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發(fā)布日期:2022-05-11 點(diǎn)擊率:158
MEMS傳感器起始于汽車和工業(yè),但這十年真正推波助瀾的是消費(fèi)類電子。如今,MEMS的下一波浪潮有望重新回到汽車和工業(yè)。因?yàn)椋啾绕鹣M(fèi)電子市場(chǎng)很大但會(huì)很快退潮的特點(diǎn),工業(yè)應(yīng)用需求更強(qiáng),生命周期也更長(zhǎng)。
汽車應(yīng)用里,汽車導(dǎo)航通常用GPS,MEMS慣性傳感器作為輔助測(cè)量,以覆蓋GPS的盲區(qū)。因此MEMS傳感器就要有高精度,通常整個(gè)系統(tǒng)的精度要達(dá)到“米”級(jí),也就是至少車輛、行人在你自己看得到的地方。這個(gè)米的級(jí)別并不是一個(gè)時(shí)間點(diǎn),是累積的,因?yàn)閭鞲衅鞯奶魬?zhàn)是參數(shù)會(huì)隨著溫度、時(shí)間而漂移,有很多參數(shù)影響它。自動(dòng)駕駛對(duì)精度的要求更高,目前客戶要求精度要在20厘米以內(nèi)。
既然精度這么重要,那么MEMS傳感器提高精度的方法有哪些呢?
從傳感器原理來(lái)看,通常采用著名的傳感器精度衡量方法——阿倫方差(AVAR)。但做傳感器產(chǎn)品時(shí)有一些物理的局限性不可規(guī)避。例如MEMS傳感器里一部分是機(jī)械結(jié)構(gòu),它會(huì)老化,且會(huì)隨著溫度和時(shí)間會(huì)有變化。這些參數(shù)解釋成電子的術(shù)語(yǔ)就是背景噪聲、白噪聲或者不穩(wěn)定、隨機(jī)的抖動(dòng)。其控制方法要用生產(chǎn)或者矯正的方法來(lái)做。
噪聲
噪聲包括本身機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的噪聲,還有閃變?cè)肼暫透哳l噪聲。高頻噪聲是傳感器在應(yīng)用時(shí)的數(shù)字輸出,在任何電子線路里會(huì)有電磁耦合現(xiàn)象。因此在處理時(shí),傳感器廠商要有足夠的經(jīng)驗(yàn)幫助客戶在算法上規(guī)避或抑制、消除掉這些噪聲。
穩(wěn)定性
時(shí)間的穩(wěn)定性毋庸置疑是解決老化,例如今天輸入1出來(lái)100%,明天輸入1出來(lái)99%,就要控制輸入穩(wěn)定性。溫度的穩(wěn)定性,指產(chǎn)品特性在0℃和50℃時(shí)肯定不一樣,你要盡量在設(shè)計(jì)中消除和平衡溫度的影響。重復(fù)測(cè)試的穩(wěn)定性,數(shù)據(jù)線路中輸入1輸出0,如果達(dá)不到0就是錯(cuò)。
誤差
測(cè)量沒(méi)有百分之百的準(zhǔn)確,因?yàn)樗悄M的,因?yàn)閮?nèi)部整個(gè)鏈路還是模擬的,信號(hào)產(chǎn)生源是模擬的。因此,需要考慮偏移、靈敏度、非線性誤差(NL)、交叉軸誤差(CX)。
那么如何提高精度呢?這就需要改善設(shè)計(jì)和制造工藝。在MEMS器件中,設(shè)計(jì)和制程只占了20%工作量,還有80%是測(cè)試和校準(zhǔn)。這意味著同樣一個(gè)MEMS傳感器,如果測(cè)試、校準(zhǔn)做得更精細(xì)的話,它完全可以從精度只有5%提升到1%甚至更低。因?yàn)镸EMS器件看起來(lái)輸出的是數(shù)字,但里面是非常模擬的,甚至比模擬電路還模擬,因?yàn)槔锩嬗袡C(jī)械結(jié)構(gòu)。在測(cè)試和校準(zhǔn)方面采用一點(diǎn)測(cè)試還是三點(diǎn)測(cè)試、十點(diǎn)測(cè)試?是隨時(shí)間調(diào)校還是只測(cè)一次?這些方法都會(huì)影響到精度。
實(shí)際應(yīng)用中還有哪些因素會(huì)影響MEMS傳感器的精度呢?
加載中...
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