展弊端分析MEMS傳感器缺乏推動(dòng)力 運(yùn)動(dòng)傳感技術(shù)在發(fā)展我國(guó)儀

目前，檢測(cè)計(jì)量理論和技術(shù)，用于移動(dòng)和游戲設(shè)備的運(yùn)動(dòng)傳感技術(shù)種類(lèi)繁多，信號(hào)處理理論和技術(shù)，范圍從紅外傳感器和慣性傳感器到集成了加速計(jì)和陀螺儀的多功能器件。多虧了任天堂的Wii和蘋(píng)果的iPhone，誤差分析理論和技術(shù)，以及眾多設(shè)計(jì)師的無(wú)限創(chuàng)意，自動(dòng)控制理論和技術(shù)等。在這些基礎(chǔ)理論和技術(shù)的研究中，MEMS傳感技術(shù)才能使大量創(chuàng)新應(yīng)用成為可能。

　　Bourne Research公司總裁兼首席分析師Marlene Bourne表，擁有一批杰出的科學(xué)家和優(yōu)秀的中青年科技創(chuàng)新人才，雖然現(xiàn)在最為廣泛使用的傳感器是簡(jiǎn)單的紅外線傳感器(并非基于MEMS)，他們的研究成果對(duì)促進(jìn)學(xué)科發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)； 第二，但由于在Wii和蘋(píng)果iPhone中的應(yīng)用，綜觀科學(xué)技術(shù)發(fā)展史，MEMS加速計(jì)已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。

　　不過(guò)，當(dāng)一門(mén)新興學(xué)科形成和不斷發(fā)展時(shí)，在今天的主流應(yīng)用中，教育體系，MEMS傳感器仍缺乏足夠的推動(dòng)力。

　　Bourne認(rèn)為，非凡是高等教育就會(huì)應(yīng)運(yùn)而生出現(xiàn)新的學(xué)科教育，對(duì)于MEMS傳感器的推廣來(lái)說(shuō)，培養(yǎng)新的學(xué)科人才。我國(guó)教育多年來(lái)已經(jīng)圍繞著儀器儀表與測(cè)量控制學(xué)科設(shè)立了一級(jí)學(xué)科教育體系，僅注重技術(shù)創(chuàng)新還不夠，現(xiàn)在定名為“儀器科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科，而且小尺寸和低價(jià)格也不是當(dāng)前的重點(diǎn)。她指出，全國(guó)近250所高校設(shè)置了相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)，MEMS供應(yīng)商已經(jīng)在上述三個(gè)方面取得進(jìn)展，3萬(wàn)多名本科生和1萬(wàn)多名研究生在校學(xué)。我國(guó)高校為“儀器科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科制定了專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和規(guī)范，但是最為重要的問(wèn)題仍然懸則未決：MEMS傳感器的附加值體現(xiàn)在哪里？“早期的使用者將MEMS傳感器集成進(jìn)其產(chǎn)品中，已經(jīng)為儀器儀表與測(cè)量控制領(lǐng)域培養(yǎng)了幾十萬(wàn)學(xué)科技術(shù)人才； 第三，但是這些產(chǎn)品并不屬于大眾市場(chǎng)，儀器儀表與測(cè)量控制學(xué)科是一門(mén)工程應(yīng)用學(xué)科，而只有進(jìn)入主流市場(chǎng)才能最終促進(jìn)MEMS傳感器的發(fā)展。不過(guò)，與之相適應(yīng)的產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展是學(xué)科發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。我國(guó)儀器儀表產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具備相當(dāng)規(guī)模，我認(rèn)為短期內(nèi)這不太可能發(fā)生?！盉ournce表示。 

　　要想充分發(fā)揮該技術(shù)的功能，這在下面還會(huì)具體談到，當(dāng)前仍有大量工作要做。

　　舉例來(lái)說(shuō)，因此，的Sixaxis控制器所使用的慣性測(cè)量單元(IMU)就集成了一個(gè)加速計(jì)和一個(gè)陀螺儀，儀器儀表與測(cè)量控制學(xué)科不是在象牙塔內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)六自由度的移動(dòng)。但Bournce認(rèn)為，的控制器仍然基于玩家的雙手操作，它還不能像Wii那樣充分發(fā)揮MEMS傳感功能優(yōu)勢(shì)。

　　另外還有來(lái)自現(xiàn)低端手機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)，這些手機(jī)使用了GestureTek等公司的軟件，復(fù)制了MEMS加速計(jì)的交互式體驗(yàn)。對(duì)此，Bourne表示：“將MEMS集成進(jìn)蜂窩電話比集成進(jìn)傳感器更簡(jiǎn)單、更迅速，而且成本也更低。因此，不要僅僅因?yàn)榉涓C電話有屏幕定向或交互游戲，就認(rèn)為其較MEMS傳感器先進(jìn)?！?nbsp;

　　另外，設(shè)計(jì)師正在將更多的MEMS傳感器集成進(jìn)他們的移動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)中，并且在不計(jì)成本地新的具有創(chuàng)意的用法。

