MEMS

<strong>作者：Chris Murphy</strong>

<strong>简介</strong>

为应用选择最合适的加速度计可能并不容易，因为来自不同制造商的数据手册可能大相径庭，让人难以确定最为重要的技术指标是什么。在本文第二部分，我们将从可穿戴设备、状态监控和物联网应用的角度重点讨论各项关键技术指标和特性。

<strong>可穿戴设备</strong>

关键指标：低功耗、小尺寸、旨在增强节能性能的集成特性以及可用性。

用于电池供电型可穿戴应用的加速度计的关键指标是超低功耗（通常为μA级），以确保尽量延长电池寿命。其他关键指标是尺寸和集成的特性，比如备用ADC通道和深度FIFO，其作用是增进终端应用的电源管理和功能性。由于这些原因，可穿戴应用中通常采用MEMS加速度计。表1所示为部分生命体征监测(VSM)应用及其在具体应用中的对应设置。用于可穿戴应用的加速度计通常可以对运动分类；检测自由落体；测量运动是否存在以确定是使系统上电、关断还是休眠；辅助实现数据融合，供ECG和其他VSM测量使用。同样的加速度计也用在无线传感器网络和物联网应用中，因为它们具有超低功耗的特性。

本视频主要介绍了新型ADI RF MEMS开关技术 ，及其对RF仪器仪表的作用。

<embed src="https://imgcache.qq.com/tencentvideo_v1/playerv3/TPout.swf?max_age=8640…; allowFullScreen="true" quality="high" width="600" height="400" align="middle" allowScriptAccess="always" type="application/x-shockwave-flash"></embed>

<strong>作者：Eric Carty、Padraig Fitzgerald和Padraig McDaid ADI公司</strong>

<strong>简介</strong>

过去30年来，MEMS开关一直被标榜为性能有限的机电继电器的出色替代器件，因为它易于使用，尺寸很小，能够以极小的损耗可靠地传送0 Hz/dc至数百GHz信号，有望彻底改变电子系统的实现方式。这种性能优势会对大量不同的设备和应用产生重要影响。在MEMS开关技术的帮助下，很多领域都将达到前所未有的性能水准和尺寸规格，包括电气测试与测量系统、防务系统应用、医疗保健设备。

加速度计能够测量加速度、倾斜、振动或冲击，因此适用于从可穿戴健身装置到工业平台稳定系统的广泛应用。市场上有成百上千的加速度计器件可供选择，其成本和性能各不相同。

本文分为两个部分，第一部分讨论加速度计的关键参数和特性，以及它们与倾斜和稳定应用的关系，从而帮助你选择最合适的加速度计；第二部分重点关注可穿戴设备、状态监控(CBM)和物联网应用。ps.限于篇幅，今天分享第一部分的内容。

最新MEMS电容式加速度计应用于传统上由压电加速度计和其他传感器主导的应用领域。新一代MEMS加速度计可为CBM、结构健康监控(SHM)、资产健康监控(AHM)、生命体征监测(VSM)和物联网无线传感器网络等应用提供解决方案。然而，在有如此多加速度计和如此多应用的情况下，选择合适的加速度计并非易事。

尚无行业标准界定加速度计属于何种类别。加速度计的一般分类及相应的应用如表1所示。所示的带宽和g值范围是加速度计用在所列终端应用中的典型值。

表1. 加速度计等级和典型应用领域

<strong>作者：Bob Scannell，ADI公司MEMS惯性传感器部门业务开发经理</strong>

<strong>内容提要</strong>

本文首先将介绍MEMS运动检测的一些基本知识，包括器件选型需要了解的重要特性。然后会说明医疗导航应用的独特挑战，并讨论可能的解决方案，包括不同的传感器机制、必要的传感器处理、独特的系统特性以及实现最佳解决方案所需的数据处理。同时将回顾并解释传感器的重要特性及其影响，更重要的是讨论潜在的误差和漂移机制以帮助选择传感器。本文还会重点介绍通过集成、传感器融合和处理(例如卡尔曼滤波)来增强传感器的机会及方法。

