如何利用MEMS慣性感測技術實現(xiàn)應用變革

　　沖擊感測用于手勢識別及更多其它應用

　　在許多筆記本電腦中都能看到的磁盤驅動器保護裝置是目前眾多沖擊感測應用中使用最廣泛的一種。加速計檢測微小的g力，從而判別出筆記本是放下還是跌落，g力的變化是沖擊事件的發(fā)生前兆，其后果可能就是筆記本撞向地板。在檢測到跌落狀態(tài)后的數(shù)毫秒之內，系統(tǒng)指示硬盤讀寫頭歸位。在撞擊期間，讀寫頭的歸位能中止與磁盤的接觸，從而預防硬盤損壞和避免數(shù)據(jù)損失。

　　手勢識別接口是這種類型慣性感測的一種有大好前景的新應用。采用預先定義的手勢(例如點擊/雙擊或晃動)，用戶可以激活不同功能或調整工作模式。手勢識別使那些物理按鈕和開關難以操作的設備更便于使用。無按鈕設計能減少總的系統(tǒng)成本，還能提高終端產(chǎn)品的耐用性，如水下照相機，如果采用物理按鈕會導致水從按鈕周圍縫隙滲入照相機機身。

　　小外形消費電子產(chǎn)品只是基于加速計的手勢識別技術能大顯身手的一種應用領域。由于MEMS加速計極小的尺寸和低功率，利用MEMS加速計的點擊接口能夠成為穿戴式和可植入醫(yī)療設備(如藥物傳輸泵和助聽器)的絕佳選擇。

　　傾斜感測用于高精度應用

　　傾斜感測在手勢識別接口應用領域也有巨大潛力。例如，在建筑或工業(yè)檢查設備等應用中，也許人們更傾向于單手操作。另一只沒有操作設備的手可以騰出來控制桶或操作員站立的平臺，或者出于安全考慮抓住繩索。操作員可以簡單旋轉探針或設備來調整它的設置。

　　在這種情況下，3軸加速計可以像感測傾斜度那樣感測出“旋轉度”：在存在重力的狀態(tài)下測量傾斜的低速變化、檢測重力矢量的變化，以及確定方向是順時針還是逆時針。傾斜檢測也可以與點擊(沖擊)識別結合使用，以便操作員能以單手控制設備的更多功能。

　　設備的位置補償是傾斜測量的另一重大應用領域。以GPS(全球定位系統(tǒng))或移動電話中的電子指南針為例，有一個眾所周知的難題就是當指南針的放置沒有與地球表面平行時，會得到錯誤指向。

　　工業(yè)稱是另一個例子。在這種應用中，必須計算一個裝有東西的桶相對地球的傾斜度以便精確得出重量。壓力(例如用于汽車和工業(yè)機械中)同樣受重力作用的影響，這些傳感器包含偏移變化取決于傳感器安裝位置的膜片。在所有這些情況下，MEMS加速計執(zhí)行必要的傾斜度感測，以便進行誤差補償。

　　旋轉感測用于陀螺儀和IMU

　　我們已經(jīng)認識到，當旋轉和其它慣性感測形式結合使用時，MEMS技術的實際應用有更多優(yōu)勢。事實上，這要求使用加速計和陀螺儀。

　　慣性測量單元包括多軸加速計和多軸陀螺儀，為了進一步增加方向精度還包括多軸磁力計。IMU還可以額外提供完整的6自由度(6DoF)。這給應用帶來極其精密的分辨率，例如醫(yī)療成像設備、外科儀器、先進的彌補術和工業(yè)車輛的自動引導。除高度精確的操作之外，選擇IMU的另一好處是它的多項功能可由傳感器制造商預測試和預校準。

　　IMU在那些對精度要求也許不是那么明顯的應用中也有用武之地。其中一個例子是智能高爾夫球桿，能通過跟蹤和記錄每次揮桿運動以便幫助提升該球桿使用者的技術。在揮桿過程中，球桿內的加速計測量加速度和揮桿平面，同時陀螺儀測量回旋(或打高爾夫球的人的手的旋轉度)。高爾夫球桿記錄每次比賽或練習中收集到的數(shù)據(jù)，用于稍后在PC上進行分析。

　　信號處理的新浪潮

　　無論是用戶友好型特性需求、功耗最小化需求，還是為消除物理按鈕和控件、補償重力和位置的需求，或者為實現(xiàn)更智能的操作，利用5種運動感測方法的MEMS慣性感測技術總是能提供大量的各種選擇。

　　ADI作為創(chuàng)新技術的領導者，利用其iMEMS Motion Signal Processing系列技術為下一波的信號處理應用提供了先進的加速計和陀螺儀產(chǎn)品。運動感測應用的擴展將得益于這些IC解決方案所提供的小尺寸、高分辨率、低功耗、高可靠性等性能，以及其上的信號調理電路和集成功能等特性。