作者：Erik Emanuelli

編譯：梟梟

電子信息時代，無論是工業應用還是消費應用，主要都是朝著嵌入式的方向發展，因此低成本、小型、電池供電和多功能的解決方案是未來電子應用發展的主流。

這種類型的解決方案需要一種新的人與電子設備之間的接口模式，這種模式顯然更接近人類的通信模式，而不是機器的通信模式。這種需求不是源自“想將機器帶入人類通信水平”，而是源自我們強烈需要小型化，以及需要解決多應用下，信息高復雜性下的兼容性需求。

在這種微電子應用技術革新的情況下，傳感器和執行器作為基本部件，在連接信息的物理性質和機器中以邏輯形式表示的抽象信息方面發揮著非常重要的作用。微系統就是對這種創新需求的技術回答。

微系統是六十年代開始在實驗室里研究的結果，然后轉入工業領域。

四十年后的今天，我們每天都在不知不覺中與這項技術的產品進行互動。MEMS(微機電系統)器件，如加速度計、陀螺儀等，在電子行業的各個領域都有很多應用，既有成熟的，也有新興的；MEMS壓力傳感器應用于汽車領域/消費電子領域；MEMS在打印機頭領域應用廣泛，在視頻投影儀中應用的微鏡領域占主導地位等等。

MEMS——創新的傳感器技術

傳感器在經過多年與自動化世界密切相關的發展之后，近年來已經在其他領域的廣泛應用中扮演了創新技術的角色。

例如，通信世界和整個消費領域都是吸引創新傳感器技術的的應用領域。專注于創新傳感器技術的公司IST,已經使其傳感器更高效，而且比過去更加通用和小型化。

在過去的二十年里，傳感器技術的發展是非常迅速的，但只是在最近幾年才將最創新的技術發揮出來。越來越明顯的嵌入式實現應用的趨勢，推動了學術界和工業界研究在傳感領域的創新解決方案。智能傳感器和基于MEMS技術的傳感器是最有趣的，因為除了提高性能，它們還大大擴展了應用領域。

除了經典的方法（計數、間接、插值等），先進的傳感器技術，特別是所謂的自適應技術，允許創建具有物理世界接口的應用，能夠支持特別困難的功能條件，而不會顯著影響最終應用的成本和尺寸。

另一種非常有趣的傳感器技術是射頻或無線技術。其中一個解決方案是基于表面聲波的。這些設備除了能夠通過傳輸數字(ID號)來識別自己外，還能夠傳輸物理測量值(溫度、壓力、濕度、加速度等)，而不需要電源。該傳感器由一個Saw（表面聲波）應答器和一個無線電收發器組成。Saw收發器接收射頻脈沖，并以射頻信號被動響應。Saw傳感器的響應方式(振幅、頻率、相位和延遲)與被詢問時進行的測量直接相關。

傳感器創新的另一個方面是網絡管理。特別是無線網絡管理受到傳感器和微控制器制造商的關注，因為這兩種設備都需要在其內部集成這一功能，從而使傳感器在工業和消費領域得到廣泛的應用。

MEMS——一個智能而完整的微機械

多年來，MEMS一直處于小眾應用領域。但經過20年在大學和工業研究實驗室的發展，現在微電子機械系統與新一代傳感器一起，代表了對系統功能的完美補充，越來越多地嵌入到自然界中，并接近用戶的操作模式。

Mems技術可以將機械元件與電子電路集成在一個部件中，用于信號控制和處理。通過利用硅的優良物理特性（更堅固，具有更好的熱特性，其重量相當于鋼的三分之一），除了各種微致動器外，還可以制造用于檢測機械量的微傳感器：壓力、振動、線性和角度加速度等。

此外，硅實現了將這些量轉化為模擬或數字數據的功能，這些數據可以很容易地被復雜的電子系統解釋。所有的設備都裝在一個微小的封裝中：一個智能而完整的微機械。

Mems器件現在已經達到了必要的技術成熟度，證明了多種應用的合理性，其中許多應用在電子的各個領域都是新興的、創新的。

Mems技術可以同時利用硅的電氣和機械特性，因此，除了現在已經整合的IT、工業和汽車應用外，越來越多地被廣泛的消費電子應用所采用。測量或檢測運動（振動、傾斜度、加速度）可以使設備更容易使用，并為電子游戲等應用提供新的真實性和互動性。

近些年來，基于Mems的應用不斷擴大，主要原因是Mems傳感器的成本下降，這也得益于8英寸硅片生產的轉變。

在消費電子領域，Mems傳感器使創建更直觀、更友好的人機界面成為可能。這些可能性，應用于游戲遙控器或手機、播放器和手持電腦等消費類產品，可以在低成本和深度嵌入式設備中實現以前難以想象的控制和交互功能。

MEMS的潛力和應用

Mems提供的技術創新潛力不僅可以獲得新的概念產品，而且還可以將機器和用戶之間的互動模式付諸實踐，而這些模式到目前為止只在計算密集型技術中找到了解決方案，例如聲紋識別。

其次，Mems加速度計可以讓你通過運動與機器進行非常有效和直觀的互動，而且不會給系統帶來過多的計算負荷。

Mems傳感器還被應用于數碼相機中，在拍照時對不需要的動作進行補償和穩定。

在新興的玩具市場，加速度計和陀螺儀感知運動，使玩具知道自己在空間中的位置，然后采取相應的行動。

在IT等附加值較高的應用中，Mems傳感器有助于保護筆記本電腦中數據的完整性，當筆記本電腦發生自由落體或其他異常運動時，Mems傳感器會及時向系統發出停止操作的命令。在硬盤上進行讀寫，并將讀取硬盤的磁頭移動到不損壞存儲表面的位置。

在汽車領域，Mems傳感器有很多應用，包括安全氣囊傳感器、防盜報警和導航系統。在后一種情況下，它們被用于輔助導航系統中，在GPS信號暫時缺失的情況下，使用移動和行進距離跟蹤來保持正確的定位讀數。

在工業領域，加速度計正忙于檢測洗衣機、洗碗機和其他新型電器中的振動，以提醒用戶注意不平衡的負載，并在故障發生前檢測機械部件的過度磨損。

對于安全系統，應用涉及基于Mems加速度計的防盜設備，例如保護汽車、公文包、筆記本電腦和任何可能被偷走的設備。

編輯：hfy