当前位置:文档之家› 微机电系统及应用 应用

微机电系统及应用 应用

驾驶与乘座环境控制系统。例如:座椅腰 部支撑压力测量,空调控制压力传感器。
加速度传感器
在硅压力传感器研制成功之后,硅加速度传感 器作为另一类硅微机械传感器大量进入市场。 第一个硅微机械加速度传感器于1979年由 Stanford大学发明。
如今已经出现了基于各种不同原理的加速度传 感器,如:压电、压阻、电容、隧道、谐振等。 目前,多晶硅表面微机械电容式和单晶硅体硅 加速度传感器占领了汽车加速度传感器市场的 大部分份额。每年的产量已经超过数百万只, 使得其价格下降到10美元以下,例如AD公司一 个月的产量就达到两百万只。微机电系统及应用Fra bibliotek应用概述
微机电系统在汽车工业中的应用 微机电系统在通信中的应用 微机电系统在医学上的应用 微型泵的应用 微镜投影仪 微机电系统在军事上的应用
在汽车工业中的应用
在现代化的汽车中,为了提高汽车的安全性和 各种性能,需要各种高效、高精度、高可靠性 和低成本的电子和机械装置。一般的汽车平均 使用40个传感器,而豪华型汽车所使用的传感 器达到上百个。
微机电系统在通信中的应用
无线通信中的应用
目前世界上许多国家的研究机构都在进行RF MEMS在手机和其它无线通信产品上的应用。已 经有多种RF MEMS无源器件可以制作在硅或其它 材料的基片上,某些元件的制作还与IC技术兼 容。RF MEMS技术除了使器件尺寸变小,还弥补 了传统方法的其他某些缺点。
汽车中使用的MEMS传 感器
目前在汽车上应用较多 的是微硅压力传感器和 加速度传感器。
压力传感器
自1958年首次出现硅结构的压力传感器,它已 经成为目前技术最成熟的硅微机械器件。其价 格已经从六十年代的1000美元下降到现在的几 个美元。
用于汽车上的硅微传感器原理主要有两种:压 阻式和电容式。其制造方法主要有两种:采用 单晶硅的体硅微加工和采用多晶硅的表面硅微 加工。
微机电系统在医学上的应用
人造脏器
这类装置中典型的例子是助听器,带有集成 微麦克风、扬声器和能源、适合外耳道的系 统在市场上已可以买到,通过特殊匹配技术 来提高患者的听力。
微机电系统在医学上的应用
植入治疗
早在30年前,第一个微机电系统就作为心脏起搏器在医疗 技术中得到应用的。目前的起搏器可利用MEMS传感器,监 测心脏跳动情况,控制起搏器的发生的信号。
对某些耳部的机械成份受到损伤的病人,其听觉神经(耳 蜗)仍正常。使用外部微麦克风,用来接收声信息,并转 换成相应的信号,利用由电极组成的线与耳蜗联接起来, 可以对听觉神经进行电刺激。根据特殊的训练,患者就可 以把这些脉冲剌激转换成听觉信息。
今后的技术发展可能会利用微机电系统来代替有缺陷的视 网膜,图像可由盲人眼中或眼附近的CCD装置来接收,利 用电刺激传送给视网膜的神经反射。人们希望通过一段训 练,患者可以学会把这种信息转换成鲜明的图像。
智能型活动底盘:包括车辆悬挂系统,减振系 统,车轮偏向修正系统,方向盘角度测量,轮 胎压力测量与控制,刹车油压测量与控制,底 盘高度测量与控制等。
智能型安全与导航:包括辅助停车系统,防撞 警告系统,雾中视觉辅助系统,速度测量,路 面状况虚拟系统,陀螺仪,辅助刹车(ABS等), 车距测量,智能型安全气囊等。
例如,用 MEMS技术制作的悬臂梁式开关在闭合 时是金属直接接触,关闭时绝缘物是空气或 SiO2、Si3N4,而且操作过程中没有漏电流,所 以在绝缘性、插入损耗、线性方面远远胜过传 统方法制作的开关。另外,悬浮式薄膜可变电 容,因为其结构减小了衬底损耗,比 IC技术制 造的二极管电容具有更好的品质因数。
欧洲压力传感器供应商主要有Simens公司、 Bosch公司等,美国主要为Motorola公司、 Honeywell公司等。
硅压力传感器在汽车中的应用
发动机控制和传动系统。例如:流量绝 对压力测量,气压测量,排气回流测量, 燃料压力测量等。
悬挂/制动和牵引控制系统。例如:轮胎 压力监测,主动悬挂液压测量。
微机电系统在通信中的应用
光开关
微型化技术可以制造非常小、高容量的光开光 阵列。这些光开光可以使得信号通过光路从一 条光纤耦合到另一条光纤而不需要将其变成电 信号。目前的光纤传输速度已经超过电开关的 最大能力,电开关的处理速度已经成为光纤通 信系统中的瓶颈,光互联器的出现有可能解决 这个问题。
光开关主要使用四种方法实现:机械方法(光 纤弯曲)、平面波导(其中的加热器和帕尔帖 器件改变折射率从而改变光路)、动反射镜、 以及气泡型(气泡在交叉波导间反射光线)。
加速度传感器
汽车用硅微加速度计主要有两种,压阻式加速 度计和电容式加速度计
压阻式加速度计具有直流响应,输出阻抗很低,有 很宽的工作温度范围(-50~+150℃),其缺点是输 出信号中等以及比较复杂的温度灵敏系数和零点补 偿。常用于汽车中的有源悬挂的控制,在这种控制 中需要良好的低频特性。
电容式加速度传感器的特点是:温度灵敏系数低, 信号拾取简单,运动零件少,工作可靠,灵敏度高, 对磁场不敏感,很容易实现自检。其缺点是:频响 范围和精度受到限制,校准困难。由于极小的寄生 电容就会严重地影响其线性电路,因此信号处理电 路的设计很困难。
事实表明:微机电传感器在汽车工业的发展中 起着重要的作用,未来微机电技术的发展将使 汽车的各个系统更加智能化、轻量化以及更加 便宜可靠。
微机电传感器在汽车中的应用
智能型低污染发动机:包括进气流量控制,电 子喷油控制,汽缸压力测量,汽缸压力测量, 油/气比值测量,电子点火适时控制,排气成分 分析,油门踏板位置测量等。
加速度传感器
硅加速度传感器主要应用在碰撞探测与气囊释 放系统中。安全气囊传感器一般安装在汽车发 生碰撞时受到挤压的部位,传感器根据碰撞的 严重程度,适时使气囊作用。另一种传感器安 置在非挤压的区域,这种传感器常称为安全传 感器,它能够防止乘客无意磕碰(或摸弄)前部 的传感器而使气囊作用。
除安全气囊外,加速度计还用于汽车的悬挂系 统和防抱死制动系统。
相关主题