MEMS震动传感器.docx

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MEMS震动传感器

Analog Devices, Inc.（纽约证券交易所代码:

 ADI）最新推出一款宽带宽的MEMS振动传感器ADXL001，可以更好的监控工厂设备性能，缩短因不可预测的系统故障造成的高成本宕机时间。

ADXL001工业振动与冲击传感器基于ADI公司的iMEMS Motion Signal Processing（运动信号处理）技术，使工业过程控制仪器设计人员采用简单的传感器解决方案就可实现高性价比、高性能且可靠的宽带振动监控。

在当今工厂环境中，振动分析逐渐成为重要的预防性维护工具。

然而，对于许多工业运行而言，振动分析成本很高，或者仅能定期进行。

现在，新款ADXL001允许在不中断设备正常运行的情况下进行连续的振动监控。

凭借着在汽车应用的高可靠性与恶劣环境条件方面积累的专业技术，ADI公司开发的单芯片、精密振动传感器能够适应工业应用的苛刻环境，而成本仅为同类传感器的1/3 。

许多其它振动传感器的工作带宽在5 kHz以下，这个频率范围只有在设备出现故障后才释放出来。

ADXL001对马达-轴承振动与不规则的早期检测最高可以达到22 kHz带宽，使系统操作人员可以尽早识别故障设备，避免重大损失。

新款iMEMS振动传感器采用5 mm × 5 mm 陶瓷封装，可以很容易的设计到马达控制电路中或安装在现有工厂设备的测量点上。

关于ADXL001工业振动与冲击传感器的更多信息

ADXL001振动与冲击传感器的3个满量程动态范围是±70 g、± 250 g和 ± 500 g，其灵敏度适于各种应用。

所有3个加速度范围都具有宽带宽 （谐振频率22kHz） ，且频率响应可降低到直流。

此外，该传感器具有0.2%满量程范围的出色非线性度。

ADXL001还提供优异的抗电磁干扰（EMI）与射频干扰（RFI）影响特性，扩展工作温度范围为–40°C ～ +125°C，适合苛刻的工业环境。

ADXL001采用3.3 V或5 V电源供电。

ADXL001无需校准，非常适合与ADI公司的精密数据转换器协同工作。

ADXL001还可以与ADI公司的SigmaDSP处理器以及SigmaStudio图形用户界面一起使用，为设计人员提供易用的编程环境。

通过SigmaDSP处理ADXL001的输出，系统设计人员可以利用SigmaStudio软件完成各种不同的处理技术，包括滤波以及放大。

供货和报价

ADXL001可于2008年5月提供样片，8月开始批量生产。

ADXL001千片订量报价为35美元/片，采用8引脚LCC陶瓷封装。

Hushuai

新型基于MEMS振动传感器问世

    ADI公司宣布一款高宽带MEMS振动传感器，它能为设备性能提供更好的监测，并减少由于工厂隐蔽系统故障产生的停工。

该新款ADXL001工业振动与震动传感器以ADI公司iMEMS动态信号处理技术为基础，首次使工业过程控制仪表的设计师，在节约成本的情况下实现高性能和高宽带振动监测，同时该产品将易用传感器解决方案嵌入了该产品中。

    振动分析新兴作为当前工厂环境中重要的维护工具出现。

然而，对于许多工业经营工厂来说，振动分析需要限制成本，或者以一定的周期来实现检修。

当前，这种新型ADXL001产品使振动监测在无需干扰正常设备运转的情况下持续进行。

    ADI公司使用了其专业经验和知识来满足当前汽车设计高可靠性和严格应用环境的需要，它研究一种单芯片高精度振动传感器，使其能抵抗各种工业应用环境遇到的可能问题。

许多其它振动传感器在低于5kHz宽带来工作，一旦超出这种测试频率，则可能给大量设备带来故障。

然而，这种新型ADXL001振动传感器能够十分精确的检测发动机轴承振动和非常规情况，振动频率可达22kHZ，这使系统操作员可以在更大故障出现识别设备故障。

这种新型iMEMS振动传感器提供在一个5-mm×5-mm的陶瓷包装中，这种包装很小且容易固定在现有的工厂装备上。

2009国内外MEMS惯性传感器的现状及发展趋势

时间:

