MEMS传感器在各个细分领域的应用
2022-10-20
文章详情

大家好,今天和大家聊一聊MEMS传感器的应用场景。

1. 概述

MEMS传感器作为获取信息的关键器件,对各种传感装置的微型化起着巨大的推动作用,已在太空卫星、运载火箭、航空航天设备、飞机、各种车辆、生物医学及消费电子产品等领域中得到了广泛的应用。

随着电子技术的发展,MEMS的应用领域越来越广泛,由最早的工业、军用航空应用走向普通的民用和消费市场。

在智能手机上,MEMS传感器提供在声音性能、场景切换、手势识别、方向定位、以及温度/压力/湿度传感器等方面的广泛应用。

在汽车上,MEMS传感器借助气囊碰撞传感器、胎压监测系统(TPMS)和车辆稳定性控制增强车辆的性能。

在可穿戴应用中,MEMS传感器可实现运动追踪、心跳速率测量等。

医疗领域,通过MEMS传感器成功研制出微型胰岛素注射泵,并使心脏搭桥移植和人工细胞组织成为现实中可实际使用的治疗方式。

2. 汽车工业中的应用

汽车电子产业被认为是MEMS传感器的第一波应用高潮的推动者,MEMS传感器在汽车上应用的快速发展主要是受益于各国政府全面推出汽车安全规定(比如要求所有汽车采用TPMS系统)和汽车智慧化的发展趋势。

全球平均每辆汽车包含10个传感器,在高档汽车中,大约采用25至40只MEMS传感器,车越好,所用的MEMS就越多,BMW740i汽车上就有70多只MEMS。

MEMS传感器可满足汽车环境苛刻、可靠性高、精度准确、成本低的要求。

其应用方向和市场需求包括车辆的防抱死系统(ABS)、电子车身稳定程序(ESP)、电控悬挂(ECS)、电动手刹(EPB)、斜坡起动辅助(HAS)、胎压监控(EPMS)、引擎防抖、车辆倾角计量和车内心跳检测等等。

3. 消费电子中的应用

今天我们重点谈一下,MEMS传感器在消费电子领域的应用。

MEMS传感器在消费电子产品中主要应用于以下几个细分领域:

智能手机和平板电脑可穿戴/耳穿戴设备无人机扫地机器人AR & VR智能家居游戏和玩具

3.1 智能手机和平板电脑

智能手机和平板电脑已经成为全球数百万用户的日常伴侣。

它们是人们生活中不可分割的一部分,需要适应终端用户不断变化的使用行为:人们倾向于花更多的时间在智能手机上,因此更关注电池寿命。

为了减少充电时间,各大厂商开发的传感器将电能消耗降低到最低,这大大延长了用户的充电间隔。

此外,人们越来越多地使用他们的智能手机进行图像应用,如拍照和视频,而不是使用额外的数码相机。

为了提高设备的电池寿命,功耗是智能手机和平板电脑应用最关键的方面之一。MEMS传感器对系统的总体功耗有显著影响。

因此,类似博世、TDK、ST等MEMS传感器供应商都提供了一系列专门为智能手机和平板电脑设计的超低功耗传感器,具有智能电源管理功能,如运动和不运动、中断、提醒功能和低功耗计步器等。

此外,如今的MEMS传感器都包括广泛的功能,如完全符合Android,室内SLAM和支持传感器同步,以及静止重新校准 (CRT),内置陀螺仪自校准功能。

通过创新的算法和测量以及精确的数据处理,MEMS传感器进一步实现了图像稳定、倾斜检测和始终开启的手势和活动识别等功能。

广泛的集成功能显著加快测试和制造过程,进一步降低成本和设备制造商的上市时间。

3.2 可穿戴和耳穿戴设备

随着可穿戴设备和耳穿戴设备(如健身追踪器)等细分市场的快速增长,终端消费者的需求也越来越高。除了易用性,对终端用户来说最重要的一个方面是设备的长电池寿命,而不必在精确的步数检测、活动识别、健身跟踪或卡路里计数等始终处于开启状态的应用程序上妥协。通过超低功耗MEMS惯性传感器、环境传感器或智能传感器,可穿戴和耳穿戴设备的制造商可以满足并超越用户的需求和偏好。很多MEMS传感器集成了手势和上下文识别或位置跟踪等功能,增强了直观的用户交互和导航体验,以低功耗获得最佳用户体验,改善了用户的生活方式和福祉。

