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日立新型MEMS加速度计:灵敏度提升,功耗减半

导读: 据麦姆斯咨询报道,日立最新开发的MEMS加速度计的灵敏度比目前汽车和智能手机中采用的商用MEMS加速度计的灵敏度要更高,并且功耗降低50%(图1)。

据麦姆斯咨询报道,日立最新开发的MEMS加速度计的灵敏度比目前汽车和智能手机中采用的商用MEMS加速度计的灵敏度要更高,并且功耗降低50%(图1)。这款MEMS加速度计的噪声密度为30 ng /√Hz,据说与应用于航天航空、地震和资源勘探等高端领域的“大型”加速度传感器具有相同的噪声水平(图2)。

日立新型MEMS加速度计:灵敏度提升,功耗减半

图1 MEMS加速度计和原型开发板

日立新型MEMS加速度计:灵敏度提升,功耗减半

图2 日立新型MEMS加速度计与传统商用MEMS加速度计的噪声密度比较

日立新型MEMS加速度计的功耗为20 mW,是传统MEMS加速度计的一半。 如果将该MEMS加速度计应用于基础设施(如桥梁和建筑物)监测、煤气管道和水管监测,以及用于石油和天然气勘探,也可以降低传感器使用成本。

减少空气阻力

为了提高灵敏度,日立设计了新型传感器的结构。 一般MEMS加速度计通过弹簧所连接可动质量块的移动来检测加速度。 具体而言,通过质量块的运动电极与固定电极之间的静电电容变化来检测加速度。但是,质量块在空气中运动,以及运动电极在移动时撞击到固定电极,都会产生噪声,从而影响传感器的性能。

为此,日立通过在质量块上制作贯通孔来降低空气阻力(图3),并且贯通孔的直径在上层和下层之间是变化的。上层为电极部分,下层为重量较大的运动层。上述方法可将空气阻力降低约50%或更低。

日立新型MEMS加速度计:灵敏度提升,功耗减半

图3 通过贯通孔降低空气阻力(上层贯通孔的直径为30μm,下层贯通孔的直径为60μm)

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