MEMS(Microelectromechanical Systems),中文称为微机电系统,MEMS是一种技术,指的是将机械结构微型化,并与电子电路集成,从而形成一个看起来是单个物理设备的系统,这个系统需要机械组件和电气组件共同工作才能实现所需的功能。
人们通常认为机械组件和系统在技术上不如基于电子的解决方案先进,但这并不意味着所有的机械方法都劣于其他方法。例如,机械继电器比基于晶体管的类似功能的设备要早得多,但机械继电器仍然被广泛使用。
然而,与集成电路中的电子元件相比,典型的机械设备确实存在体积庞大的劣势。MEMS技术代表了对这一困境的一个概念上简单的解决方案:如果我们修改机械设备,使其不仅非常小,而且完全兼容集成电路制造工艺,我们在一定程度上就可以兼得两者的优点。
传感器是MEMS技术的主要应用领域,MEMS传感器种类繁多。
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1、MEMS陀螺仪
采用半导体MEMS加工工艺制造的MEMS陀螺仪以科里奥利(Coriolis)效应为基本工作原理。可动质量块在驱动电路控制下高速震荡,当物体转动时,质量块发生垂直于震荡方向的横向位移,横向位移的大小与输入角速率的大小成正比,通过测量横向位移实现对角速率的测量,从而实现MEMS陀螺仪的主要功能。
2、MEMS加速度计
MEMS加速度计与MEMS陀螺仪基本相同。MEMS加速度计的原理是基于牛顿的经典力学定律,通常由悬挂系统和检测质量组成,通过微硅质量块的偏移实现对加速度的检测。MEMS加速度计还有电容式、压阻式、压电式、隧道电流型、谐振式和热电偶式等形式。
3、MSME压力传感器
MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。汽车和医疗是MEMS压力传感器最大的应用领域。如意法半导体(ST)的ILPS22QS和ILPS28QSW等。
4、MEMS流量传感器
MEMS流量传感器是基于传统的热膜片风力计原理借助先进的薄膜片技术,将性能稳定的薄膜片电阻加工到一片薄膜上。由于采用了MEMS加工,因此一方面缩短了传感器响应时间
5、MEMS音频传感器
音频MEMS传感器是一种电声换能器,它将传感器(MEMS)和应用特定的集成电路(ASIC)容纳到单个封装中。如意法半导体(ST)的IMP23ABSU和IMP34DT05等。
6、MEMS非接触温度传感器
如德州仪器(TI)推出的专为便携式设备而设计的单芯片无源红外线(IR)MEMS温度传感器TMP006。
7、MEMS气体流量传感器
MEMS流量传感器的主要结构包括硅基底片、磁性材料、传感器结构和连接线等,其中硅基底片是整个MEMS流量传感器的基础,它具有良好的尺寸稳定性和耐热性,可以提供高精度测量。磁性材料是用来检测流量的核心部件,它可以感知流体的流动,并将流量信号转化成电信号,进而获得流量值。传感器结构具有空气动力学结构以及融合智能传感技术的结构,可以提供更精确的测量结果。连接线是将传感器结构与外部电路连接的重要组件,它可以将测量结果及时传送给外部电路,以实现动态监测。
MEMS流量传感器与传统流量传感器的不同之处:MEMS流量传感器采用了微机电技术,它的整体结构更加小巧,可以实现更精确的测量,而传统流量传感器采用的是模拟技术,它整体结构比较大,测量精度较低。MEMS流量传感器利用磁性材料和智能感测技术,可以检测流体流动,而传统流量传感器只能利用模拟技术,无法感知流体流动。
如果需要给传感器增加无线传输功能,可以通过增加无线物联网控制器实现。
● 内置电池或外接5V电源供电
● 无线传输方式支持4G、NB、WIFI、LORA等
● 支持所有传感器接口
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