MEMS传感器已广泛应用于我们的生活中,从汽车到手机、可穿戴手镯和无人机监控。MEMS因此,业内人士也非常乐观MEMS发展前景。在近期AD在媒体发布会上,AD亚太地区微机电产品市场与应用经理赵延辉分析了未来MEMS以及传感器的发展趋势,AD市场域的市场策略。
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赵延辉分析,手机从功能机到智能机的发展促进了MEMS传感器的爆炸性增长,MEMS手机的使用体验也焕然一新,包括游戏设备,也让一大波用户大吃一惊,但随着更多竞争对手的加入,MEMS技术越来越平民化。AD的MEMS产品研发重点在4个新领域:陀螺和惯性单元、超低噪声、超低功耗和高温领域。
AD从1987年开始从事工作MEMS传感器研究已经积累了30年,目前几乎没有人参与这四个领域。模块中集成了加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计等多种传感器,AD以单芯片解决方案的形式提供给用户,适用于高温高压(-40℃-125℃)这种场景可以进入天地;第二类超低噪声领域,3C制造业向手机、可穿戴设备等自动化演变,对准确性要求很高,只有感知精度越高,才能保证未来工业中超低噪声传感器的良率。IoT高精度市场将发挥重要作用;第三类是低功耗,随着智能城市、智能家居的发展,相应的产品一般是电池供电,体积越小,电池越小,传感器功耗越低;第四类是高温领域,确保传感器在极端环境下稳定运行。
AD赵延辉,亚太地区微机电产品市场及应用经理
MEMS传感器分为四档布局,覆盖各种应用场景
AD按量程划分推出4类MEMS传感器产品:
ADXL354/355低噪声三轴加速度计±2g至±8g,具有1Hz至1KHz可选数字滤波及20g/?Hz的噪声密度,功耗150uA。与上一代相比ADXL103/203,噪声密度提高5倍;提供模拟和数字输出两种型号,数字接口支持SPI和I2C,可直接访问传感器,无需信号调理,无需ADC。该系列最大的特点是预计10年内±3.5mg零点漂移重复性,适用于倾角测量,如检测铁轨平整度,桥梁及房屋倾斜度等。
ADXL356/357三轴加速度计:可选测量范围:±10g、±20g和±40g;噪声密度低至80g/?Hz,0在温度范围内g失调漂移的上限为0.75mg/C,精确测量只需要少量的校准工作。小量程后为什么会推出大量程测量?赵延辉解释:“倾角测量分为两种:一种是静态倾角,如建筑、桥梁,倾角较小;二是旋翼无人机、固定翼飞机等大量的动态倾角,飞行时振动强烈,要求范围足够大,振动整流误差小。”除无人机外, ADXL356/357也可用于工业现场的振动分析,如风力发电机测量风力。
ADXL1001和ADXL1002 MEMS加速度计:在宽带宽和大量程的基础上实现了非常低的噪声密度。满量范围分别为±100g(ADXL1001)和±50g(ADXL1002)。ADXL典型噪声密度为2502μg/√Hz,灵敏度为40mV/g;ADXL典型噪声密度为3001μg/√Hz,灵敏度为20mV/g。
在机械检测领域,MEMS传感器之所以被拒之门外,是因为噪音很高,而传统的压电传感器噪音很低,带宽很宽,缺点是价格很高,价格上千美元,所以价格限制了它在工业市场的大规模应用。另外,传统压电传感器的测试方案需要拧到监测节点上,然后去拉很长的线甩到控制中心检测机器的状态。ADXL1001和ADXL与前一代产品相比,1002的噪声提高了100倍,因此可用于工业机械健康监测。企业采用这种检测方法,一是保证机器运行平稳,提高生产效率,二是实现精细控制,提高产品质量。
ADXL372微功耗大量程加速度计:上一代产品ADXL362主要用于人体运动监测,加速度小,ADXL372量程大,可达200g。另外,ADXL372搭载“即时开启”功能即唤醒功能,获得完整的波形,大大降低待机功耗。赵延辉举了几个典型的应用场景,比如运输珍贵物品,如何判断途中的碰撞损坏?在贵重物品上安装此类传感器,记录运输过程中的碰撞情况,判断损坏时间;参加比赛的运动员可佩戴类似的检测设备。如果比赛中发生严重碰撞,可以及时就医,避免延误病情;大型海运出口商品可通过本产品进行监控。如果中途损坏,可以及时补发,避免延误交货日期。
MEMS传感器有很多优点,但是很多竞争对手还没有强力参与,所以我和赵延辉先生就用户比较关系进行了沟通:
传感器集成是否适用于工业应用?
随着智能手机等电子产品集成的功能越来越多,不同功能的芯片集成可以减少体积,有利于产品设计,传感器集成也很常见,那么工业领域的过程是什么呢?赵延辉说,在工业应用领域,有些应用相对单一,如山体滑坡、桥梁倾斜等,只需要一个传感器,所以不需要多个传感器;此外,在一些特定的应用中,如无人机GPS为了避免地磁干扰,定位传感器应单独放在顶部,这种情况不适用于各种传感器。因此,传感器集成在工业领域可能不会大规模使用。
MEMS传感器会取代传统的压电传感器吗?
AD之前推出了一款型号ADXL001传感器也可以做同样的振动分析,带宽可以做22KHz,和传统压电式传感器相当,但是缺点是噪声很大,与ADXL1001和ADXL1002相差100倍,压电传感器的位置难以动摇。如今ADXL1001和ADXL1002年开启了机械状态监测的新篇章。虽然精度没有明显超过压电传感器,但可以与之相比,价格优势非常明显,成本下降了90%。未来会吸引这类用户的目光。
电子产品的出货量很大,但电子元器件的利润却越来越低,AD在MEMS传感器的研发正在向更高端的应用迈进。虽然很多厂商还没有大力涉足,但是AD为未来做好准备,做别人做不到的是赢在未来的强大法宝。
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