利用微机电系统(MEMS)检测、捕捉、分析运动已成为消费电子和移动设备司空见惯的功能。技术进步已实现高精度运动捕捉，应用也已扩展到工业领域。工业设备的精度与消费电子设备的移动性和经济性的结合，可以使许多潜在的医疗诊断和仪器应用受益。

<strong>稳定系统简介</strong>

无人飞行器安装的监控设备、海上微波接收机、车辆安装的红外成像系统传感器以及其他仪器系统都需要具有稳定的平台，以达到最佳性能，但它们通常在可能遇到振动和其他类型不良运动的应用中使用。振动和正常车辆运动会导致通信中断、图像模糊以及其他很多行为，从而降低仪器的性能和执行所需功能的能力。平台稳定系统采用闭环控制系统，以主动消除此类运动，从而保证达到这些仪器的重要性能目标。图1是平台稳定系统的整体框图，它使用伺服电机来校正角向运动。反馈传感器为仪器平台提供动态方位信息。反馈控制器处理这些信息，并将其转换为伺服电机的校正控制信号。

无人机和其他无人应用需在恶劣环境中工作，为了满足精密稳定性和导航要求，能够抑制振动、冲击和温漂的高性能MEMS必不可少。

<iframe src='//players.brightcove.net/706011717001/BywpcfpJg_default/index.html?videoId=5638742127001' allowfullscreen frameborder=0 width='600' height='338'></iframe>

<strong>作者：ADI公司产品营销工程师Max Liberman和业务开发经理Bob Scannell</strong>

在工业制造运营中，被动的设备维修是造成生产能力丧失的一个主要因素，这种维修本来是可以避免的。平均售价仅几美元的零部件，一旦发生故障，维修成本和由此导致的收入损失可能是其售价的好多倍。在最不利的情况下，未检测到的故障可能在系统中引起连锁反应，导致大面积损坏，触发生产停运，造成惨痛损失。传统上，制造商借助预防措施来保持生产现场正常运转。

相比事后维修，预防维护是一大进步，但与其相关的服务合同成本高昂，而且其确保设备连续正常运行的能力也是有限的。考虑让一台200英尺风力涡轮机的叶片转动的转子轴承。紧急维修和现场维护的成本会非常高，甚至可能有危险，因为技术人员需要在高空作业。另外，如果该涡轮机接入到本地市政电网，计划之外的停机可能引起能源生产损失，甚至电力服务中断。

一种新的工业检测技术正在帮助制造商们优化设备，它通过预测维护手段来预料零部件故障。虽然工业检测的形式有很多，但振动检测可能是最有效且最经济的。根据Lindsay Engineering(一家位于美国加州卡马里奥的预测维护产品和服务提供商)的研究，振动检测的投资回报是定期更换齿轮或电机油等措施的投资回报的三倍(参见图1)。

<strong>作者 ：Santosh A. Kudtarkar 和 Jia Gao</strong>

<strong>背景知识</strong>

本应用笔记提供 MEMS 麦克风封装的组装指南和建议，介绍了 ADMP401 和 ADMP421 的各种详细参数、器件尺寸、建议的模板图形以及 PCB 焊盘布局图形。

<strong>封装信息</strong>

MEMS 麦克风封装为底部端口、全向 MEMS 麦克风。

<strong>印刷参数</strong>

印刷参数如下 ：
• 印刷压力 = 3 kg
• 印刷速度 = 30 mm/ 秒
• 刮刀类型 = 金属
• 刮刀角度 = 60°

<strong>模板参数</strong>

模板参数如下 ：
• 模板类型 = 激光切割
• 模板厚度 = 3 密耳 (~75 μm)

<strong>建议焊膏</strong>

<strong>Mark Looney 应用工程师 ADI公司</strong>

<strong>摘要</strong>

当MEMS惯性测量单元(IMU)用作运动控制系统中的反馈传感器时，必须了解陀螺仪的噪声情况，因为它会在所监视的平台上造成不必要的物理运动。根据具体情况，针对特定MEMS IMU进行早期应用目标噪声估算时需要考虑多个潜在的误差源。在此过程中需要考虑的三个常见陀螺仪特性为其固有噪声、线性振动响应和对准误差。图1的简单模型显示了会影响各误差源评估的几个特性：噪声源、传感器响应和滤波。此模型给出了对这些特性进行频谱分析所需的基准。