MEMS傳感器走入“尋常百姓家”

MEMS全稱MicroElectromechanical System，微機電係統。MEMS（微機電係統）*初大量用於(yu) 汽車安全氣囊，而後以MEMS傳(chuan) 感器的形式被大量應用在汽車的各個(ge) 領域，隨著MEMS技術的進一步發展，以及應用終端“輕、薄、短、小”的特點，對小體(ti) 積高性能的MEMS產(chan) 品需求增勢迅猛，消費電子、醫療等領域也大量出現了MEMS產(chan) 品的身影。例如，*近火爆的做胃鏡的無痛小膠囊，5G路燈，骨傳(chuan) 感耳機，智能家居中洗衣機與(yu) 晾衣架之間的智能係統，電梯維護等等，MEMS傳(chuan) 感器已經走入“尋常百姓家”。

    預測性維護電梯與(yu) 建築安全

    未雨綢繆勝於(yu) 臨(lin) 渴掘井，無論是由於(yu) 節省成本、還是缺乏技術工人，如果推遲維護操作，實際的生產(chan) 過程中可能會(hui) 遇到突然的機器故障或生產(chan) 錯誤。借助預測性維護，這種情況將不再發生。預測性維護不是基於(yu) 固定維護周期，而是利用現場連續收集的測量數據和相應的數據評估進行的基於(yu) 需求導向的維護操作。無論是在本地還是雲(yun) 端進行分析，都必須弄清楚可能發生損壞的位置以及檢測位置。

    [左一]意法半導體(ti) 大中華暨南亞(ya) 區模擬、MEMS和傳(chuan) 感器市場經理許永剛 

    意法半導體(ti) 大中華暨南亞(ya) 區模擬、MEMS和傳(chuan) 感器市場經理許永剛在近日舉(ju) 辦的MWC2019展會(hui) 現場對《新電子》表示，傳(chuan) 感器目前在預測性維護上有不少應用，例如，電梯維護，利用傳(chuan) 感器的預測性維護解決(jue) 方案，不僅(jin) 可以省去定期的人工維護費用，而且大大地提高了電梯的安全係數。再者，傳(chuan) 感器在工業(ye) 類應用中，越來越多的需求是在建築物檢測。去年意大利發生了一起橋梁倒塌，原因是混凝土建築或房屋建築隨著時間的推移，會(hui) 有自然損耗，這就存在一定的風險係數。所以，工業(ye) 類傳(chuan) 感器，像高精度傾(qing) 斜器，它可以幫助計量房屋老化程度，是否存在安全隱患。據介紹，ST新的有多個(ge) 通信連接技術的工業(ye) 傳(chuan) 感器節點解決(jue) 方案STWIN，可利用智能傳(chuan) 感器檢測工業(ye) 設備的實時振動、噪聲和溫度數據，從(cong) 而實現預測性維護。

    對於(yu) 整個(ge) 電子業(ye) 來講，MEMS傳(chuan) 感器產(chan) 品正迎來更多的創新，而ST已經在該行業(ye) 中深耕15年之久，據了解，意法半導體(ti) 一天的產(chan) 能可以達到600萬(wan) 片傳(chuan) 感器，已經出貨超過150億(yi) 片的產(chan) 品，目前可以為(wei) 30,000家客戶提供服務，在消費電子產(chan) 品裏，每兩(liang) 台手機裏就有一台意法半導體(ti) 的傳(chuan) 感器在裏麵；在汽車產(chan) 品上，每二台車載導航儀(yi) 中就有一台裝有意法半導體(ti) 的傳(chuan) 感器；通信設備方麵，基站、電腦裏，每兩(liang) 條存儲(chu) 卡上就有一顆意法半導體(ti) 的溫度傳(chuan) 感器。

    解決(jue) 無線耳機“噪音大煩惱”

    無線耳機已經成為(wei) 當下消費者的寵兒(er) 。地鐵裏或是嘈雜的街上，對方可以很清晰的聽到你的聲音，這是如何做到的呢？據記者了解，在這樣的產(chan) 品裏，有兩(liang) 個(ge) 加速度傳(chuan) 感器，其中一個(ge) 傳(chuan) 感器通過檢測你的骨振動，即可知道你在說話，並和麥克風融合，把這兩(liang) 個(ge) 傳(chuan) 感器的信號融合在一起，可以達到即使你在嘈雜環境下說話，傳(chuan) 感器隻會(hui) 把你說話的聲音采集下來，而把後台背景噪音通過算法過濾掉。不管你在地鐵裏還是大街上，還是房間裏，對方聽到的都是很清楚的聲音。

    許永剛通過專(zhuan) 業(ye) 的角度對記者詳解，使用麥克風和慣性傳(chuan) 感器提高音頻質量的基本原理大致如下。講話者的頭部接觸的可穿戴設備具有麥克風和加速度計。以空氣為(wei) 傳(chuan) 播介質，麥克風以波形捕獲聲音。以人體(ti) 為(wei) 傳(chuan) 播介質，加速度計以振動形式捕獲聲音。加速度計不受噪聲的影響。時分複用（TDM）接口對加速度計的信號（振動）與(yu) 麥克風的信號（聲波）進行同步處理，並輸出噪聲降低的音頻信號。據悉，LIS25BA是ST新一代的高性能3軸MEMS加速度計，具有低噪聲，高帶寬和時分複用（TDM）接口。由於(yu) 具有高帶寬，LIS25BA特別適用於(yu) 可穿戴設備或智能手機，並可以顯著提高音頻質量，尤其是在使用STMEMS麥克風實現降噪功能的係統中。主要應用場景包含：骨骼震動監測，波束成形增強，語音監測增強等。加速度傳(chuan) 感器在過去幾年已經達到相對穩定的市場需求狀態，一年需求量是20億(yi) 顆，但去年因為(wei) 有了這樣的產(chan) 品，增加了3-4億(yi) 顆的需求量。

    “無線耳機市場十分火爆，2019年的增長勢頭會(hui) 更加強勁，在這之前大家還沒有看到麥克風和加速度傳(chuan) 感器的融合，也看不到不同傳(chuan) 感器間的配合應用。消費類產(chan) 品中的這個(ge) 突破，帶給我們(men) 很多想象，在工業(ye) 類、在汽車電子類中，不同的傳(chuan) 感器把聲學、光學、運動融合在一起，可以達到一個(ge) 創新型的開發。”許永剛在ST展台對記者表示，其實噪音消除，用純軟件也可以實現。但是在這個(ge) 應用場景，用軟件做的話，同類產(chan) 品的質量暫且不說，但功耗上肯定有很大不同。如果用骨傳(chuan) 導傳(chuan) 感器配合麥克風，用一定的算法融合這兩(liang) 種傳(chuan) 感器，就可以大大的降低計算的功耗，提高語音的識別度。