3.3 无人机

近些年,无人机的新应用似乎不断涌现,摄影、农业、交通安全、娱乐行业,甚至军事上都在使用无人机。最初,大多数无人机都是相对简单的玩具。然而,最近,它们的飞行能力有了显著的提高,使它们更安全、更稳定、更容易控制,从而使它们能够在更广泛的现实生活中应用。无人机飞行员的一个关键要求是低重量和更多的功能,优化飞行控制,很大程度上有助于平稳飞行和最佳的用户体验。此外,高精确度和不同的飞行方式是影响消费者购买决策的基本特征。而MEMS传感器为实现这些功能提供了一臂之力。

3.4 扫地机器人

扫地机器人也是目前广泛应用MEMS传感器的产品,它可以使我们的生活更方便,留出时间做更重要的事情。然而,这些智能助手需要可靠和高效地工作,以确保最终用户的安心。这意味着,他们需要毫不费力地绕过物体,探测房间的边界,并为高效的清洁创造途径。此外,诸如气体检测等创新应用可以帮助机器人避免将溢出的液体或剩菜洒在地板上。最后,通过检测气味和生成空气质量地图,可以测量室内空气质量,提高人们的幸福感。所有这些应用都MEMS传感器来发挥作用。

3.5 AR&VR

还有就是增强现实AR和虚拟现实VR方面的应用,从 VR到AR以及混合现实,世界上充斥着很多的新应用:从3D电影耳机,顶级体育训练,虚拟库存管理和虚拟汽车展厅,为游客即时翻译,或室内设计规划,无尽的应用环绕在我们的生活中。虽然AR和VR仍然主要用于游戏和娱乐,但它们也在信息和学习、维护、维修和装配指导以及定位和导航方面提供了多种应用。特别是对于VR来说,只有完全的沉浸感才能创造出所需的用户体验。为了实现沉浸感和避免晕动症,AR和VR设备需要高度精确,不延迟地捕捉动作和手势。为了应对这些对用户体验的负面影响,就需要MEMS传感器解决方案来提供高稳定性和低延迟,显著降低晕车的影响,确保愉快的AR和VR体验。

3.6 智能家居

MEMS传感器在智能家居方面也发挥着重要的作用,对智能家居而言,互联互通是一个关键的发展,在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。互联互通的好处在智能家居中变得尤为明显。你在工作,不确定你是否关上了窗户?你想要智能家居技术来确保你有一个最佳的空气质量来睡个好觉吗?或者您想要一个环境单元根据您的个人喜好来设置温度和湿度级别?人们可以通过智能手机或家庭自动化控制远程控制供暖、通风和空调(HVAC)来管理他们的智能家居。采用集成环境传感器的空气质量监测、霉菌检测和气候控制对人们的健康和福祉有重大贡献。为了使这些应用程序可靠、准确地运行,需要对运动和环境传感器数据进行精确、低功耗的测量。交互式投影等创新技术使智能家居有了新的应用。例如,每个表面上的虚拟触屏可以将普通的冰箱或衣柜变成智能助手,提供灵活、直观的用户界面,提高便利性和拓展生活方式。除了直观的操作,用户还重视智能家居设备的长电池寿命,特别是那些不插电的设备,以避免频繁充电。满足这些客户需求将极大地促进智能家居技术市场的增长。而这些都需要各种MEMS传感器来助他一臂之力。

3.7 游戏和玩具

游戏和玩具这类娱乐设备中同样会用到MEMS传感器,用户购买游戏和玩具设备的关键标准是用户友好度,这是确保良好用户体验的基础。通过精确的菜单导航、手势控制和实时运动跟踪,可以实现易用性。此外,不同的功能,如方向,倾斜检测和平衡增强了乐趣和娱乐。MEMS传感器为游戏应用和玩具提供广泛的高精度传感器组合,具有各种集成功能。

因此,制造商可以通过实现可靠的倾斜检测、优化的运动和头部运动跟踪以及飞行控制来优化他们的设备。

4. 医疗行业中的应用

MEMS传感器技术的突破也为医疗应用带来前所未有的便利性和体验。很多便携式医疗保健仪器也应运而生,比如血压计,血糖仪,健身追踪仪,心率检测仪等,这些医疗设备中都少不了MEMS传感器的身影。

5. 结语

好了,今天就和大家一起分享一下MEMS传感器在不同领域的应用,特别在消费类电子领域应用最为广泛。谢谢大家!

010-82788940

(工作日 9::00-18:00)