MEMS的常見應(yīng)用有哪些？

MEMS傳感器是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域。經(jīng)過四十多年的發(fā)展，已成為世界矚目的重大科技領(lǐng)域之一。除了智能手機(jī)，MEMS傳感器將會(huì)在 AR/VR、可穿戴等消費(fèi)電子，智能駕駛、智能工廠、智慧物流、 智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智慧醫(yī)療等物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

可穿戴設(shè)備應(yīng)用，智能手環(huán)中就用到了MEMS加速度和心率傳感器來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和心率監(jiān)測(cè)。以小米手環(huán)為例，ADI的MEMS加速度和心率傳感器用于監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)和心率。除了Apple Watch內(nèi)部的 MEMS 加速度計(jì)、陀螺儀、MEMS 麥克風(fēng)和脈沖傳感器。

智能可穿戴設(shè)備是目前最熱門的新興產(chǎn)品，其所使用的傳感元件通常在尺寸、功耗、傳感靈敏度或元件可靠性等方面都面臨更嚴(yán)格的要求。 最成功的組件案例是慣性傳感器和 MEMS 麥克風(fēng)。 許多知名廠商，包括谷歌、蘋果、微軟、摩托羅拉等，都將這兩個(gè)組件集成到自己的可穿戴設(shè)備產(chǎn)品中，成為自己的產(chǎn)品。

智慧醫(yī)療，MEMS傳感器 應(yīng)用于無創(chuàng)胎心檢測(cè)，檢測(cè)胎兒心率是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，由于胎兒心率很快，在每分鐘l20～160次之間，用傳統(tǒng)的聽診器甚至只有放大作用的超聲多普勒儀，用人工計(jì)數(shù)很難測(cè)量準(zhǔn)確。而具有數(shù)字顯示功能的超聲多普勒胎心監(jiān)護(hù)儀，價(jià)格昂貴，僅為少數(shù)大醫(yī)院使用，在中、小型醫(yī)院及廣大的農(nóng)村地區(qū)無法普及。此外，超聲振動(dòng)波作用于胎兒，會(huì)對(duì)胎兒產(chǎn)生很大的不利作用。盡管檢測(cè)劑量很低，也屬于有損探測(cè)范疇，不適于經(jīng)常性、重復(fù)性的檢查及家庭使用。

自動(dòng)駕駛應(yīng)用，自動(dòng)駕駛技術(shù)的興起，進(jìn)一步推動(dòng)了MEMS傳感器進(jìn)入汽車。雖然GPS接收器可以計(jì)算自身位置和速度，但在GPS信號(hào)較差的地方信號(hào)受到干擾的時(shí)候，汽車的導(dǎo)航會(huì)受到影響，這對(duì)自動(dòng)駕駛來說是致命的缺陷。

利用MEMS陀螺儀和加速度計(jì)獲取速度和位置(角速度和角位置)，車輛任何細(xì)微的動(dòng)作和傾斜姿態(tài)，都被轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過總線，傳遞給行車電腦。即便在最快的車速狀態(tài)下，MEMS的精度和反應(yīng)速度也能夠適應(yīng)。得益于硅體微加工、晶片鍵合等技術(shù)的發(fā)展，精度已經(jīng)上升到0.01。

工業(yè)應(yīng)用，MEMS讓傳感器小型化、智能化，MEMS傳感器將在智慧工業(yè)時(shí)代大有可為。MEMS溫度、濕度傳感器可用于環(huán)境條件的檢測(cè)，MEMS加速度計(jì)可以用來監(jiān)測(cè)工業(yè)設(shè)備的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)速度。高精度的MEMS加速度計(jì)和陀螺儀可以為工業(yè)機(jī)器人的導(dǎo)航和轉(zhuǎn)動(dòng)提供精確的位置信息。

虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，VR設(shè)備需要精確測(cè)量頭部旋轉(zhuǎn)的速度、角度和距離。使用MEMS加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)進(jìn)行測(cè)量是重要的解決方案之一，幾乎已經(jīng)成為VR設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置。 Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR 都使用 MEMS 加速度計(jì)和陀螺儀，未來的 VR 設(shè)備也可能使用MEMS眼球追蹤技術(shù)。

車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要領(lǐng)域，智能汽車是車聯(lián)網(wǎng)的核心，發(fā)展迅猛。 智能汽車時(shí)代，主動(dòng)安全技術(shù)成為一個(gè)新興的關(guān)注領(lǐng)域，需要對(duì)現(xiàn)有的主動(dòng)安全系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，例如側(cè)翻和穩(wěn)定控制(ESC)，這需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來感知 測(cè)量身體姿勢(shì)。

語音將成為人與智能汽車的重要交互方式，MEMS麥克風(fēng)將迎來新的發(fā)展機(jī)遇。 MEMS傳感器在汽車領(lǐng)域也有很多應(yīng)用，包括安全氣囊(正面碰撞安全氣囊的高g加速度傳感器和側(cè)面安全氣囊的壓力傳感器)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)(用于檢測(cè)進(jìn)氣量的進(jìn)氣歧管)絕對(duì)壓力傳感器和流量傳感器)等。

航天設(shè)備應(yīng)用，MEMS傳感器應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，需要適應(yīng)不同的空間環(huán)境，包括：真空、電磁輻射、高能粒子輻射、等離子體、微流星體、行星大氣、磁場(chǎng)和引力場(chǎng)等，以及 航天器某些系統(tǒng)工作時(shí)不時(shí)或在空間環(huán)境作用下產(chǎn)生的誘發(fā)環(huán)境，如軌道控制推進(jìn)器點(diǎn)火、太陽能電池翼展開所引起的振動(dòng)和沖擊環(huán)境;航天器上的磁性材料和電流回路在空間磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng); 由有機(jī)材料沉積引起的分子污染逃逸到航天器的其他部分等。