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什么是MEMS傳感器
瀏覽量:2025-03-24 瀏覽量:408

MEMS傳感器(Micro-Electro-Mechanical System,微機電系統(tǒng)傳感器)是一種基于半導體微加工技術(shù)制造的微型傳感器,通過將機械結(jié)構(gòu)與電子電路集成在硅基或其他材料上,實現(xiàn)對物理、化學或生物信號的感知與轉(zhuǎn)換。其核心特征是微型化(尺寸在微米至毫米級)、集成化和智能化,融合了機械、電子、材料等多學科技術(shù)。

 

MEMS傳感器的原理:

MEMS傳感器包含可感知物理量變化的微小機械部件,當外部物理量作用于傳感器時,機械部件會發(fā)生微小的位移或形變,引起電參數(shù)變化,被轉(zhuǎn)化為電信號,電信號經(jīng)過放大和處理,輸出與所測量的物理量對應的數(shù)字信號或模擬信號。

 

MEMS傳感器的優(yōu)點:

微型化:

MEMS 傳感器的尺寸通常非常小,可以集成到各種小型設備中,甚至是一些對空間要求極高的微型系統(tǒng)中,如智能手機、可穿戴設備等,滿足了現(xiàn)代科技對設備小型化、輕量化的要求。


低成本:

MEMS 傳感器采用微電子工藝進行批量生產(chǎn),能夠大大降低單個傳感器的制造成本。由于其體積小,所需的原材料也相對較少,在大規(guī)模應用中具有經(jīng)濟優(yōu)勢,成本約為傳統(tǒng)傳感器的1/10 。


低功耗:

MEMS 傳感器通常只需消耗很少的能量就能正常工作,用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點、便攜式電子設備等,能夠有效延長設備的續(xù)航時間。

 

高集成度和兼容性:

可以將多個傳感器或傳感器與信號處理電路集成在同一芯片上,形成多功能的集成傳感器系統(tǒng)。支持復雜功能(如自動駕駛姿態(tài)控制)。與標準的半導體制造工藝兼容,便于系統(tǒng)級的設計和開發(fā),有助于實現(xiàn)整個系統(tǒng)的小型化、智能化和高性能化。

高精度和高靈敏度:

能夠?qū)ξ⑿〉奈锢砹孔兓M行精確測量,具有很高的靈敏度和精度。例如,MEMS 加速度傳感器可以檢測到微小的加速度變化,MEMS 壓力傳感器能夠精確測量微小的壓力波動。


快速響應:

由于其結(jié)構(gòu)微小,慣性小,MEMS 傳感器能夠快速對外部物理量的變化做出響應,具有較短的響應時間。適用于需要實時監(jiān)測和快速反饋的應用,如汽車安全系統(tǒng)、工業(yè)自動化控制等。

耐用性、可靠性高:

MEMS傳感器采用了成熟的半導體制造工藝和材料,具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。較強的耐環(huán)境能力,包括抗沖擊、抗振動和抗溫度變化,適合于各種工作環(huán)境。同時,由于沒有復雜的機械傳動部件,減少了因機械磨損、松動等因素導致的故障,提高了傳感器的使用壽命和工作穩(wěn)定性。

 

MEMS傳感器的種類覆蓋力學、聲學、光學、化學等多個領(lǐng)域,常見種類有:

MEMS 加速度傳感器:

利用質(zhì)量塊在加速度作用下產(chǎn)生的慣性力,通過檢測質(zhì)量塊的位移來測量加速度。廣泛應用于汽車安全氣囊觸發(fā)、電子穩(wěn)定程序(ESP)、智能手機的運動感知、游戲手柄的動作檢測以及可穿戴設備的運動監(jiān)測等領(lǐng)域。
MEMS 
壓力傳感器:

基于壓阻效應或電容效應,當受到壓力作用時,傳感器的電阻或電容會發(fā)生變化,從而實現(xiàn)對壓力的測量。常用于汽車輪胎壓力監(jiān)測、工業(yè)過程中的壓力控制、醫(yī)療設備中的血壓測量以及氣象監(jiān)測中的大氣壓力測量等方面。
MEMS 
陀螺儀傳感器:

利用科里奧利力原理,當物體在旋轉(zhuǎn)坐標系中運動時會受到科里奧利力的作用,通過檢測這種力來測量物體的角速度。主要應用于航空航天、汽車導航與自動駕駛、智能手機和平板電腦的屏幕旋轉(zhuǎn)控制、虛擬現(xiàn)實(VR)和增強現(xiàn)實(AR)設備的姿態(tài)跟蹤等領(lǐng)域。
MEMS 
麥克風傳感器:

基于電容式或壓電式原理,聲音信號使振膜振動,導致電容或電荷發(fā)生變化,從而將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號。由于具有體積小、低功耗、高靈敏度和良好的音頻性能等優(yōu)點,被廣泛應用于智能手機、平板電腦、筆記本電腦、耳機以及語音識別設備等。
MEMS 
溫度傳感器:

利用材料的電阻、電容或熱電動勢等隨溫度變化的特性來測量溫度??捎糜谙M電子產(chǎn)品的過熱保護、工業(yè)環(huán)境中的溫度監(jiān)測、醫(yī)療設備中的體溫測量以及智能家居中的環(huán)境溫度控制等。
MEMS 
濕度傳感器:

通過檢測吸濕材料因濕度變化而產(chǎn)生的物理或化學性質(zhì)變化,如電容、電阻的改變,來測量環(huán)境濕度。常用于氣象監(jiān)測、智能家居、農(nóng)業(yè)溫室以及工業(yè)生產(chǎn)過程中的濕度控制等場景。
MEMS 
氣體傳感器:

利用氣體與敏感材料發(fā)生化學反應或物理吸附時引起的材料電學性能變化來檢測氣體的種類和濃度??蓱糜诃h(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測、工業(yè)廢氣排放監(jiān)測、室內(nèi)有害氣體檢測以及汽車尾氣檢測等領(lǐng)域。
MEMS 
光傳感器:

包括光電二極管、雪崩光電二極管、微透鏡陣列等,可將光信號轉(zhuǎn)換為電信號,用于檢測光的強度、顏色、位置等參數(shù)。常用于數(shù)碼相機、手機攝像頭、環(huán)境光傳感器、光學鼠標以及光通信等領(lǐng)域。

慣性測量單元(IMU):

集成加速度計+陀螺儀(6軸)或+磁力計(9軸),用于高精度運動追蹤。

微流體傳感器:通過微米級通道內(nèi)的流體與傳感器結(jié)構(gòu)的相互作用(如壓阻效應、熱傳遞、電磁響應等),將物理或化學信號轉(zhuǎn)化為電信號輸出。用于檢測微流體系統(tǒng)中的流量、壓力、溫度、化學成分等參數(shù)。
觸覺傳感器:能夠感知物體表面觸覺信息的設備,可用于測量壓力、力、位移、溫度等物理量,從而實現(xiàn)對物體的觸摸、抓握、識別等功能。

 

和利時自控可以提供MEMS傳感器的自動化生產(chǎn)線,并能進行個性化的非標設計服務,多年智能制造行業(yè)經(jīng)驗,服務眾多傳感器廠家。

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