ADI MEMS傳感器:專注四大高端領(lǐng)域
MEMS傳感器在我們的生活中應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛,大到汽車,小到手機(jī)、可穿戴手環(huán),以及無人機(jī)監(jiān)測等都使用了大量的MEMS傳感器,因此業(yè)內(nèi)人士也非??春?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/MEMS">MEMS的發(fā)展前景。在近期ADI的媒體發(fā)布會上,ADI亞太區(qū)微機(jī)電產(chǎn)品市場與應(yīng)用經(jīng)理趙延輝分析了未來MEMS傳感器的發(fā)展趨勢,以及ADI在該領(lǐng)域的市場策略。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201705/359531.htm趙延輝分析,手機(jī)從功能機(jī)向智能機(jī)發(fā)展促進(jìn)了MEMS傳感器的爆發(fā)式增長,MEMS也讓手機(jī)的使用體驗(yàn)煥然一新,包括游戲設(shè)備,也驚艷了一大波用戶,但是隨著更多競爭對手的加入,MEMS技術(shù)越來越平民化。如今ADI的MEMS產(chǎn)品研發(fā)重點(diǎn)在4個新領(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年開始從事MEMS傳感器研究,已經(jīng)有30年的積累,現(xiàn)在關(guān)注的這四大領(lǐng)域目前幾乎無人涉足。第一類陀螺和慣性單元,模塊里集成了很多傳感器,如加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)、氣壓計(jì),ADI以單芯片解決方案的形式提供給用戶,適用于高溫高壓(-40℃-125℃)這種能上天入地的場景;第二類超低噪聲領(lǐng)域,隨著3C制造向自動化演進(jìn),如手機(jī)、可穿戴設(shè)備,對準(zhǔn)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,未來超低噪聲傳感器在工業(yè)IoT等高精度市場會發(fā)揮重要作用;第三類是低功耗,隨著智慧城市、智能家居的發(fā)展,對應(yīng)的產(chǎn)品一般都是電池供電,體積越做越小,電池也越來越小,因此傳感器功耗也要越來越低;第四類是高溫領(lǐng)域,在極端環(huán)境下保證傳感器可以穩(wěn)定運(yùn)行。
ADI亞太區(qū)微機(jī)電產(chǎn)品市場與應(yīng)用經(jīng)理趙延輝
MEMS傳感器分四檔布局,覆蓋多種應(yīng)用場景
ADI按照量程劃分推出了4類MEMS傳感器產(chǎn)品:
ADXL354/355低噪聲三軸加速度計(jì):輸出滿量程范圍是±2g至±8g,具有1Hz至1KHz可選數(shù)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(shù)字輸出兩種型號,數(shù)字接口支持SPI和I2C,直接可以訪問傳感器,不需要信號調(diào)理,也不需要ADC。這個系列的最大特點(diǎn)就是預(yù)計(jì)10年內(nèi)的±3.5mg零點(diǎn)漂移重復(fù)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(jì):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(nèi)的0g失調(diào)漂移保證上限為0.75mg/C,只需極少量的校準(zhǔn)工作即可實(shí)現(xiàn)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:“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;第二種是大量程動態(tài)傾角,如旋翼無人機(jī)、固定翼飛機(jī)等,飛行時振動強(qiáng)烈,這就要求量程足夠大且振動整流誤差要小。”除了適用于無人機(jī)以外, ADXL356/357還可以用于工業(yè)現(xiàn)場的振動分析,如風(fēng)力發(fā)電機(jī)測風(fēng)力大小。
ADXL1001和ADXL1002 MEMS加速度計(jì):在寬帶寬和大量程的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了非常低的噪聲密度。滿量程范圍分別為±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(jī)械檢測領(lǐng)域,MEMS傳感器一直被拒之門外,原因就是噪聲很高,而傳統(tǒng)壓電傳感器的噪聲很低,帶寬很寬,缺點(diǎn)是價格非常高,貴的上千美金,因此價格限制了它在工業(yè)市場的大規(guī)模應(yīng)用。另外,傳統(tǒng)壓電傳感器的測試方案需要擰到監(jiān)測節(jié)點(diǎn)上,然后去拉很長的線甩到控制中心檢測機(jī)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(jī)械健康監(jiān)測。企業(yè)采取這種檢測方式,一是可以保證機(jī)器運(yùn)行在平穩(wěn)狀態(tài),從而提高生產(chǎn)效率,二是實(shí)現(xiàn)精細(xì)化控制,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
ADXL372微功耗大量程加速度計(jì):上一代產(chǎn)品ADXL362主要用于人體運(yùn)動監(jiān)測,加速度較小,ADXL372的量程較大,可達(dá)到200g。另外,ADXL372搭載“即時開啟”功能,可即刻喚醒以獲取完整波形,從而大大減少待機(jī)功耗。趙延輝舉了幾個比較典型的應(yīng)用場景,比如珍貴物品運(yùn)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這樣的傳感器就可以全程記錄運(yùn)輸中的碰撞情況,從而判斷損毀時間;參加比賽的運(yùn)動員可以佩戴類似檢測設(shè)備,如果比賽中發(fā)生嚴(yán)重碰撞可以及時就醫(yī),避免耽誤病情;海運(yùn)出口大件商品可以通過該產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)測,如果中途損毀可以及時補(bǔ)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(qiáng)力涉足,因此筆者就用戶比較關(guān)系的問題和趙延輝先生做了溝通:
在工業(yè)應(yīng)用中,傳感器融合是否適用?
隨著智能手機(jī)等電子產(chǎn)品集成的功能越來越多,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(shè)計(jì),傳感器融合也比較常見,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(yīng)用領(lǐng)域中某些應(yīng)用比較單一,如山體滑坡、橋梁傾斜等,只需要一個傳感器就可以完成,因此不需要多個傳感器;另外,在某些特定應(yīng)用中,如無人機(jī)的GPS定位傳感器,為了避免地磁鐵干擾要單獨(dú)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)域未必會大規(guī)模使用。
MEMS傳感器是否會替代傳統(tǒng)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分析,帶寬可以做到22KHz,和傳統(tǒng)壓電式傳感器相當(dāng),但是缺點(diǎn)是噪聲很大,與ADXL1001和ADXL1002相差100倍,因此很難撼動壓電式傳感器的地位。如今ADXL1001和ADXL1002開啟了機(jī)械狀態(tài)監(jiān)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,而且價格優(yōu)勢非常明顯,費(fèi)用下降高達(dá)90%。未來會吸引此類用戶的目光。
消費(fèi)電子產(chǎn)品的出貨量很大,但是電子元器件的利潤越來越低,ADI在MEMS傳感器的研發(fā)向著更高端應(yīng)用邁進(jìn),雖然很多廠商還未大力涉足,但是ADI已經(jīng)為未來做好了準(zhǔn)備,做別人做不了的是贏在未來的強(qiáng)有力法寶。
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