ADI MEMS傳感器：專(zhuān)注四大高端領(lǐng)域

　　MEMS傳感器在我們的生活中應用已經(jīng)非常廣泛，大到汽車(chē)，小到手機、可穿戴手環(huán)，以及無(wú)人機監測等都使用了大量的MEMS傳感器，因此業(yè)內人士也非?？春?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/MEMS">MEMS的發(fā)展前景。在近期ADI的媒體發(fā)布會(huì )上，ADI亞太區微機電產(chǎn)品市場(chǎng)與應用經(jīng)理趙延輝分析了未來(lái)MEMS傳感器的發(fā)展趨勢，以及ADI在該領(lǐng)域的市場(chǎng)策略。

　　趙延輝分析，手機從功能機向智能機發(fā)展促進(jìn)了MEMS傳感器的爆發(fā)式增長(cháng)，MEMS也讓手機的使用體驗煥然一新，包括游戲設備，也驚艷了一大波用戶(hù)，但是隨著(zhù)更多競爭對手的加入，MEMS技術(shù)越來(lái)越平民化。如今ADI的MEMS產(chǎn)品研發(fā)重點(diǎn)在4個(gè)新領(lǐng)域：陀螺和慣性單元、超低噪聲、超低功耗和高溫領(lǐng)域。

　　ADI從1987年開(kāi)始從事MEMS傳感器研究，已經(jīng)有30年的積累，現在關(guān)注的這四大領(lǐng)域目前幾乎無(wú)人涉足。第一類(lèi)陀螺和慣性單元，模塊里集成了很多傳感器，如加速度計、陀螺儀、磁力計、氣壓計，ADI以單芯片解決方案的形式提供給用戶(hù)，適用于高溫高壓(-40℃-125℃)這種能上天入地的場(chǎng)景;第二類(lèi)超低噪聲領(lǐng)域，隨著(zhù)3C制造向自動(dòng)化演進(jìn)，如手機、可穿戴設備，對準確感知度要求非常高，只有感知精確度越高才能保證產(chǎn)品的良率，未來(lái)超低噪聲傳感器在工業(yè)IoT等高精度市場(chǎng)會(huì )發(fā)揮重要作用;第三類(lèi)是低功耗，隨著(zhù)智慧城市、智能家居的發(fā)展，對應的產(chǎn)品一般都是電池供電，體積越做越小，電池也越來(lái)越小，因此傳感器功耗也要越來(lái)越低;第四類(lèi)是高溫領(lǐng)域，在極端環(huán)境下保證傳感器可以穩定運行。

　　ADI亞太區微機電產(chǎn)品市場(chǎng)與應用經(jīng)理趙延輝

　　MEMS傳感器分四檔布局，覆蓋多種應用場(chǎng)景

　　ADI按照量程劃分推出了4類(lèi)MEMS傳感器產(chǎn)品：

　　ADXL354/355低噪聲三軸加速度計：輸出滿(mǎn)量程范圍是±2g至±8g，具有1Hz至1KHz可選數字濾波以及20?g/?Hz的噪聲密度，功耗150uA。相對于上一代ADXL103/203,噪聲密度改善5倍;提供模擬和數字輸出兩種型號，數字接口支持SPI和I2C，直接可以訪(fǎng)問(wèn)傳感器，不需要信號調理，也不需要ADC。這個(gè)系列的最大特點(diǎn)就是預計10年內的±3.5mg零點(diǎn)漂移重復性，適用于傾角測量，如檢測鐵軌平整度，橋梁及房屋傾斜度等。

　　ADXL356/357三軸加速度計：可選測量范圍：±10g、±20g和±40g;噪聲密度低至80?g/?Hz，在溫度范圍內的0g失調漂移保證上限為0.75mg/C,只需極少量的校準工作即可實(shí)現精密測量。為什么在小量程之后又推出了大量程測量?趙延輝解釋?zhuān)?ldquo;傾角測量分兩種：第一種是靜態(tài)傾角，如樓宇、橋梁這種，傾斜角比較小;第二種是大量程動(dòng)態(tài)傾角，如旋翼無(wú)人機、固定翼飛機等，飛行時(shí)振動(dòng)強烈，這就要求量程足夠大且振動(dòng)整流誤差要小。”除了適用于無(wú)人機以外， ADXL356/357還可以用于工業(yè)現場(chǎng)的振動(dòng)分析，如風(fēng)力發(fā)電機測風(fēng)力大小。

