村田诠释MEMS传感器技术 传感器, 技术

我是MT

作为全球领先的电子元器件制造商，村田制作所（中国）（以下简称“村田”）携其首创的“主动智能生活”新概念，于日前亮相第十五届中国国际高新技术成果交易会（简称“高交会”）。村田（中国）投资有限公司MEMS传感器产品技术部经理方。杜鲁那拉出席并在同期举办的第八届国际被动元件技术与市场发展论坛上做了主题为“村田MEMS传感器在中国的展望”的演讲。

杜鲁那拉女士指出村田作为全球最领先的电子元器件制造商之一，一直以创新为其准则。从村田成立到今天，在经历了多达六十余年的发展，不仅在以陶瓷为材料的被动元器件领域取得了卓越的成绩，如今村田所研发的以微机单晶硅为主要构成的MEMS传感器也被应用于汽车、工业、农业，医疗等各行各业中。同时，随着全球信息数据获取需求愈加旺盛，MEMS传感器本身应用的领域也变得几乎无所不在。



MEMS加速度传感器

汽车主动安全

在国内汽车领域里，“汽车主动安全”是一个全新的概念。通常来说，汽车中内置的安全防护系统主要在事故发生之后才会发生反应，最典型的莫过于“安全气囊”，这也就是“汽车被动安全”。而主动安全则是在事故发生之前，提前对可能引起安全隐患的问题给出预警或者预防措施。以村田应用于汽车自动启停系统中的高性能 “倾角传感器”举例，自动启停系统要求必须能够智能识别车辆何时停止，并在道路倾斜时能控制制动力从而使车静止不滑动，此应用程序的关键在于偏移量的稳定性和温度的依赖性。尤其是偏移量的稳定性是至关重要的。如果偏移量在某个时间点发生了变化，系统就不能准确地检测道路的角度，也就无法通过过度制动来补偿，这会导致制动系统的过早磨损。村田的高性能传感器对温度和时间变化有着极小的偏置特性，它可以检测到2度的倾斜角，不论是温度发生了变化还是车辆的寿命发生了变化，都可以确保测定的精准。除此以外，村田在汽车主动安全领域还有在车辆行驶中保证车辆安全的加速度传感器、防止翻车的陀螺仪传感器，以及它们的组合传感器，据村田介绍，日后还会加入压力传感器，它可应用在胎压的检测上。村田想通过这种主动的方式去感知环境，从而达到保护驾驶员生命安全的目的。



MEMS传感器在汽车领域的应用

精准工业和农业

MEMS传感器向来被认为具有着小型化、高精度，高可靠性的特点，它可通过采集μm级的变化来确定加速度、倾角或各种数据环境的变化。这个特性也保证了MEMS传感器在精准工业和农业领域的发展中占据了一席之地。

在工业领域，MEMS传感器的运用不仅体现在建筑工具及系统、重型机械和天线稳定等方面，由于具有杰出的抗震性能，能够抵抗高达20000G的重力，因此在地震预测，桥梁倒塌等事故的预测中，村田的MEMS传感器一样可以发挥至关重要的作用。例如铁塔底下放置传感器后，即可得知在某个支撑点范围下铁塔是安全的，超过这个范围就会产生安全隐患。又例如MEMS传感器在煤矿的运用，可利用地下支撑脚的控制，来减小塌方的可能性。

而在精准农业的定义之下，高尖端的MEMS技术需要解决耕地面积逐渐减少，产量需求却逐步增大的难题。村田的农业解决方案提供高达10厘米精度和自动化控制的优势，最大限度地降低养殖成本，并最大限度地提高产量。未来的农业也会是个不同的景象：在插秧的设备上搭载MEMS传感器，它可以做到同角度高准确的种植，在同样的投入下收获更高的产量。



MEMS在工业领域的应用

智能医疗及主动预防新概念

如果说在工业和农业领域，MEMS传感器体现的是任何条件下，对于精、准的高要求。那到了智能医疗领域，村田坚实的MEMS设计和制造技术，造就了体积小，功耗低的性能，这使村田在内置式医疗领域占有绝对的世界领先地位。

事实上，MEMS在医疗电子方面的应用十分有吸引力，可用于微流体系统、微型胰岛素泵、动脉瘤压力传感器、等微型器件的设计制造，同样，当全球人口老龄化趋势日趋明显的今天，MEMS技术已为糖尿病、心血管等疾病保健问题，提供十分有效的解决方案。毋庸置疑的是，医疗领域对于MEMS传感器而言，是一个巨大的新兴应用市场，但是同时也是极具挑战的领域，主要体现在性能，功耗，可靠性，品质以及成本等方面。因此，村田把医疗作为主要的应用市场进行市场推广，并通过在功耗方面不断的精益求精，研发出如心脏起搏器领域应用的加速度传感器元件，功耗仅为纳安级。

“主动安全检测”是村田在医疗领域不得不提的一个主张。突发性疾病，如心脏病，往往给治疗带来了被动性，即使是在病房里，从病情发生到处理，这之间的滞后性也可能随时为生命安全直接造成威胁。因此，在临床上，我们更需要提前对各种突发性的疾病进行早起预防。例如借助心脏冲击扫描：村田高精度的MEMS加速度传感器，可通过感知人体的心跳引起的机械振动为医生快速精确地提供患者的心率,每博输出量,呼吸率,心率变异性等指标。这针对心脏瓣膜病,冠心病等的早期检测，能提供重要的参考数据。再比如高风险的植入式心脏起搏器的应用，通过村田独有的3D传感器技术，实现了对于患者人体运动状态的检测并动态调整搏动输出量。换言之，传统的心脏起搏器，通过每分钟固定输出一个搏动量来支持心脏病患者的心脏搏动需求。但通过村田的MEMS加速度传感器，可以感知患者的不同运动状态诸如奔跑，上下楼梯，睡眠，下蹲等，进而根据这些运动状态所需要的心脏搏动能力，动态调整每分钟的输出量。此外，村田还有能够在手术以及治疗过程中更灵活方便地调节角度变化以及捕捉动态影像的倾角传感器，以及用于眼压监测、脑压监测等领域的元器件。



手术台位置调整

中国有着世界上最大的人口基数和新兴的受教育人群，无论是对于汽车安全还是医疗保健，亦或是通讯及物联网领域，其需求必定是日益高涨的。在电子元件领域拥有历史和技术的村田，将在中国提供更多适合中国的产品以及解决方案，同时积极推广“主动安全”、“主动预防”等新的概念！