如何利用MEMS慣性感測技術(shù)實(shí)現應用變革

　　沖擊感測用于手勢識別及更多其它應用

　　在許多筆記本電腦中都能看到的磁盤(pán)驅動(dòng)器保護裝置是目前眾多沖擊感測應用中使用最廣泛的一種。加速計檢測微小的g力，從而判別出筆記本是放下還是跌落，g力的變化是沖擊事件的發(fā)生前兆，其后果可能就是筆記本撞向地板。在檢測到跌落狀態(tài)后的數毫秒之內，系統指示硬盤(pán)讀寫(xiě)頭歸位。在撞擊期間，讀寫(xiě)頭的歸位能中止與磁盤(pán)的接觸，從而預防硬盤(pán)損壞和避免數據損失。

　　手勢識別接口是這種類(lèi)型慣性感測的一種有大好前景的新應用。采用預先定義的手勢(例如點(diǎn)擊/雙擊或晃動(dòng))，用戶(hù)可以激活不同功能或調整工作模式。手勢識別使那些物理按鈕和開(kāi)關(guān)難以操作的設備更便于使用。無(wú)按鈕設計能減少總的系統成本，還能提高終端產(chǎn)品的耐用性，如水下照相機，如果采用物理按鈕會(huì )導致水從按鈕周?chē)p隙滲入照相機機身。

　　小外形消費電子產(chǎn)品只是基于加速計的手勢識別技術(shù)能大顯身手的一種應用領(lǐng)域。由于MEMS加速計極小的尺寸和低功率，利用MEMS加速計的點(diǎn)擊接口能夠成為穿戴式和可植入醫療設備(如藥物傳輸泵和助聽(tīng)器)的絕佳選擇。

　　傾斜感測用于高精度應用

　　傾斜感測在手勢識別接口應用領(lǐng)域也有巨大潛力。例如，在建筑或工業(yè)檢查設備等應用中，也許人們更傾向于單手操作。另一只沒(méi)有操作設備的手可以騰出來(lái)控制桶或操作員站立的平臺，或者出于安全考慮抓住繩索。操作員可以簡(jiǎn)單旋轉探針或設備來(lái)調整它的設置。

　　在這種情況下，3軸加速計可以像感測傾斜度那樣感測出“旋轉度”：在存在重力的狀態(tài)下測量?jì)A斜的低速變化、檢測重力矢量的變化，以及確定方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針。傾斜檢測也可以與點(diǎn)擊(沖擊)識別結合使用，以便操作員能以單手控制設備的更多功能。

　　設備的位置補償是傾斜測量的另一重大應用領(lǐng)域。以GPS(全球定位系統)或移動(dòng)電話(huà)中的電子指南針為例，有一個(gè)眾所周知的難題就是當指南針的放置沒(méi)有與地球表面平行時(shí)，會(huì )得到錯誤指向。

　　工業(yè)稱(chēng)是另一個(gè)例子。在這種應用中，必須計算一個(gè)裝有東西的桶相對地球的傾斜度以便精確得出重量。壓力(例如用于汽車(chē)和工業(yè)機械中)同樣受重力作用的影響，這些傳感器包含偏移變化取決于傳感器安裝位置的膜片。在所有這些情況下，MEMS加速計執行必要的傾斜度感測，以便進(jìn)行誤差補償。

　　旋轉感測用于陀螺儀和IMU

　　我們已經(jīng)認識到，當旋轉和其它慣性感測形式結合使用時(shí)，MEMS技術(shù)的實(shí)際應用有更多優(yōu)勢。事實(shí)上，這要求使用加速計和陀螺儀。

　　慣性測量單元包括多軸加速計和多軸陀螺儀，為了進(jìn)一步增加方向精度還包括多軸磁力計。IMU還可以額外提供完整的6自由度(6DoF)。這給應用帶來(lái)極其精密的分辨率，例如醫療成像設備、外科儀器、先進(jìn)的彌補術(shù)和工業(yè)車(chē)輛的自動(dòng)引導。除高度精確的操作之外，選擇IMU的另一好處是它的多項功能可由傳感器制造商預測試和預校準。

　　IMU在那些對精度要求也許不是那么明顯的應用中也有用武之地。其中一個(gè)例子是智能高爾夫球桿，能通過(guò)跟蹤和記錄每次揮桿運動(dòng)以便幫助提升該球桿使用者的技術(shù)。在揮桿過(guò)程中，球桿內的加速計測量加速度和揮桿平面，同時(shí)陀螺儀測量回旋(或打高爾夫球的人的手的旋轉度)。高爾夫球桿記錄每次比賽或練習中收集到的數據，用于稍后在PC上進(jìn)行分析。

　　信號處理的新浪潮

　　無(wú)論是用戶(hù)友好型特性需求、功耗最小化需求，還是為消除物理按鈕和控件、補償重力和位置的需求，或者為實(shí)現更智能的操作，利用5種運動(dòng)感測方法的MEMS慣性感測技術(shù)總是能提供大量的各種選擇。

　　ADI作為創(chuàng )新技術(shù)的領(lǐng)導者，利用其iMEMS Motion Signal Processing系列技術(shù)為下一波的信號處理應用提供了先進(jìn)的加速計和陀螺儀產(chǎn)品。運動(dòng)感測應用的擴展將得益于這些IC解決方案所提供的小尺寸、高分辨率、低功耗、高可靠性等性能，以及其上的信號調理電路和集成功能等特性。