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Case 行業(yè)快訊
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MEMS傳感器技術(shù)介紹MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)即微機(jī)電系統(tǒng),也叫做微電子機(jī)械系統(tǒng)、微系統(tǒng)、微機(jī)械等,指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置,可批量制作,將微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、甚至接口、通信和電源等集為一體的微型器件或系統(tǒng)。MEMS是利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝和材料,通過微米技術(shù)在芯片上制造微型機(jī)械,并將其與對(duì)應(yīng)電路集成為一個(gè)整體。受益于普通傳感器無法企及的IC硅片加工批量化生產(chǎn)帶來的成本優(yōu)勢,MEMS同時(shí)又具備普通傳感器無法具備的微型化和高集成度。MEMS其工作原理是外部環(huán)境物理、化學(xué)和生物等信號(hào)輸入,通過微傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào),經(jīng)過信號(hào)處理(模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào))后,由微執(zhí)行器執(zhí)行動(dòng)作,達(dá)到與外部環(huán)境“互動(dòng)”的功能。如圖1所示。 圖1 MEMS工作原理 傳統(tǒng)麥克風(fēng)傳感器與MEMS麥克風(fēng)傳感器對(duì)比如圖2所示。 圖2 傳統(tǒng)麥克風(fēng)傳感器(左)與MEMS麥克風(fēng)傳感器(右) MEMS傳感器品種繁多,分類方法也很多。按其工作原理,可分為物理型、化學(xué)型和生物型三類。每種MEMS傳感器又有多種細(xì)分方法,按檢測質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)方式劃分,有角振動(dòng)式和線振動(dòng)式加速度計(jì)。按檢測質(zhì)量支承方式劃分,有扭擺式、懸臂梁式和彈簧支承方式。按信號(hào)檢測方式劃分,有電容式、電阻式和隧道電流式。按控制方式劃分有開環(huán)和閉環(huán)式。常見的MEMS傳感器有壓力傳感器、加速度傳感器、微機(jī)械陀螺儀、慣性傳感器、MEMS硅麥克風(fēng)等。  MEMS慣性傳感器介紹 MEMS慣性傳感器主要是指MEMS加速度計(jì)和MEMS陀螺儀。MEMS慣性傳感器在1990年代開始規(guī)模應(yīng)用在汽車工業(yè)和國防工業(yè),20世紀(jì)初開始應(yīng)用于手機(jī)等消費(fèi)電子領(lǐng)域,物聯(lián)網(wǎng)有望引領(lǐng)下一波增長浪潮(如圖3所示)。 圖3 MEMS陀螺...
發(fā)布時(shí)間: 2019 - 03 - 05
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盡管傳感器融合的概念早就提出了,但直到最近我們才開始真正看到實(shí)際的規(guī)模應(yīng)用。事實(shí)上,傳感器融合已經(jīng)迅速發(fā)展成為一種熱門趨勢,從發(fā)源的智能手機(jī)和便攜式設(shè)備,現(xiàn)在開始拓展到廣泛的物聯(lián)網(wǎng)傳感器、新一代自動(dòng)駕駛汽車以及無人機(jī)的環(huán)境感知應(yīng)用。這種爆炸式增長帶來了機(jī)遇,當(dāng)然也提出了許多挑戰(zhàn),不僅是純粹的技術(shù)挑戰(zhàn),還涉及隱私、安全以及對(duì)未來基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的更廣泛影響。傳感器融合的定義相對(duì)簡單,本質(zhì)上是一種智能整合一系列傳感器數(shù)據(jù)的軟件,然后利用整合結(jié)果來提高性能,可以是使用相同或類似類型的傳感器陣列來實(shí)現(xiàn)極高精度的測量,也可以通過整合不同類型的傳感器輸入來實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能。消費(fèi)電子領(lǐng)域需求最大傳感器融合的潛在應(yīng)用非常廣泛,產(chǎn)業(yè)分析師非??春?。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道,傳感器融合系統(tǒng)需求預(yù)計(jì)將在未來5年內(nèi)以約19.4%的復(fù)合年增長率(CAGR)增長,市場規(guī)模預(yù)計(jì)將從2017年的26.2億美元增長到2023年的75.8億美元。2016年,北美地區(qū)是傳感器融合市場最大的生產(chǎn)基地,市場份額接近32.84%,而歐洲地區(qū)的市場份額也超過了31.51%。雖然傳感器融合的傳統(tǒng)用例更傾向于工業(yè)應(yīng)用,但近年客戶群發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變。2016年, 54.86%的傳感器融合系統(tǒng)市場需求源自消費(fèi)電子行業(yè)。 傳感器融合實(shí)現(xiàn)情境感知傳感器中樞(一種包含MCU的軟硬件結(jié)合解決方案)日益增長的實(shí)用性,推動(dòng)了消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)的巨大需求。與純軟件的“傳感器融合”相反,傳感器中樞為特定的一組傳感器實(shí)現(xiàn)了特定的傳感器融合算法,涉及廣泛的傳感器類型及算法。基于硬件的傳感器中樞減輕了系統(tǒng)CPU的沉重負(fù)擔(dān),這對(duì)于從智能手機(jī)到可穿戴設(shè)備的現(xiàn)代設(shè)備非常有用。實(shí)際上,降低CPU負(fù)載可以延長電池壽命并減少熱量,這兩者都是可穿戴設(shè)備和智能手機(jī)設(shè)計(jì)師面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。例如,谷歌(Google)推出了安卓(Android)傳感器中樞,旨在直接連接生物識(shí)別傳感...
