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ADI为何对MEMS传感器一往情深?

导读: 业界对于ADI的印象,可能更多还是停留在“高性能模拟”这一层面。但其实除了模拟业务外,ADI还是业界最早投入MEMS研发的公司之一。

业界对于ADI的印象,可能更多还是停留在“高性能模拟”这一层面。但其实除了模拟业务外,ADI还是业界最早投入MEMS研发的公司之一。从1987年发布第一颗High-G MEMS传感器用于汽车安全气囊碰撞监测,到1996年发布第一颗Low-G传感器用于人体运动监测,再到2011年发布“能够承受170度高温的MEMS加速计传感器”,这种坚持,ADI传承了30年。

“用于智能手机中的消费级MEMS产品市场目前已是红海一片,考虑到过于追求成本,显然已经不在ADI的战略规划中。而对性能、精度和可靠性要求更高的工业MEMS传感器市场,尽管其他厂商认为其技术门槛高,需求量小,投资回报率有限,但却很对ADI的胃口。”ADI亚太区微机电产品市场与应用经理赵延辉说。

陀螺和惯性单元、超低噪声、超低功耗和高温,是ADI未来最为关注的四大类MEMS传感器类型。在陀螺和惯性单元中,ADI的做法是在单一模块里集成了加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计等多种传感器,应用目标以高温高压(-40℃-125℃)领域为主;超低噪声MEMS产品则瞄准了工业IoT市场中对精度和产品良率有着极高要求的领域;超低功耗和高温概念非常易于理解,一方面,随着智慧城市、智能家居的发展,相关产品一般采用电池供电,体积越做越小,电池也越来越小,传感器功耗也要求越来越低;而另一方面,很多极端环境(高温)中的应用需要确保传感器可以稳定运行。

一起来看看ADI最新的MEMS传感器产品进展:

ADXL354/355超低噪声三轴加速度计:具备20μg/Hz噪声密度、最大0.15mg/C零点漂移、150uA低功耗等特性。相对于上一代ADXL103/203,噪声密度改善5倍;提供模拟和数字输出两种型号,数字接口支持SPI和I2C,直接可以访问传感器,不需要信号调理,也不需要ADC。预计10年内的±3.5mg零点重复性是该系列的最大特点,这对于结构健康监测的无线传感应用来说非常重要。

 ADXL356/357 ±40g三轴加速度计:其噪声密度可低至80μg/Hz,可选测量范围从±10g到±40g,最大0.75mg/C零点漂移以及< 0.1g振动整流误差,只需极少量的校准工作即可实现精密测量。赵延辉解释说,之所以要在小量程之后再推出大量程测量,主要是考虑到旋翼无人机、固定翼飞机在飞行时振动强烈,要求量程足够大且振动整流误差要小,这与楼宇桥梁等静态倾角测量完全不同,所以ADXL356/357更适合这种大量程动态倾角应用。

ADXL1001/1002振动传感器:ADXL1001的典型噪声密度为30μg/√Hz,灵敏度为20mV/g;ADXL1002的典型噪声密度为25μg/√Hz,灵敏度为40mV/g,其满量程范围分别为±100g(ADXL1001)和±50g(ADXL1002)。

ADI此前推出过用于振动分析的ADXL001传感器,带宽22KHz,性能和传统压电式传感器相当。但缺点是噪声过大,几乎是ADXL1001/1002的100倍,因此很难撼动压电式传感器的市场地位。全新的ADXL1001/1002虽然精度还未明显超越压电式传感器,但价格下降幅度高达90%,这对于工业机械健康监测用户而言是相当大的福音。

ADXL372超低功耗200g大量程三轴加速度计:ADXL372具备±200g量程,有小加速度事件检测能力,并且与ADXL362引脚兼容。其快速唤醒模式能够在检测到触发事件后立即唤醒以获取完整波形,从而大大减少待机功耗。典型的应用场景例如珍贵物品运输时,可以通过安装这样的传感器进行全程运输记录,从而判断损毁时间;或者参加比赛的运动员通过佩戴内置该传感器的检测设备,一旦比赛中发生严重碰撞,就可及时就医,避免耽误病情等。

尽管种类繁多,但赵延辉并不认为传感器融合的趋势会在工业领域中大规模出现。“工业领域中的很多应用场景比较单一,比如山体滑坡、桥梁倾斜等,大多只需要一种传感器就可以完成,多个传感器融合反而是画蛇添足;另外,在某些特定应用中,如无人机的GPS定位,为了避免地磁干扰要单独放到顶部,这种情况也不适合将多种传感器放到一起。”

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