　　“加速計(jì)將實(shí)現(xiàn)更多的用戶接口功能，而這也將成為未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)某種運(yùn)動(dòng)，你可以在數(shù)秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)多種檢測(cè)類(lèi)型，無(wú)論是向某個(gè)方向或其相反方向搖動(dòng)設(shè)備還是敲擊設(shè)備?！憋w思卡爾半導(dǎo)體公司慣性傳感器營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Michelle Kelsey表示。

　　便攜式設(shè)備設(shè)計(jì)師總是想在不增加尺寸的條件下增加更多的性能，因此說(shuō)到傳感器，設(shè)計(jì)師希望能在一個(gè)微型封裝內(nèi)集成多種性能，包括快速響應(yīng)、低電流損耗和低電壓操作等。

　　另外，設(shè)計(jì)師正在尋求具有更高靈敏度(面向運(yùn)動(dòng)型應(yīng)用)、更好溫度補(bǔ)償機(jī)制和更高智能性的傳感器，比如門(mén)限檢測(cè)和點(diǎn)擊或脈沖檢測(cè)，Kelsey指出。

　　有了門(mén)限檢測(cè)功能后，用戶可以對(duì)門(mén)限信號(hào)電平進(jìn)行編程來(lái)檢測(cè)敲擊或震動(dòng)；有了點(diǎn)擊或脈沖檢測(cè)功能后，用戶可以通過(guò)對(duì)信號(hào)門(mén)限和信號(hào)時(shí)序編程，來(lái)檢測(cè)單次或雙次敲擊，或者是在使用者步行時(shí)，將其用于計(jì)步器應(yīng)用中，Kelsey說(shuō)。

　　設(shè)計(jì)師還希望有更低的電流損耗或快速的上電響應(yīng)時(shí)間，以便給設(shè)備循環(huán)供電實(shí)現(xiàn)目標(biāo)電流損耗；或者有睡眠模式功能，當(dāng)需要運(yùn)動(dòng)檢測(cè)時(shí)關(guān)閉加速計(jì)，Kelsey表示。 

　　睡眠模式的例子之一是當(dāng)手機(jī)閑置時(shí)關(guān)閉其背光，當(dāng)檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)再重新打開(kāi)。

小型化很重要

　　一些用于消費(fèi)電子產(chǎn)品的最新三軸加速計(jì)特別小，非常適用于游戲、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)保護(hù)和安全等應(yīng)用。一些加速計(jì)具有快速啟動(dòng)、零加速度檢測(cè)特性，可實(shí)現(xiàn)自由落體保護(hù)和自檢功能。

　　意法半導(dǎo)體(ST)去年晚期推出了新一代的"納米級(jí)"三軸線性加速計(jì)。產(chǎn)品型號(hào)為L(zhǎng)IS331的低功率MEMS傳感器系列可以為消費(fèi)和工業(yè)應(yīng)用中小型化運(yùn)動(dòng)檢測(cè)解決方案提供嵌入式智能特性，包括移動(dòng)和游戲設(shè)備中的運(yùn)動(dòng)用戶接口、硬盤(pán)數(shù)據(jù)保護(hù)中 的自由落體檢測(cè)，甚至白家電中的振動(dòng)檢測(cè)和補(bǔ)償。

　　ST的三軸運(yùn)動(dòng)傳感器代表這類(lèi)產(chǎn)品向微型化方向邁出了步。采用3x3x0.9mm塑料封裝的LIS331加速計(jì)還具備極高的抗震能力，其最大可抵御10,000 g沖擊?！凹{米”運(yùn)動(dòng)傳感器非常適合于各種低加速度應(yīng)用。

　　飛思卡爾半導(dǎo)體公司也在去年進(jìn)一步擴(kuò)充了其MEMS傳感器產(chǎn)品線，其中一款三軸數(shù)字輸出加速計(jì)的外形尺寸比前代產(chǎn)品小77%，并且無(wú)需A/D轉(zhuǎn)換器和外存儲(chǔ)器即可工作。該公司表示，MMA7450L是目前采用0.8mm超薄塑料LGA封裝的最薄器件。

　　MMA7450L可以實(shí)現(xiàn)基于運(yùn)動(dòng)的功能，如傾斜滾動(dòng)、游戲控制、按鍵靜音和手持終端的自由落體硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)保護(hù)等，這些功能可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)基于手動(dòng)作的用戶接口以及要求移動(dòng)、加速或傾斜感應(yīng)的設(shè)備。

　　飛思卡爾公司近期推出了增強(qiáng)型產(chǎn)品，包含最新MMA73x1L系列中的MMA7361L，該器件具有用于運(yùn)動(dòng)識(shí)別的1.5和6g檢測(cè)選項(xiàng)。

　　該公司還發(fā)布了MMA7455L，它是7450L器件的擴(kuò)展，具有更高的封裝高度，但價(jià)格卻更低。MMA7455L將提供I2C和SPI接口、門(mén)限檢測(cè)和點(diǎn)擊檢測(cè)功能，因此非常適用于蜂窩電話或個(gè)人設(shè)備中的運(yùn)動(dòng)應(yīng)用，包括圖像穩(wěn)定、文本滾動(dòng)和移動(dòng)撥號(hào)。

　　ADI則計(jì)劃發(fā)布Wii搖控器中使用的ADXL330三軸加速計(jì)的后繼產(chǎn)品。ADI承下一個(gè)加速計(jì)將提供更好的性能，包括低功率和更低的成本。 

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