2010-01-3008:

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MEMS技术最早由RichardPfeynman（1965年获得诺贝尔物理奖），在1959年提出设想。

1962年硅微型压力传感器问世。

1979年Roylance和Angell开始压阻式微加速计的研制。

1991年Cole开始电容式微加速度计的研制。

　　MEMS技术最早由RichardPfeynman（1965年获得诺贝尔物理奖），在1959年提出设想。

1962年硅微型压力传感器问世。

　　1979年Roylance和Angell开始压阻式微加速计的研制。

1991年Cole开始电容式微加速度计的研制。

　　惯性传感器包括加速度计（或加速度传感计）和角速度传感器（陀螺）以及它们的单、双、三轴组合IMU（惯性测量单元），AHRS（包括磁传感器的姿态参考系统）。

　　MEMS加速度计是利用传感质量的惯性力测量的传感器，一般由标准质量块（传感元件）和检测电路组成。

根据传感原理不同，主要有压阻式、电容式、压电式、隧道电流式、谐振式、热电耦合式和电磁式等。

　　1998年，美国CSDL设计研制了最早的MEMS陀螺。

同年，Drapor实验室研制了另一种形式的MEMS陀螺。

　　MEMS陀螺是利用震动质量块被基座（壳体）带动旋转时的哥氏效应来传感角速度的原理制成。

　　主要形式有框架驱动式（内、外框架两种）梳状驱动式、电磁驱动式等。

　　IMU由于是MEMS技术组合的微型惯性测量单元，所以很多地方称为MIMU。

主要由三个MEMS加速度传感器及三个陀螺及解算电路组成。

　　AHRS则为包括三个磁传感器的IMU，并且依据四元素法进行了解算，直接可输出一个运动体的俯仰角、横滚角和航向角。

　　低精度MEMS惯性传感器作为消费电子类产品主要用在手机、游戏机、音乐播放器、无线鼠标、数码相机、PD、硬盘保护器、智能玩具、计步器、防盗系统、GPS导航等便携式。

由于具有加速度测量、倾斜测量、振动测量甚至转动测量等基本测量功能，有待挖掘的消费电子应用会不断出现。

　　中级MEMS惯性传感器作为工业级及汽车级产品，则主要用于汽车电子稳定系统（ESP或ESC）GPS辅助导航系统，汽车安全气囊、车辆姿态测量、精密农业、工业自动化、大型医疗设备、机器人、仪器仪表、工程机械等。

　　高精度的MEMS惯性传感器作为军用级和宇航级产品，主要要求高精度、全温区、抗冲击等指数。

主要用于通讯卫星无线、导弹导引头、光学瞄准系统等稳定性应用；飞机/导弹飞行控制、姿态控制、偏航阻尼等控制应用、以及中程导弹制导、惯性GPS导航等制导应用、远程飞行器船舶仪器、战场机器人等。

　　用作消费电子类的MEMS惯性传感器，主要要求是单价低、尺寸小、温度范围窄、因而精度要求低，甚至是功能性产品。

加速度传感器重量轻、功耗小、一般测量范围1～10g～50g，分辨率2mg～10mg，陀螺一般量程在±300°/s，零偏在500°/h～1000°/h，因此有些公司的产品不给出零偏指标或给出0.1°/s～0.5°/s。

　　目前可以生产MEMS加速度传感器的公司比较多，大多数为半导体、如美国的ADI、Invensense、ST、Freescale、SensorDynamics、MSI（ICSensor）、MEMSIC（生产地在中国无锡）欧洲的VTI、Infine，生产MEMS陀螺的公司美国的ADI、Knoix、ST，欧洲的Infine、Methes，日本的Murata、National、冲电气、富士通。

