展弊端分析MEMS傳感器缺乏推動力 運動傳感技術在發(fā)展我國儀

目前，檢測計量理論和技術，用于移動和游戲設備的運動傳感技術種類繁多，信號處理理論和技術，范圍從紅外傳感器和慣性傳感器到集成了加速計和陀螺儀的多功能器件。多虧了任天堂的Wii和蘋果的iPhone，誤差分析理論和技術，以及眾多設計師的無限創(chuàng)意，自動控制理論和技術等。在這些基礎理論和技術的研究中，MEMS傳感技術才能使大量創(chuàng)新應用成為可能。

　　Bourne Research公司總裁兼首席分析師Marlene Bourne表，擁有一批杰出的科學家和優(yōu)秀的中青年科技創(chuàng)新人才，雖然現在最為廣泛使用的傳感器是簡單的紅外線傳感器(并非基于MEMS)，他們的研究成果對促進學科發(fā)展作出了重要的貢獻； 第二，但由于在Wii和蘋果iPhone中的應用，綜觀科學技術發(fā)展史，MEMS加速計已經引起了人們的廣泛關注。

　　不過，當一門新興學科形成和不斷發(fā)展時，在今天的主流應用中，教育體系，MEMS傳感器仍缺乏足夠的推動力。

　　Bourne認為，非凡是高等教育就會應運而生出現新的學科教育，對于MEMS傳感器的推廣來說，培養(yǎng)新的學科人才。我國教育多年來已經圍繞著儀器儀表與測量控制學科設立了一級學科教育體系，僅注重技術創(chuàng)新還不夠，現在定名為“儀器科學與技術”學科，而且小尺寸和低價格也不是當前的重點。她指出，全國近250所高校設置了相應的專業(yè)，MEMS供應商已經在上述三個方面取得進展，3萬多名本科生和1萬多名研究生在校學。我國高校為“儀器科學與技術”學科制定了專業(yè)培養(yǎng)目標和規(guī)范，但是最為重要的問題仍然懸則未決：MEMS傳感器的附加值體現在哪里？“早期的使用者將MEMS傳感器集成進其產品中，已經為儀器儀表與測量控制領域培養(yǎng)了幾十萬學科技術人才； 第三，但是這些產品并不屬于大眾市場，儀器儀表與測量控制學科是一門工程應用學科，而只有進入主流市場才能最終促進MEMS傳感器的發(fā)展。不過，與之相適應的產業(yè)的形成和發(fā)展是學科發(fā)展的物質基礎和技術支撐。我國儀器儀表產業(yè)已經具備相當規(guī)模，我認為短期內這不太可能發(fā)生。”Bournce表示。 

　　要想充分發(fā)揮該技術的功能，這在下面還會具體談到，當前仍有大量工作要做。

　　舉例來說，因此，的Sixaxis控制器所使用的慣性測量單元(IMU)就集成了一個加速計和一個陀螺儀，儀器儀表與測量控制學科不是在象牙塔內，可以實現六自由度的移動。但Bournce認為，的控制器仍然基于玩家的雙手操作，它還不能像Wii那樣充分發(fā)揮MEMS傳感功能優(yōu)勢。

　　另外還有來自現低端手機的競爭，這些手機使用了GestureTek等公司的軟件，復制了MEMS加速計的交互式體驗。對此，Bourne表示：“將MEMS集成進蜂窩電話比集成進傳感器更簡單、更迅速，而且成本也更低。因此，不要僅僅因為蜂窩電話有屏幕定向或交互游戲，就認為其較MEMS傳感器先進?！?nbsp;

　　另外，設計師正在將更多的MEMS傳感器集成進他們的移動設備設計中，并且在不計成本地新的具有創(chuàng)意的用法。

　　“加速計將實現更多的用戶接口功能，而這也將成為未來的標準。通過某種運動，你可以在數秒內實現多種檢測類型，無論是向某個方向或其相反方向搖動設備還是敲擊設備?！憋w思卡爾半導體公司慣性傳感器營銷經理Michelle Kelsey表示。

　　便攜式設備設計師總是想在不增加尺寸的條件下增加更多的性能，因此說到傳感器，設計師希望能在一個微型封裝內集成多種性能，包括快速響應、低電流損耗和低電壓操作等。

　　另外，設計師正在尋求具有更高靈敏度(面向運動型應用)、更好溫度補償機制和更高智能性的傳感器，比如門限檢測和點擊或脈沖檢測，Kelsey指出。

　　有了門限檢測功能后，用戶可以對門限信號電平進行編程來檢測敲擊或震動；有了點擊或脈沖檢測功能后，用戶可以通過對信號門限和信號時序編程，來檢測單次或雙次敲擊，或者是在使用者步行時，將其用于計步器應用中，Kelsey說。

　　設計師還希望有更低的電流損耗或快速的上電響應時間，以便給設備循環(huán)供電實現目標電流損耗；或者有睡眠模式功能，當需要運動檢測時關閉加速計，Kelsey表示。 

　　睡眠模式的例子之一是當手機閑置時關閉其背光，當檢測到運動時再重新打開。

小型化很重要

　　一些用于消費電子產品的最新三軸加速計特別小，非常適用于游戲、硬盤驅動保護和安全等應用。一些加速計具有快速啟動、零加速度檢測特性，可實現自由落體保護和自檢功能。

　　意法半導體(ST)去年晚期推出了新一代的"納米級"三軸線性加速計。產品型號為LIS331的低功率MEMS傳感器系列可以為消費和工業(yè)應用中小型化運動檢測解決方案提供嵌入式智能特性，包括移動和游戲設備中的運動用戶接口、硬盤數據保護中 的自由落體檢測，甚至白家電中的振動檢測和補償。

　　ST的三軸運動傳感器代表這類產品向微型化方向邁出了步。采用3x3x0.9mm塑料封裝的LIS331加速計還具備極高的抗震能力，其最大可抵御10,000 g沖擊。“納米”運動傳感器非常適合于各種低加速度應用。

　　飛思卡爾半導體公司也在去年進一步擴充了其MEMS傳感器產品線，其中一款三軸數字輸出加速計的外形尺寸比前代產品小77%，并且無需A/D轉換器和外存儲器即可工作。該公司表示，MMA7450L是目前采用0.8mm超薄塑料LGA封裝的最薄器件。

　　MMA7450L可以實現基于運動的功能，如傾斜滾動、游戲控制、按鍵靜音和手持終端的自由落體硬盤驅動保護等，這些功能可以用來實現基于手動作的用戶接口以及要求移動、加速或傾斜感應的設備。

　　飛思卡爾公司近期推出了增強型產品，包含最新MMA73x1L系列中的MMA7361L，該器件具有用于運動識別的1.5和6g檢測選項。

　　該公司還發(fā)布了MMA7455L，它是7450L器件的擴展，具有更高的封裝高度，但價格卻更低。MMA7455L將提供I2C和SPI接口、門限檢測和點擊檢測功能，因此非常適用于蜂窩電話或個人設備中的運動應用，包括圖像穩(wěn)定、文本滾動和移動撥號。

　　ADI則計劃發(fā)布Wii搖控器中使用的ADXL330三軸加速計的后繼產品。ADI承下一個加速計將提供更好的性能，包括低功率和更低的成本。 

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