MEMS傳感器走入“尋常百姓家”

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

    預測性維護電梯與建筑安全

    未雨綢繆勝于臨渴掘井，無論是由于節省成本、還是缺乏技術工人，如果推遲維護操作，實際的生產過程中可能會遇到突然的機器故障或生產錯誤。借助預測性維護，這種情況將不再發生。預測性維護不是基于固定維護周期，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于需求導向的維護操作。無論是在本地還是云端進行分析，都必須弄清楚可能發生損壞的位置以及檢測位置。

    [左一]意法半導體大中華暨南亞區模擬、MEMS和傳感器市場經理許永剛 

    意法半導體大中華暨南亞區模擬、MEMS和傳感器市場經理許永剛在近日舉辦的MWC2019展會現場對《新電子》表示，傳感器目前在預測性維護上有不少應用，例如，電梯維護，利用傳感器的預測性維護解決方案，不僅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系數。再者，傳感器在工業類應用中，越來越多的需求是在建筑物檢測。去年意大利發生了一起橋梁倒塌，原因是混凝土建筑或房屋建筑隨著時間的推移，會有自然損耗，這就存在一定的風險系數。所以，工業類傳感器，像高精度傾斜器，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新的有多個通信連接技術的工業傳感器節點解決方案STWIN，可利用智能傳感器檢測工業設備的實時振動、噪聲和溫度數據，從而實現預測性維護。

    對于整個電子業來講，MEMS傳感器產品正迎來更多的創新，而ST已經在該行業中深耕15年之久，據了解，意法半導體一天的產能可以達到600萬片傳感器，已經出貨超過150億片的產品，目前可以為30,000家客戶提供服務，在消費電子產品里，每兩臺手機里就有一臺意法半導體的傳感器在里面；在汽車產品上，每二臺車載導航儀中就有一臺裝有意法半導體的傳感器；通信設備方面，基站、電腦里，每兩條存儲卡上就有一顆意法半導體的溫度傳感器。

    解決無線耳機“噪音大煩惱”

    無線耳機已經成為當下消費者的寵兒。地鐵里或是嘈雜的街上，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，在這樣的產品里，有兩個加速度傳感器，其中一個傳感器通過檢測你的骨振動，即可知道你在說話，并和麥克風融合，把這兩個傳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，傳感器只會把你說話的聲音采集下來，而把后臺背景噪音通過算法過濾掉。不管你在地鐵里還是大街上，還是房間里，對方聽到的都是很清楚的聲音。

    許永剛通過專業的角度對記者詳解，使用麥克風和慣性傳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。以空氣為傳播介質，麥克風以波形捕獲聲音。以人體為傳播介質，加速度計以振動形式捕獲聲音。加速度計不受噪聲的影響。時分復用（TDM）接口對加速度計的信號（振動）與麥克風的信號（聲波）進行同步處理，并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，高帶寬和時分復用（TDM）接口。由于具有高帶寬，LIS25BA特別適用于可穿戴設備或智能手機，并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系統中。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20億顆，但去年因為有了這樣的產品，增加了3-4億顆的需求量。

    “無線耳機市場十分火爆，2019年的增長勢頭會更加強勁，在這之前大家還沒有看到麥克風和加速度傳感器的融合，也看不到不同傳感器間的配合應用。消費類產品中的這個突破，帶給我們很多想象，在工業類、在汽車電子類中，不同的傳感器把聲學、光學、運動融合在一起，可以達到一個創新型的開發。”許永剛在ST展臺對記者表示，其實噪音消除，用純軟件也可以實現。但是在這個應用場景，用軟件做的話，同類產品的質量暫且不說，但功耗上肯定有很大不同。如果用骨傳導傳感器配合麥克風，用一定的算法融合這兩種傳感器，就可以大大的降低計算的功耗，提高語音的識別度。