12月3日中国上海深迪半导体有限公司发布了消费类的MEMS陀螺，无锡一家公司也在研发中。

（意法半导体——ST）

 （VTI）

（MEMSIC）

   工业级的惯性传感器大多以模块形式出现，对于应用于工业级芯片级产品，还必须进行处理，包括软件和硬件电路，以及对不同工业环境的适应性，大多数要求价格适中，精度一定优于消费类应用加速度传感器的量程选择比较宽1～500g，分辨率1mg～3mg，陀螺量程大多250°/s以内，零偏在50°/h～200°/h，汽车级可作为一个工业应用的特殊产品，对其可靠性要求高，同时由于需求数量大，和一般工业要求不一样的是单价要低。

生产这些产品的公司有美国的BEI、ADI、Silicondesign、Honeywell、Delphi、MSI、Crossbow、Microstrain、欧洲的VTI、Colibry、Bosch、Sensonor，日本的北陆电气、SSS公司，中国的西安中星测控。

（BEI）

（Silicondesign）

（中星测控） 

   军工级或宇航级的MEMS惯性传感器精度要求高、工作温度范围宽（-45°～125°），某些兵器产品要求抗冲击能力强（10000g～20000g）尺寸要比光纤和机械类产品要小。

加速度传感器量程范围宽1g～5000g，分辨率要0.1～1mg，甚至更高。

陀螺量程要求范围宽20°/s～1000°/s,频响高，50Hz～1000Hz，零偏稳定性为1°/h～50°/h。

目前制造商有美国BEI、Crossbow、Silicondesign、Honeywell、Drapor,，欧洲公司有Xsens、Sorsonor、Colibry、BAE，日本有SSS公司，中国有西安中星测控、电子26所、航天704所。

 （BEI）

 （中星测控）

   最近六、七年以来，国内对MEMS惯性传感器的研发热度很高，尤其是2005年～2008年，而且大多集中在国内的顶尖研究机构。

据初步了解，研发加速度传感器的机构有：

哈尔滨工业大学、浙江大学、东南大学、西安交通大学、中北大学、哈尔滨电子49所、石家庄电子13所、航天704所、重庆电子26所、重庆电子24所、西安航空618所、西安航天771所、中科院上海微系统所、绵阳中国工物院。

研发陀螺及组合的机构有清华大学、北京大学、西北工业大学、东南大学、南京理工大学、北京信息工程大学、长沙国防科技大学、上海交通大学、重庆电子26所、航天704所。

MEMS惯性传感器研发、制造商一览表

加速度传感器

陀螺、IMU、AHRS、VG

消费级

ADI、Invensense、ST、Freescale、SensorDynamics、MSI（ICSensor）、MEMSIC、VTI、Infline。

ADI、Knoix、ST、Infine、Methes、Murata、National上海深迪。

工业级

汽车级

ADI、Silicondesign、Honeywell、MSI、VTI、Colibry、北陆电气、中星测控。

BEI、Microstrain、Crossbow、Sensonor、SSS、Bosch、Delphi、

Honeywell、ADI。

军工级

宇航级

Honeywell、Silicondesign、Drapor、Colibry、电子26所、航天704所、九院。

BEI、Drapor、Honeywell、Xsens、Sorsonor、SSS、中星测控、电子26所、航天704所。

国内研发机构

哈尔滨工业大学、浙江大学、东南大学、西安交通大学、中北大学、哈尔滨电子49所、石家庄电子13所、航天704所、重庆电子26所、重庆电子24所、西安航空618所、西安航天771所、中科院上海微系统所、绵阳中国工物院。

清华大学、北京大学、西北工业大学、东南大学、南京理工大学、北京信息工程大学、长沙国防科技大学、上海交通大学、重庆电子26所、航天704所。

   过去三年，全球MEMS惯性传感器的发展趋势正向两级化发展，一方面消费电子类应用、应用领域不断拓展、需求迅速提高，引来制造商不断增加，竞争