MEMS虽然能具有极大的应用空间,能够大幅提升用户的使用经验,但要满足小型化、低成本、高性能和低功耗的设计需求,技术难度极高。以在加速度与压力测量技术开发经验超过二十年以上的VTI公司为例,该公司的核心专利技术为3D-MEMS,可用于加速度、倾角、冲击、振动、角率和压力等测量,同时强调产品的可靠性、精确度和稳定性。
VTI的SCA3000系列加速度计就是基于其高度成熟的硅电容式3D-MEMS技术所开发出来的。硅电容式传感器是由单晶硅和玻璃所制成,其中单晶硅是一种近于理想的弹性材料。在感测上则应用简单而可靠的电容检测原理,也就是从一对平行板之间的电容与电荷存储量的改变,来判断各种运动的变化状况。
SCA3000在产品的封装上采用高度密封的结构,加速度计的敏感元及测量专用芯片(ASIC)被集成在DIL塑料封装内,让微粒或化学物质不能进入传感器中;同时还用硅树脂凝胶对加速度计进行保护,使其在潮湿环境和温度周期性变化时,仍有良好的性能和可靠性。由于传感器的材料和内部结构的原因,传感器的测量几乎不受震动和过度压力的影响。此外,产品的双电容器结构和对称性设计改善了产品的零点稳定性、线性度和横向灵敏度。
SCA3000系列产品同时强调其低功耗的设计,在此系列的四种版本中,除了提供多种接口外,也支持多组电流消耗选择,其中电流消耗最低的版本是SCA3000-E01,在连续运转下只消耗120mA。这种使用特性有助于延长电池的使用寿命,是便携式设备在设计时的关键考虑之一。
从系统面来看,此系列产品还具有附加的EEPROM内存,它带有元器件互换的校准系数,此举有助于简化传感器与客户设备在系统集成过程中,所需投入的软件开发与维护心力。在VTI的加速度计中,包含了增强的错误检测功能:数字触发式自检、校准内存奇偶校验及连续连接错误检测。此加速度计可用于水平或垂直方向的测量,其零点温度系数低于1mg/°C,使用过阻尼的敏感元。
了解VTI公司SCA3000 Series 3-axis accelerometer,请访问http://www.vti.fi/midcom-serveattachmentguid-92eb0b81843527f9b9462e2cfe353f58/TN66_SCP1000_FAQ_List_rev_0.2.pdf。