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法国正式推出首项MEMS输出精确测量技术

行业聚焦点中国仪表网2013年05月21日 11:51人气:18916

  导读:随着一种精确测量功率需求与输出的全新方法的问世,微机电系统(MEMS)的商业应用将大幅提升。在近日举行的“2013年技联国际会议”上,法国国家计量与测试实验室(LNE)将介绍这一既简单又廉价的技术。MEMS是非常小的器件,可以用作远程驱动传感器来测量物理环境的变化,如力、光或运动,或者反过来MEMS作为制动器将能量变化转换到运动。
  
  随着一种精确测量功率需求与输出的全新方法的问世,微机电系统(MEMS)的商业应用将大幅提升。在近日举行的“2013年技联国际会议”上,法国国家计量与测试实验室(LNE)将介绍这一既简单又廉价的技术。研究人员相信它将有助于全球MEMS制造商提高产品性能、开发新功能、降低大规模生产的能源消耗,响应市场对小型化的需求和提高可靠性。
  
  MEMS是非常小的器件,可以用作远程驱动传感器来测量物理环境的变化,如力、光或运动,或者反过来MEMS作为制动器将能量变化转换到运动。MEMS尺寸范围通常从20m到1mm,由与外部环境交互的器件(如微传感器)和用于信息决策的数据处理单元组成。
  
  当前MEMS的应用领域非常广泛,包括:汽车安全气囊中的加速度计,可快速检测车辆的负加速度;喷墨打印机头,可通过对微小液滴在纸上的精确定位形成图像;智能手机领中的运动传感器。
  
  尽管MEMS在上述领域的商业化发展已有50年,但当前仍没有达到人们的期望,一部分原因是缺乏对这些小器件潜在功率需求和输出的理解。由于MEMS必须嵌入到保护性晶圆封装中,没有一种方式可接触到其内容机械结构,这对MEMS开发人员或用户来说很难理解如何最佳利用他们的产品。
  
  为了解决这个问题,法国LNE的Bounouh博士和他的同事们开发了一种全新的实验装置,可通过电气测量来获得MEMS机械参数的准确信息。LNE是欧洲7个参与“能量采集计量”项目的国家研究中心之一,该项目由欧盟委员会通过“欧洲计量研究计划”(EMRP)资助,EMRP是第一个通过多国合作来研究将计量科学原理用于能量采集产品和材料。
  
  研究人员利用器件的电流及变化的频率分析出器件输出电压的谐波含量,辅以额外的计算,得出了MEMS机械结构的特性参数,包括阻尼因子(对振动有负面影响)及对最大功率(源于MEMS机械振动)起决定作用的频率。
  
  Bounouh博士表示,“这是非常简单和快速的测量方法,因为你所做的仅是把MEMS连接到两根电线,加电然后采样输出信号。这种方法不需要大的投资,并且可以很容易地扩展到测量微观和宏观尺度的大型能量收集器。”
  
  LNE使用该技术已经测试了一些MEMS器件,它们的机械谐振频率测量还有微小的不确定性。Bounouh博士和他的同事们相信,未来这项技术可为生产方法提供反馈,将允许制造商设计特定需求的MEMS。更准确的器件输出与功率需求方面的信息还将影响潜在用户的器件选择,他们将能够选择那些刚好满足所需的优化器件。
  
  Bounouh博士补充说,“我们的技术可以实现在线生产测试和测量,这可为欧盟公司提供关键的竞争优势,把计量原理引入工业流程有助于高良率的大规模生产。
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