發(fā)布時(shí)間: 2019 - 03 - 01
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隨著秋冬季節(jié)的來臨,中風(fēng)發(fā)病率也會(huì)上升。中風(fēng)是危害中老年人健康的一大殺手,并且中風(fēng)后致殘率較高,往往會(huì)造成偏癱、癡呆,還會(huì)產(chǎn)生各種并發(fā)癥,例如肺部感染等,嚴(yán)重的會(huì)造成死亡。據(jù)了解,由華威大學(xué)開發(fā)的新型傳感器可以在幾分鐘內(nèi)識(shí)別出患有中風(fēng)的患者。使用針刺血檢,該測試還可以通過測量血液中的標(biāo)示化合物(tell-tale compound)的水平來顯示中風(fēng)的嚴(yán)重程度。 醫(yī)生希望這種在NHS醫(yī)院接受試驗(yàn)的傳感器可以通過更快的診斷來挽救生命。它也可能有一天用于識(shí)別中風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)更高的人并幫助預(yù)防卒中。中風(fēng)是英國死亡和殘疾的主要原因,每年超過100000例 - 或者每五分鐘一例。大多數(shù)病例(85%)是缺血性中風(fēng),血凝塊會(huì)阻斷大腦的血液供應(yīng)。確定病情并及時(shí)治療以恢復(fù)血流對(duì)改善預(yù)后至關(guān)重要。然后用溶栓藥物治療 - 但要有效,就必須在中風(fēng)開始后的四個(gè)半小時(shí)內(nèi)給藥。目前,沒有快速的方法來確定問題; 在患者到達(dá)醫(yī)院時(shí),進(jìn)行CT掃描以檢查大腦出血的跡象,以及一系列其他測試,但這可能非常耗時(shí)。更重要的是,三分之一的患者實(shí)際上會(huì)經(jīng)歷“類中風(fēng)”,這些癥狀相似,包括偏頭痛,癲癇發(fā)作和腦膜腦炎等傳染性疾病。結(jié)果是,多達(dá)三分之一的中風(fēng)患者在A&E中未被診斷,而醫(yī)護(hù)人員確定的疑似中風(fēng)患者中有一半患者是類中風(fēng),接受溶栓藥物治療的患者中有多達(dá)17%沒有中風(fēng)。這款新型傳感器可以通過檢測血液中的化合物嘌呤來診斷中風(fēng)。當(dāng)細(xì)胞缺氧和葡萄糖時(shí),例如在中風(fēng)期間,幾分鐘內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生嘌呤。該傳感器由華威大學(xué)開發(fā),并在大學(xué)的考文垂醫(yī)院和沃里克郡NHS信托公司進(jìn)行試驗(yàn),可通過分析從患者身上取出的血液來檢測嘌呤水平的變化。在一項(xiàng)涉及近400名中風(fēng)患者的新試驗(yàn)中,將在入院時(shí)采集血液樣本以測試嘌呤水平,醫(yī)生將查看結(jié)果是否與中風(fēng)造成的損害程度一致。入院后進(jìn)行的CT掃描將用于評(píng)估損傷。在評(píng)論這項(xiàng)研究時(shí),Aneurin Bevan大學(xué)健康委員會(huì)中...
