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MEMS麥克風與大氣壓力傳感器結合,可檢測玻璃破碎的相應頻率

我快閉嘴 ? 來源:英飛凌電源與傳感社區 ? 作者:英飛凌電源與傳感 ? 2020-08-12 16:38 ? 次閱讀

智能家居、智慧樓宇、智能照明、智慧城市這些熱詞中的“智能”、”智慧”究竟描述的是怎樣一番景象?不妨先來看看當代應用于智慧樓宇、智能家居的報警系統。

早些年針對玻璃破碎的報警系統,常見解決方案是在窗戶玻璃上貼個用于檢測震動的傳感器。但這么做既影響美觀,在樓宇窗戶很多時還會造成成本的急劇提升。還有一些解決方案則采用麥克風來檢測玻璃破碎的相應頻率,這類方案的問題在于較高的誤報率,且對麥克風的可靠性、信噪比、動態范圍都提出了很高的要求。

不過,英飛凌想到了另一個思路,就是將MEMS麥克風與大氣壓力傳感器結合。其中麥克風用于檢測玻璃碎裂的聲響,而大氣壓力傳感器能夠獲取物理沖擊信號:即在房間的窗戶/門被破壞時,捕捉壓力信號模式的變化。這兩者做融合,實現更為可靠的效果。

英飛凌電源與傳感系統事業部總裁Andreas Urschitz表示:“將現實世界和數字世界連接起來,其中需要克服的障礙就在于,你需要在各處都布局好傳感器。英飛凌以半導體的形式,為技術賦予人的五官感知。”所以英飛凌的傳感器產品組合中,包括了智能感知(大氣壓力傳感器)、智能耳朵(MEMS麥克風)、智能鼻子(CO2傳感器)、智能眼睛(3D ToF傳感器、雷達技術)等廣泛的分類。

MEMS麥克風

為了實現智能音箱、智能家居等場景,除了多麥克風陣列技術以外,針對MEMS麥克風信噪比的提升也非常重要。在英飛凌MEMS麥克風產品的技術演進中,從2010年較低成本但聲學性能較差的單backplate,發展到2014年顯著提升了聲學性能——信噪比提升至70dB但防塵性能較差的雙backplate,及今年最高75dB,而且還達到IP57防水防塵級別的密封雙薄膜(sealed dual membrane)設計。

這種密封結構設計,一方面實現了防水防塵,另一方面則提升了信噪比,也就提升了聲音信號的獲取能力。前文中提到應用于報警系統的麥克風傳感器(IM69D130),信噪比就達到了69dB,另外有130dB的SPL(聲壓級)——即最高可以聽到130dB的信號。如此一來,麥克風無論離玻璃爆破音源很近還是很遠,都能夠將玻璃碎裂的聲音記錄下來。

壓力傳感器

英飛凌報警系統中所用的電容式大氣壓力傳感器DPS310能夠偵測到5cm的高度差(±0.004hPa),所以運動期間,如跑樓梯這樣的動作,傳感器也能判斷每一級樓梯的落差——這也是它能夠通過微小氣壓差別,去偵測玻璃爆破的原因。

其特性還包括了足夠小的尺寸,DPS310這顆壓力傳感器的三圍2x2.5x1.0mm;低功耗,壓力測量時峰值電流345μA,待機電流0.5/1.0μA;外加防塵放水、溫度穩定性高等特點。

這種壓力傳感器的應用范圍也因此可以很廣,包括用于智能家居、氣象站、可穿戴設備的運動追蹤,甚至還有室內室外的導航、氣流測量、預測性維護。

CO2傳感器

這是一種典型應用于空氣質量監測的傳感器,英飛凌的CO2傳感器是基于光聲效應的光聲譜技術。紅外光經過特定光柵,輸出特定波長λ=4.2μm的光波,可被CO2氣體分子吸收。在密閉腔內光被吸收引起熱效應和壓力改變。后端再藉由麥克風檢測壓力變化值,實現CO2濃度及濃度變化的檢測。

英飛凌XENSIV PAS CO2傳感器模塊,上方封裝起來的就是感應腔。里面主要包括兩部分,分別是發出紅外光的部分,包括了過濾4.2μm波長的光學filter以及一個MEMS heater;探測器部分就是前文提到的MEMS麥克風。

ToF傳感器與雷達

ToF和雷達,是英飛凌“智能視覺”或者說“智能眼睛”的表達方式。英飛凌通過與pmd合作的方式,共同推出REAL3 ToF傳感器解決方案,用于相對近距離的場景3D感知、成像。這種技術在手機、掃地機器人、智能家居、智能安防、現實增強設備等領域都有應用。

而雷達則是英飛凌將車載領域相對成熟的硬件和方案,應用到消費類、工業類應用中的產品。其特色能力在于感應微動作(micro movement),比如室內有人時,這種60GHz雷達能夠感知呼吸、心跳這些亞毫米級別的動作,正成為傳感領域冉冉升起的明星產品!

憑借這些豐富的傳感器產品,英飛凌正在聚焦各種智能應用場景,包括智能家居、智能照明、智能樓宇等等。一起攜手創新,2020英飛凌電源與傳感系統云端大會正在來襲,體會極致功率與傳感技術的魅力、體驗英飛凌合作伙伴生態系統的優勢,盡在其中——
責任編輯:tzh

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