　　ADXL1001和ADXL1002 MEMS加速度計：在寬帶寬和大量程的基礎上實(shí)現了非常低的噪聲密度。滿(mǎn)量程范圍分別為±100g(ADXL1001)和±50g(ADXL1002)。ADXL1002的典型噪聲密度為25μg/√Hz，靈敏度為40mV/g;ADXL1001的典型噪聲密度為30μg/√Hz，靈敏度為20mV/g。

　　在機械檢測領(lǐng)域，MEMS傳感器一直被拒之門(mén)外，原因就是噪聲很高，而傳統壓電傳感器的噪聲很低，帶寬很寬，缺點(diǎn)是價(jià)格非常高，貴的上千美金，因此價(jià)格限制了它在工業(yè)市場(chǎng)的大規模應用。另外，傳統壓電傳感器的測試方案需要擰到監測節點(diǎn)上，然后去拉很長(cháng)的線(xiàn)甩到控制中心檢測機器的狀態(tài)。ADXL1001和ADXL1002的噪聲相對于前一代產(chǎn)品有了100倍的改善，因此可以用于工業(yè)機械健康監測。企業(yè)采取這種檢測方式，一是可以保證機器運行在平穩狀態(tài)，從而提高生產(chǎn)效率，二是實(shí)現精細化控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　ADXL372微功耗大量程加速度計：上一代產(chǎn)品ADXL362主要用于人體運動(dòng)監測，加速度較小，ADXL372的量程較大，可達到200g。另外，ADXL372搭載“即時(shí)開(kāi)啟”功能，可即刻喚醒以獲取完整波形，從而大大減少待機功耗。趙延輝舉了幾個(gè)比較典型的應用場(chǎng)景，比如珍貴物品運輸，如何判斷在途中發(fā)生碰撞損毀?在貴重物品上安裝一個(gè)這樣的傳感器就可以全程記錄運輸中的碰撞情況，從而判斷損毀時(shí)間;參加比賽的運動(dòng)員可以佩戴類(lèi)似檢測設備，如果比賽中發(fā)生嚴重碰撞可以及時(shí)就醫，避免耽誤病情;海運出口大件商品可以通過(guò)該產(chǎn)品進(jìn)行監測，如果中途損毀可以及時(shí)補寄，避免耽誤交貨日期等。

　　MEMS傳感器有諸多優(yōu)勢，但是很多競爭對手還未強力涉足，因此筆者就用戶(hù)比較關(guān)系的問(wèn)題和趙延輝先生做了溝通：

　　在工業(yè)應用中，傳感器融合是否適用?

　　隨著(zhù)智能手機等電子產(chǎn)品集成的功能越來(lái)越多，不同功能的芯片集成到一起更能縮小體積，有利于產(chǎn)品設計，傳感器融合也比較常見(jiàn)，那么在工業(yè)領(lǐng)域是怎樣的進(jìn)程?趙延輝表示，在工業(yè)應用領(lǐng)域中某些應用比較單一，如山體滑坡、橋梁傾斜等，只需要一個(gè)傳感器就可以完成，因此不需要多個(gè)傳感器;另外，在某些特定應用中，如無(wú)人機的GPS定位傳感器，為了避免地磁鐵干擾要單獨放到頂部，這種情況也不適用于多種傳感器放到一起。因此，傳感器融合在工業(yè)領(lǐng)域未必會(huì )大規模使用。

　　MEMS傳感器是否會(huì )替代傳統的壓電式傳感器?

　　ADI以前推出了一款型號ADXL001傳感器，也可以做同樣的振動(dòng)分析，帶寬可以做到22KHz，和傳統壓電式傳感器相當，但是缺點(diǎn)是噪聲很大，與ADXL1001和ADXL1002相差100倍，因此很難撼動(dòng)壓電式傳感器的地位。如今ADXL1001和ADXL1002開(kāi)啟了機械狀態(tài)監測的新篇章，雖然精度還未明顯超越壓電式傳感器，但是可以與其比擬，而且價(jià)格優(yōu)勢非常明顯，費用下降高達90%。未來(lái)會(huì )吸引此類(lèi)用戶(hù)的目光。

　　消費電子產(chǎn)品的出貨量很大，但是電子元器件的利潤越來(lái)越低，ADI在MEMS傳感器的研發(fā)向著(zhù)更高端應用邁進(jìn)，雖然很多廠(chǎng)商還未大力涉足，但是ADI已經(jīng)為未來(lái)做好了準備，做別人做不了的是贏(yíng)在未來(lái)的強有力法寶。