MEMS傳感器走入“尋常百姓家

MEMS全稱MicroElectromechanical System，微機(jī)電系統(tǒng)。MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))*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(yīng)用在汽車的各個領(lǐng)域，隨著MEMS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以及應(yīng)用終端“輕、薄、短、小”的特點(diǎn)，對小體積高性能的MEMS產(chǎn)品需求增勢迅猛，消費(fèi)電子、醫(yī)療等領(lǐng)域也大量出現(xiàn)了MEMS產(chǎn)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(jī)，智能家居中洗衣機(jī)與晾衣架之間的智能系統(tǒng)，電梯維護(hù)等等，MEMS傳感器已經(jīng)走入“尋常百姓家”。

預(yù)測性維護(hù)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(shù)工人，如果推遲維護(hù)操作，實(shí)際的生產(chǎn)過程中可能會遇到突然的機(jī)器故障或生產(chǎn)錯誤。借助預(yù)測性維護(hù)，這種情況將不再發(fā)生。預(yù)測性維護(hù)不是基于固定維護(hù)周期，而是利用現(xiàn)場連續(xù)收集的測量數(shù)據(jù)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)評估進(jìn)行的基于需求導(dǎo)向的維護(hù)操作。無論是在本地還是云端進(jìn)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(dǎo)體大中華暨南亞區(qū)模擬、MEMS和傳感器市場經(jīng)理許永剛

意法半導(dǎo)體大中華暨南亞區(qū)模擬、MEMS和傳感器市場經(jīng)理許永剛在近日舉辦的MWC2019展會現(xiàn)場對《新電子》表示，傳感器目前在預(yù)測性維護(hù)上有不少應(yīng)用，例如，電梯維護(hù)，利用傳感器的預(yù)測性維護(hù)解決方案，不僅可以省去定期的人工維護(hù)費(fèi)用，而且大大地提高了電梯的安全系數(shù)。再者，傳感器在工業(yè)類應(yīng)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(fēng)險系數(shù)。所以，工業(yè)類傳感器，像高精度傾斜器，它可以幫助計(jì)量房屋老化程度，是否存在安全隱患。據(jù)介紹，ST新的有多個通信連接技術(shù)的工業(yè)傳感器節(jié)點(diǎn)解決方案STWIN，可利用智能傳感器檢測工業(yè)設(shè)備的實(shí)時振動、噪聲和溫度數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)。

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

解決無線耳機(jī)“噪音大煩惱”

無線耳機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)下消費(fèi)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(jù)記者了解，在這樣的產(chǎn)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(fēng)融合，把這兩個傳感器的信號融合在一起，可以達(dá)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(fēng)和慣性傳感器提高音頻質(zhì)量的基本原理大致如下。講話者的頭部接觸的可穿戴設(shè)備具有麥克風(fēng)和加速度計(jì)。以空氣為傳播介質(zhì)，麥克風(fēng)以波形捕獲聲音。以人體為傳播介質(zhì)，加速度計(jì)以振動形式捕獲聲音。加速度計(jì)不受噪聲的影響。時分復(fù)用(TDM)接口對加速度計(jì)的信號(振動)與麥克風(fēng)的信號(聲波)進(jìn)行同步處理，并輸出噪聲降低的音頻信號。據(jù)悉，LIS25BA是ST新一代的高性能3軸MEMS加速度計(jì)，具有低噪聲，高帶寬和時分復(fù)用(TDM)接口。由于具有高帶寬，LIS25BA特別適用于可穿戴設(shè)備或智能手機(jī)，并可以顯著提高音頻質(zhì)量，尤其是在使用STMEMS麥克風(fēng)實(shí)現(xiàn)降噪功能的系統(tǒng)中。主要應(yīng)用場景包含：骨骼震動監(jiān)測，波束成形增強(qiáng)，語音監(jiān)測增強(qiáng)等。加速度傳感器在過去幾年已經(jīng)達(dá)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?yàn)橛辛诉@樣的產(chǎn)品，增加了3-4億顆的需求量。

“無線耳機(jī)市場十分火爆，2019年的增長勢頭會更加強(qiáng)勁，在這之前大家還沒有看到麥克風(fēng)和加速度傳感器的融合，也看不到不同傳感器間的配合應(yīng)用。消費(fèi)類產(chǎn)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(xué)、光學(xué)、運(yùn)動融合在一起，可以達(dá)到一個創(chuàng)新型的開發(fā)?！痹S永剛在ST展臺對記者表示，其實(shí)噪音消除，用純軟件也可以實(shí)現(xiàn)。但是在這個應(yīng)用場景，用軟件做的話，同類產(chǎn)品的質(zhì)量暫且不說，但功耗上肯定有很大不同。如果用骨傳導(dǎo)傳感器配合麥克風(fēng)，用一定的算法融合這兩種傳感器，就可以大大的降低計(jì)算的功耗，提高語音的識別度。