MEMS雖然能具有極大的應(yīng)用空間,能夠大幅提升用戶的使用經(jīng)驗(yàn),但要滿足小型化、低成本、高性能和低功耗的設(shè)計需求,技術(shù)難度極高。以在加速度與壓力測量技術(shù)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)超過二十年以上的VTI公司為例,該公司的核心專利技術(shù)為3D-MEMS,可用于加速度、傾角、沖擊、振動、角率和壓力等測量,同時強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的可靠性、精確度和穩(wěn)定性。
VTI的SCA3000系列加速度計就是基于其高度成熟的硅電容式3D-MEMS技術(shù)所開發(fā)出來的。硅電容式傳感器是由單晶硅和玻璃所制成,其中單晶硅是一種近于理想的彈性材料。在感測上則應(yīng)用簡單而可靠的電容檢測原理,也就是從一對平行板之間的電容與電荷存儲量的改變,來判斷各種運(yùn)動的變化狀況。
SCA3000在產(chǎn)品的封裝上采用高度密封的結(jié)構(gòu),加速度計的敏感元及測量專用芯片(ASIC)被集成在DIL塑料封裝內(nèi),讓微;蚧瘜W(xué)物質(zhì)不能進(jìn)入傳感器中;同時還用硅樹脂凝膠對加速度計進(jìn)行保護(hù),使其在潮濕環(huán)境和溫度周期性變化時,仍有良好的性能和可靠性。由于傳感器的材料和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原因,傳感器的測量幾乎不受震動和過度壓力的影響。此外,產(chǎn)品的雙電容器結(jié)構(gòu)和對稱性設(shè)計改善了產(chǎn)品的零點(diǎn)穩(wěn)定性、線性度和橫向靈敏度。
SCA3000系列產(chǎn)品同時強(qiáng)調(diào)其低功耗的設(shè)計,在此系列的四種版本中,除了提供多種接口外,也支持多組電流消耗選擇,其中電流消耗最低的版本是SCA3000-E01,在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)下只消耗120mA。這種使用特性有助于延長電池的使用壽命,是便攜式設(shè)備在設(shè)計時的關(guān)鍵考慮之一。
從系統(tǒng)面來看,此系列產(chǎn)品還具有附加的EEPROM內(nèi)存,它帶有元器件互換的校準(zhǔn)系數(shù),此舉有助于簡化傳感器與客戶設(shè)備在系統(tǒng)集成過程中,所需投入的軟件開發(fā)與維護(hù)心力。在VTI的加速度計中,包含了增強(qiáng)的錯誤檢測功能:數(shù)字觸發(fā)式自檢、校準(zhǔn)內(nèi)存奇偶校驗(yàn)及連續(xù)連接錯誤檢測。此加速度計可用于水平或垂直方向的測量,其零點(diǎn)溫度系數(shù)低于1mg/°C,使用過阻尼的敏感元。
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