作者：Erik Emanuelli

編譯：梟梟

電子信息時代，無論是工業(yè)應用還是消費應用，主要都是朝著嵌入式的方向發(fā)展，因此低成本、小型、電池供電和多功能的解決方案是未來電子應用發(fā)展的主流。

這種類型的解決方案需要一種新的人與電子設備之間的接口模式，這種模式顯然更接近人類的通信模式，而不是機器的通信模式。這種需求不是源自“想將機器帶入人類通信水平”，而是源自我們強烈需要小型化，以及需要解決多應用下，信息高復雜性下的兼容性需求。

在這種微電子應用技術革新的情況下，傳感器和執(zhí)行器作為基本部件，在連接信息的物理性質(zhì)和機器中以邏輯形式表示的抽象信息方面發(fā)揮著非常重要的作用。微系統(tǒng)就是對這種創(chuàng)新需求的技術回答。

微系統(tǒng)是六十年代開始在實驗室里研究的結(jié)果，然后轉(zhuǎn)入工業(yè)領域。

四十年后的今天，我們每天都在不知不覺中與這項技術的產(chǎn)品進行互動。MEMS(微機電系統(tǒng))器件，如加速度計、陀螺儀等，在電子行業(yè)的各個領域都有很多應用，既有成熟的，也有新興的；MEMS壓力傳感器應用于汽車領域/消費電子領域；MEMS在打印機頭領域應用廣泛，在視頻投影儀中應用的微鏡領域占主導地位等等。

MEMS——創(chuàng)新的傳感器技術

傳感器在經(jīng)過多年與自動化世界密切相關的發(fā)展之后，近年來已經(jīng)在其他領域的廣泛應用中扮演了創(chuàng)新技術的角色。

例如，通信世界和整個消費領域都是吸引創(chuàng)新傳感器技術的的應用領域。專注于創(chuàng)新傳感器技術的公司IST,已經(jīng)使其傳感器更高效，而且比過去更加通用和小型化。

在過去的二十年里，傳感器技術的發(fā)展是非常迅速的，但只是在最近幾年才將最創(chuàng)新的技術發(fā)揮出來。越來越明顯的嵌入式實現(xiàn)應用的趨勢，推動了學術界和工業(yè)界研究在傳感領域的創(chuàng)新解決方案。智能傳感器和基于MEMS技術的傳感器是最有趣的，因為除了提高性能，它們還大大擴展了應用領域。

除了經(jīng)典的方法（計數(shù)、間接、插值等），先進的傳感器技術，特別是所謂的自適應技術，允許創(chuàng)建具有物理世界接口的應用，能夠支持特別困難的功能條件，而不會顯著影響最終應用的成本和尺寸。

另一種非常有趣的傳感器技術是射頻或無線技術。其中一個解決方案是基于表面聲波的。這些設備除了能夠通過傳輸數(shù)字(ID號)來識別自己外，還能夠傳輸物理測量值(溫度、壓力、濕度、加速度等)，而不需要電源。該傳感器由一個Saw（表面聲波）應答器和一個無線電收發(fā)器組成。Saw收發(fā)器接收射頻脈沖，并以射頻信號被動響應。Saw傳感器的響應方式(振幅、頻率、相位和延遲)與被詢問時進行的測量直接相關。

傳感器創(chuàng)新的另一個方面是網(wǎng)絡管理。特別是無線網(wǎng)絡管理受到傳感器和微控制器制造商的關注，因為這兩種設備都需要在其內(nèi)部集成這一功能，從而使傳感器在工業(yè)和消費領域得到廣泛的應用。

MEMS——一個智能而完整的微機械

多年來，MEMS一直處于小眾應用領域。但經(jīng)過20年在大學和工業(yè)研究實驗室的發(fā)展，現(xiàn)在微電子機械系統(tǒng)與新一代傳感器一起，代表了對系統(tǒng)功能的完美補充，越來越多地嵌入到自然界中，并接近用戶的操作模式。

Mems技術可以將機械元件與電子電路集成在一個部件中，用于信號控制和處理。通過利用硅的優(yōu)良物理特性（更堅固，具有更好的熱特性，其重量相當于鋼的三分之一），除了各種微致動器外，還可以制造用于檢測機械量的微傳感器：壓力、振動、線性和角度加速度等。

此外，硅實現(xiàn)了將這些量轉(zhuǎn)化為模擬或數(shù)字數(shù)據(jù)的功能，這些數(shù)據(jù)可以很容易地被復雜的電子系統(tǒng)解釋。所有的設備都裝在一個微小的封裝中：一個智能而完整的微機械。

Mems器件現(xiàn)在已經(jīng)達到了必要的技術成熟度，證明了多種應用的合理性，其中許多應用在電子的各個領域都是新興的、創(chuàng)新的。

Mems技術可以同時利用硅的電氣和機械特性，因此，除了現(xiàn)在已經(jīng)整合的IT、工業(yè)和汽車應用外，越來越多地被廣泛的消費電子應用所采用。測量或檢測運動（振動、傾斜度、加速度）可以使設備更容易使用，并為電子游戲等應用提供新的真實性和互動性。

近些年來，基于Mems的應用不斷擴大，主要原因是Mems傳感器的成本下降，這也得益于8英寸硅片生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變。

在消費電子領域，Mems傳感器使創(chuàng)建更直觀、更友好的人機界面成為可能。這些可能性，應用于游戲遙控器或手機、播放器和手持電腦等消費類產(chǎn)品，可以在低成本和深度嵌入式設備中實現(xiàn)以前難以想象的控制和交互功能。

MEMS的潛力和應用

Mems提供的技術創(chuàng)新潛力不僅可以獲得新的概念產(chǎn)品，而且還可以將機器和用戶之間的互動模式付諸實踐，而這些模式到目前為止只在計算密集型技術中找到了解決方案，例如聲紋識別。

其次，Mems加速度計可以讓你通過運動與機器進行非常有效和直觀的互動，而且不會給系統(tǒng)帶來過多的計算負荷。

Mems傳感器還被應用于數(shù)碼相機中，在拍照時對不需要的動作進行補償和穩(wěn)定。

在新興的玩具市場，加速度計和陀螺儀感知運動，使玩具知道自己在空間中的位置，然后采取相應的行動。

在IT等附加值較高的應用中，Mems傳感器有助于保護筆記本電腦中數(shù)據(jù)的完整性，當筆記本電腦發(fā)生自由落體或其他異常運動時，Mems傳感器會及時向系統(tǒng)發(fā)出停止操作的命令。在硬盤上進行讀寫，并將讀取硬盤的磁頭移動到不損壞存儲表面的位置。

在汽車領域，Mems傳感器有很多應用，包括安全氣囊傳感器、防盜報警和導航系統(tǒng)。在后一種情況下，它們被用于輔助導航系統(tǒng)中，在GPS信號暫時缺失的情況下，使用移動和行進距離跟蹤來保持正確的定位讀數(shù)。

在工業(yè)領域，加速度計正忙于檢測洗衣機、洗碗機和其他新型電器中的振動，以提醒用戶注意不平衡的負載，并在故障發(fā)生前檢測機械部件的過度磨損。

對于安全系統(tǒng)，應用涉及基于Mems加速度計的防盜設備，例如保護汽車、公文包、筆記本電腦和任何可能被偷走的設備。

編輯：hfy