进行分析处理,输出处理结果。

胎儿心率测试仪采用MEMS加速度传感器设计,经适当改进,可作为胎儿心率远程监测系统的终端。中央信号采集分析监测器由医院提供自动分析结果,医生诊断结果,如有问题及时通知孕妇到医院就诊。这样可以帮助孕妇随时了解胎儿的状况,也有利于胎儿和孕妇的健康。车载电子

该传感器主要用于测量气囊压力、燃料压力、发动机油压力、进气管压力和轮胎压力。传感器以单晶硅为材料,利用MEMS技术在材料中间制造敏感膜片,然后在膜片上扩散杂质,形成四个应变电阻,然后通过惠斯顿电桥连接成电路,获得高灵敏度。汽车上使用的MEMS压力传感器有电容式、压阻式、差动变压器式、声表波式等常见形式。MEMS加速度计的原理是基于牛顿的经典力学定律,一般由悬挂系统和检测质量组成,通过硅质量块的偏移来检测加速度,主要用于汽车气囊系统、防滑系统、导航系统、防盗系统等。除了电容式和压阻式之外,MEMS加速度计还具有压电式、隧道电流式、谐振式和热电偶式。电容式MEMS加速度计灵敏度高,受温度影响很小。

微陀螺是一种角速率传感器,主要用于汽车导航GPS信号补偿和汽车底盘控制系统,包括振动式、转子式等多种传感器。大部分振动陀螺都是利用单晶硅或多晶硅的振动质量块在被底座驱动旋转时产生的哥氏效应来感受测量角度的。例如,当汽车转弯时,系统通过陀螺仪测量角度,以决定转向是否到位,并主动在内外轮上加适当的制动,以防止汽车脱离车道。通常,这种系统由低加速度计组成主动控制系统。动作跟踪系统。

MEMS传感器可以用来测量运动员的日常训练,记录每一个动作,教练分析结果,反复比较,提高运动员的成绩。随着MEMS技术的进一步发展,MEMS传感器的价格也会下降,可以广泛应用于大众健身房。

就滑雪而言,压力传感器、加速度传感器、陀螺仪和全球定位系统用于3D运动跟踪,使用户能够得到非常准确的观察。除了提供滑雪板的运动数据外,还可以记录用户的位置和距离。冲浪也是如此。安装在冲浪板上的3D运动跟踪可以记录波浪高度、速度、冲浪时间、冲浪板距离、水温和消耗的热量信息。

在之前,手机摄像头主要是通过音圈电机的移动镜头组(或镜头抖动防止技术)来实现抖动防止,受到很大限制。另一个市场上比较高级的抖动防止技术:多轴抖动防止技术是通过移动图像传感器来补偿抖动的,但由于该技术体积庞大,耗电量超过手机负荷,不能用于手机。

随着微型计算机电在体积和功耗方面的突破,最新技术MEMSDrive像平面电机一样贴在图像传感器的背面,驱动图像传感器通过三个旋转轴移动。MEMSDrive的颤抖防止技术是通过陀螺仪感知拍摄过程中的瞬间颤抖,通过正确的算法计算电机的相应运动幅度,迅速补偿。这些动作都需要在1%1秒以内完成,你得到的图像不会因颤抖而模糊。

目前,世界上约有600多个单位从事MEMS的开发和生产,其中MEMS传感器占了相当大的比重,包括微压力传感器、加速度传感器、微喷墨打印头、数字微镜显示器等。MEMS传感器是一种采用微电子技术和微机械加工技术的新型传感器。与传统传感器相比,该传感器具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适合批量生产、易于集成、智能化等特点。微米量级的特征尺寸使传统机械传感器无法实现的功能。

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