發(fā)布時(shí)間: 2019 - 01 - 07
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對(duì)于80、90歲的老年人,跌倒是能致命的。跌倒后骨折,然后緊跟著是一系列連鎖反應(yīng)如繼發(fā)肺部感染,誘發(fā)多種并發(fā)癥等......通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),在全世界老年人摔傷事故中,髖關(guān)節(jié)骨折的占了80%,而且由于老年人身體脆弱,骨質(zhì)疏松,有 50% 的老年人會(huì)留下后遺癥,23% 的老年人會(huì)因此死亡。這些可能發(fā)生的結(jié)果都在提醒著老年人預(yù)防跌倒很重要。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道,18日,在高交會(huì)中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院展區(qū),一款對(duì)老年人及易跌人群非常實(shí)用的樣機(jī)——穿戴式跌倒預(yù)警防護(hù)系統(tǒng)。在人體跌倒的一瞬間,自動(dòng)彈出安全氣囊,避免人體髖關(guān)節(jié)受到嚴(yán)重傷害。安全氣囊之所以能夠在人體跌倒瞬間自動(dòng)精準(zhǔn)地打開,得益于中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院微創(chuàng)中心趙國如博士課題組研發(fā)的,具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)識(shí)別和跌倒預(yù)警算法,以及基于冷氣源的快速充氣技術(shù),跌倒的發(fā)生往往只在一瞬間,人體從站立到跌倒通常僅有0.7秒左右,安全氣囊內(nèi)置的高精準(zhǔn)慣性傳感器及運(yùn)動(dòng)識(shí)別算法能夠在跌倒前0.3秒預(yù)判出跌倒事件發(fā)生,并利用快速充氣技術(shù)在0.2秒內(nèi)打開安全氣囊,從而在人體著地之前給予髖關(guān)節(jié)實(shí)時(shí)防護(hù),老人跌倒傷害不再怕。另外,研究團(tuán)隊(duì)圍繞“老人防跌倒預(yù)警與干預(yù)”開展創(chuàng)新研究,已申請(qǐng)各類專利80余項(xiàng),團(tuán)隊(duì)已成功研發(fā)了基于智能手機(jī)的防跌預(yù)警APP、基于WEB的防跌倒健康管理監(jiān)控平臺(tái)、穿戴式防跌倒預(yù)警/報(bào)警系統(tǒng)和穿戴式跌倒防護(hù)安全氣囊等4類樣機(jī)系統(tǒng),并在國際養(yǎng)老博覽會(huì)、創(chuàng)科博覽2018港澳展和國家康復(fù)展等演示,研究成果與國際先進(jìn)水平同步,在“老齡健康與運(yùn)動(dòng)安全”等領(lǐng)域具有重要潛在應(yīng)用。中科院深圳先進(jìn)院工程師李慧奇介紹,穿戴式防跌倒預(yù)警/報(bào)警系統(tǒng),基于低功耗MTK硬件平臺(tái)方案和高精度9軸慣性傳感器及獨(dú)有防跌倒精準(zhǔn)識(shí)別算法,可進(jìn)行老年人日常動(dòng)作識(shí)別、失穩(wěn)動(dòng)作預(yù)警、跌倒發(fā)生報(bào)警和位置追蹤等功能,以期實(shí)現(xiàn)預(yù)防跌倒發(fā)生。穿戴式跌倒防護(hù)安全氣囊...
發(fā)布時(shí)間: 2018 - 12 - 24
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激光位移傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表。能夠精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變化。激光位移傳感器的應(yīng)用:1、尺寸測定:微小零件的位置識(shí)別;傳送帶上有無零件的監(jiān)測;材料重疊和覆蓋的探測;機(jī)械手位置(工具中心位置)的控制;器件狀態(tài)檢測;器件位置的探測(通過小孔);液位的監(jiān)測;厚度的測量;振動(dòng)分析;碰撞試驗(yàn)測量;汽車相關(guān)試驗(yàn)等。2、金屬薄片和薄板的厚度測量:激光傳感器測量金屬薄片(薄板)的厚度。厚度的變化檢出可以幫助發(fā)現(xiàn)皺紋,小洞或者重疊,以避免機(jī)器發(fā)生故障。3、氣缸筒的測量,同時(shí)測量:角度,長度,內(nèi)、外直徑偏心度,圓錐度,同心度以及表面輪廓。4、長度的測量:將測量的組件放在指定位置的輸送帶上,激光傳感器檢測到該組件并與觸發(fā)的激光掃描儀同時(shí)進(jìn)行測量,最后得到組件的長度。5、均勻度的檢查:在要測量的工件運(yùn)動(dòng)的傾斜方向一行放幾個(gè)激光傳感器,直接通過一個(gè)傳感器進(jìn)行度量值的輸出,另外也可以用一個(gè)軟件計(jì)算出度量值,并根據(jù)信號(hào)或數(shù)據(jù)讀出結(jié)果。6、電子元件的檢查:用兩個(gè)激光掃描儀,將被測元件擺放在兩者之間,最后通過傳感器讀出數(shù)據(jù),從而檢測出該元件尺寸的精確度及完整性。7、生產(chǎn)線上灌裝級(jí)別的檢查:激光傳感器集成到灌裝產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中,當(dāng)灌裝產(chǎn)品經(jīng)過傳感器時(shí),就可以檢測到是否填充滿。傳感器用激光束反射表面的擴(kuò)展程序就能精確的識(shí)別灌裝產(chǎn)品填充是否合格以及產(chǎn)品的數(shù)量。8、傳感器測量物體的直線度:首先你需要2-3個(gè)激光位移傳感器來進(jìn)行組合式的測量。然后將3個(gè)激光位移傳感器安裝在于產(chǎn)線平行的一條直線上,并根據(jù)你所需要的測量精度來確定三個(gè)激光位移傳感器之間的間距。    最后,你需要讓這一個(gè)物體以平行于激光位移傳感器安裝線上的方向前進(jìn)。當(dāng)產(chǎn)線與傳感器的安裝線是平行的情況下,三個(gè)傳感器測出來的距離差別越大則此物體的直...
發(fā)布時(shí)間: 2018 - 12 - 18
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