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MEMS傳感器走入“尋常百姓家”
來源:新電子 發(fā)表于 2019/1/1

    MEMS全稱MicroElectromechanical System,微機電系統。MEMS(微機電系統)*初大量用于汽車安全氣囊,而后以MEMS傳感器的形式被大量應用在汽車的各個領域,隨著MEMS技術的進一步發(fā)展,以及應用終端“輕、薄、短、小”的特點,對小體積高性能的MEMS產品需求增勢迅猛,消費電子、醫(yī)療等領域也大量出現了MEMS產品的身影。例如,*近火爆的做胃鏡的無痛小膠囊,5G路燈,骨傳感耳機,智能家居中洗衣機與晾衣架之間的智能系統,電梯維護等等,MEMS傳感器已經走入“尋常百姓家”。


    預測性維護電梯與建筑安全


    未雨綢繆勝于臨渴掘井,無論是由于節(jié)省成本、還是缺乏技術工人,如果推遲維護操作,實際的生產過程中可能會遇到突然的機器故障或生產錯誤。借助預測性維護,這種情況將不再發(fā)生。預測性維護不是基于固定維護周期,而是利用現場連續(xù)收集的測量數據和相應的數據評估進行的基于需求導向的維護操作。無論是在本地還是云端進行分析,都必須弄清楚可能發(fā)生損壞的位置以及檢測位置。

    [左一]意法半導體大中華暨南亞區(qū)模擬、MEMS和傳感器市場經理許永剛 


    意法半導體大中華暨南亞區(qū)模擬、MEMS和傳感器市場經理許永剛在近日舉辦的MWC2019展會現場對《新電子》表示,傳感器目前在預測性維護上有不少應用,例如,電梯維護,利用傳感器的預測性維護解決方案,不僅可以省去定期的人工維護費用,而且大大地提高了電梯的安全系數。再者,傳感器在工業(yè)類應用中,越來越多的需求是在建筑物檢測。去年意大利發(fā)生了一起橋梁倒塌,原因是混凝土建筑或房屋建筑隨著時間的推移,會有自然損耗,這就存在一定的風險系數。所以,工業(yè)類傳感器,像高精度傾斜器,它可以幫助計量房屋老化程度,是否存在安全隱患。據介紹,ST新的有多個通信連接技術的工業(yè)傳感器節(jié)點解決方案STWIN,可利用智能傳感器檢測工業(yè)設備的實時振動、噪聲和溫度數據,從而實現預測性維護。


    對于整個電子業(yè)來講,MEMS傳感器產品正迎來更多的創(chuàng)新,而ST已經在該行業(yè)中深耕15年之久,據了解,意法半導體一天的產能可以達到600萬片傳感器,已經出貨超過150億片的產品,目前可以為30,000家客戶提供優(yōu)質服務,在消費電子產品里,每兩臺手機里就有一臺意法半導體的傳感器在里面;在汽車產品上,每二臺車載導航儀中就有一臺裝有意法半導體的傳感器;通信設備方面,基站、電腦里,每兩條存儲卡上就有一顆意法半導體的溫度傳感器。


    解決無線耳機“噪音大煩惱”


    無線耳機已經成為當下消費者的寵兒。地鐵里或是嘈雜的街上,對方可以很清晰的聽到你的聲音,這是如何做到的呢?據記者了解,在這樣的產品里,有兩個加速度傳感器,其中一個傳感器通過檢測你的骨振動,即可知道你在說話,并和麥克風融合,把這兩個傳感器的信號融合在一起,可以達到即使你在嘈雜環(huán)境下說話,傳感器只會把你說話的聲音采集下來,而把后臺背景噪音通過算法過濾掉。不管你在地鐵里還是大街上,還是房間里,對方聽到的都是很清楚的聲音。


    許永剛通過專業(yè)的角度對記者詳解,使用麥克風和慣性傳感器提高音頻質量的基本原理大致如下。講話者的頭部接觸的可穿戴設備具有麥克風和加速度計。以空氣為傳播介質,麥克風以波形捕獲聲音。以人體為傳播介質,加速度計以振動形式捕獲聲音。加速度計不受噪聲的影響。時分復用(TDM)接口對加速度計的信號(振動)與麥克風的信號(聲波)進行同步處理,并輸出噪聲降低的音頻信號。據悉,LIS25BA是ST新一代的高性能3軸MEMS加速度計,具有低噪聲,高帶寬和時分復用(TDM)接口。由于具有高帶寬,LIS25BA特別適用于可穿戴設備或智能手機,并可以顯著提高音頻質量,尤其是在使用STMEMS麥克風實現降噪功能的系統中。主要應用場景包含:骨骼震動監(jiān)測,波束成形增強,語音監(jiān)測增強等。加速度傳感器在過去幾年已經達到相對穩(wěn)定的市場需求狀態(tài),一年全球需求量是20億顆,但去年因為有了這樣的產品,增加了3-4億顆的需求量。


    “無線耳機市場十分火爆,2019年的增長勢頭會更加強勁,在這之前大家還沒有看到麥克風和加速度傳感器的融合,也看不到不同傳感器間的配合應用。消費類產品中的這個突破,帶給我們很多想象,在工業(yè)類、在汽車電子類中,不同的傳感器把聲學、光學、運動融合在一起,可以達到一個創(chuàng)新型的開發(fā)。”許永剛在ST展臺對記者表示,其實噪音消除,用純軟件也可以實現。但是在這個應用場景,用軟件做的話,同類產品的質量暫且不說,但功耗上肯定有很大不同。如果用骨傳導傳感器配合麥克風,用一定的算法融合這兩種傳感器,就可以大大的降低計算的功耗,提高語音的識別度。

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