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40亿颗微机电传感器 开启“智能时代”

企业风向标中国仪表网2014年07月25日 12:27人气:5226

  导读:随着MEMS技术的普及,以及微机电传感器在医疗仪器仪表、数码电子等产品中的广泛应用,物联网的发展速度越来越快。在不久的将来,具备网络功能的传感器技术将广泛应用于一切“智能”设备。
 

  微机电系统(MEMS)传感器目前被广泛应用在医疗仪器仪表、数码电子、汽车等产品中。这些小巧的传感器借助于微机电传感器解决方案,使越来越多的设备得以连接在一起。事实上,在物联网时代,任何设备都可以与其他设备相连接,甚至包括之前还算不上电子设备的门和窗。
  
  MEMS让传感器更智能、更紧凑、更节能
  
  微机电传感器含有最精细的硅结构。随着壳体的移动,这些结构会发生不到千分之一毫米的位移——在这个过程中,它们的电特性会发生变化。这种特性可以被测量并转换成数据流。它们的尺寸小得惊人:人的头发直径为0.07毫米(70微米),而这些元件的直径有时仅为4微米——相当于人发直径的1/17。
  
  由于微机械传感器只产生微弱的电信号,开发人员还会再嵌入一个电子元件——这个电子元件有时位于壳体内传感器旁边,有时甚至直接安装在同一芯片上。这个加装的元件可对弱信号进行处理和放大,将其转换成数字数据。通过这种方式,微机电传感器可以直接向控制单元传送测量数据。
    
  博世已出货超过40亿颗微机电传感器
  
  自1995年启动生产以来,博世生产并出货超过40亿颗微机电传感器。今天,每一辆现代化汽车上都搭载着多达50颗微机电传感器。2013年,博世最先进的罗伊特林根晶圆厂生产了约10亿颗传感器,平均每天生产300万颗。正是由于采用了Bosch Sensortec的加速度传感器,智能手机或平板电脑才能感应到用户握持角度的变化,并相应地调整图像的显示。由博世集团全资子公司Akustica生产的小巧微机电麦克风可用于检测声音和语言。如今,全球近半数的智能手机在使用博世传感器。
  
  微机电传感器能够测量更加广泛多样的变量。2014年初,Bosch Sensortec推出了一项全球独创的传感器技术——BME280高集成度传感器。该技术将检测压力、湿度和温度的传感器集成于单一封装。它面向环境监测、室内导航、智能家居、个性化气象站以及体育和健身等应用开发。它检测湿度的响应时间少于一秒钟——响应速度之快堪称业内之最。它还能以超低功耗精确地测量环境温度。
  
  此外,博世也在不断地提高其传感器的智能化程度。首款用于9轴智能测量的博世传感器节点已投产在即,该节点内置测量加速度、转动和地球磁场等变量的传感器及用于算法融合的微控制器。
  
  微机电传感器面向物联网的关键技术
  
  上世纪80年代和90年代,汽车电子领域引入微机电传感器标志着这种传感器迎来了第一轮快速普及。第二轮推广浪潮是自21世纪初以来微机电传感器在智能手机领域的广泛应用——如今,物联网的发展则预示着第三次浪潮的到来。传感器、信号处理装置、电池和信号发射器都变得小巧、节能、经济,甚至还能集各种功能于一身,这推动这些元件得到迅速普及,使用量已达数十亿。
  
  与此同时,无线网络几乎无处不在。这使得微机电系统成为物联网的关键技术。微机电系统端的本地数据处理能力也是物联网应用的关键。博世具备提供这种本地数据处理的系统专业技能。2013年,博世推出了能够向业主的智能手机报告可疑动作的门禁传感器。
  
  未来,住宅的窗户将通过毫不显眼的传感器来控制供暖系统或报警系统,带有嵌入式传感器的手环则能在佩戴者摔倒时打电话寻求帮助。具备网络功能的传感器技术将广泛应用于一切“智能”设备,而不仅仅是智能手机。
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