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MEMS惯性传感器技术的新发展

 时间:2020-08-05 | 浏览: 次 | 来源:天羿领航
    信息社会已经进入了智能时代的发展阶段。智能手机、智能穿戴设备、无线智能网络、智能汽车、智能无人机、智能机器人等智能设备的创新和发展,正在或将改变信息社会的方方面面。MEMS智能传感器作为智能时代发展的基础和关键技术之一,已经进入了快速发展的新阶段。


    20世纪70年代末,随着微电子技术的发展,传感器被赋予了“智能”的功能。人们提出了智能传感器的概念,包括传感器、执行器、合适的电源、内部计算能力、通信接口和数字信息识别。

    在20世纪80年代早期,研究人员开始使用硅(SI)材料直接实现机械装置。微电子的二维加工技术扩展到三维加工,使得机械设备与微电子的集成成为可能。1986年,DARPA在建议书中提出了微电子机械系统(MEMS)的概念。1987年,人们在硅晶片涡轮机上研制出可移动的微部件、齿轮和微电子器件,成为MEMS研究的重要标志。这种芯片微型机床在日本称为微加工,在欧洲称为微系统。它具有三个特点:小型化、多样性和微电子化。


    MEMS技术用于传感器制造可以使传感器尺寸更小,精度更高,具有大规模生产的潜力。MEMS技术与微电子技术在传感器领域的结合,使得MEMS智能传感器应运而生。20世纪90年代初,MEMS温度、振动和冲击智能传感器开始用于航天运载火箭的健康管理;此后,MEMS智能传感器被广泛应用于汽车工业的小型化惯性导航系统、微智能传感器和安全系统等领域。


    在21世纪,MEMS智能传感器已经进入消费电子领域。2007年,三轴MEMS加速计在智能手机上的使用已经成为MEMS智能传感器发展的分水岭。新一代MEMS智能传感器已成为移动网络智能终端的颠覆性技术,开启了移动智能网络的新发展。智能时代的开启,要求MEMS智能传感器向低成本、多传感器集成、更高精度、远程监控和自适应传感器网络接口的方向发展,这使得MEMS智能传感器的传感部分和电子结构有了很大的发展。


    1.MEMS惯性智能传感器


    MEMS惯性智能传感器是应用最广泛的智能传感器,如MEMS加速度计、陀螺仪和惯性测量单元等,广泛应用于智能手机、平板电脑和穿戴式智能硬件中。其发展方向是新一代电子架构、多功能集成、高精度。IEEE1451标准将智能传感器定义为具有小内存和标准物理连接的传感器,能够与处理器和数据网络通信。它由信号调制传感器、嵌入式算法和数字接口组成。
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