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iPhone 4再掀陀螺仪热 　　陀螺仪因为能够探测方位、水平、位置、速度和加速度等的变化，因而广泛应用于航空、航天、航海、兵器(如导弹的惯性制导)等军事领域。陀螺仪也历经了从三轴高速旋转的机电式陀螺仪到激光、光纤等固态陀螺仪的发展，直到MEMS陀螺仪的兴起，陀螺仪才放下了高贵的身段，从高端的军事应用走入大众化的消费电子产品市场。 　　陀螺仪的道理并不新鲜，它与三四十年前最流行的玩具之一——陀螺一样，旋转越快越稳定。但它却足够神奇。十年前，赛格威(Segway)电动车问世时，人们对于站在两轮同轴的电动自行车上的骑行者高超的平衡技巧惊叹不已，而真正的幕后功臣则是陀螺仪。 　　之后，陀螺仪又出现在孩子们的玩具中，2006年11月，任天堂推出了Wii游戏机，给人带来较为真实的乒乓球等运动游戏。尽管Wii在性能上远远比不上索尼和微软的游戏机，但因为嵌入的MEMS陀螺仪为Wii带来了全新的游戏感受，因而在销量上接近微软和索尼游戏机销量的总和，让被索尼和微软挤压多年的游戏界老前辈任天堂得以出口恶气。由于Wii可以通过互联网来进行比赛，因而称之为物联网设备也不算牵强。 　　从技术上说，应该是MEMS成就了任天堂。如果没有应用MEMS技术制造的陀螺仪，那么，手持式游戏控制器的狭小空间是难以容纳陀螺仪的。退一步说，即便是陀螺仪能够放进去，原来的乒乓球游戏也就变成了健身游戏，因为陀螺仪的重量足以让游戏控制器变成哑铃。 　　在历经了首款iPhone问世时的惊艳，以及后续升级换代的改善后，审美疲劳应该是乔布斯面临的最大挑战。于是乎，苹果在刚刚发布的iPhone 4中依葫芦画瓢，把MEMS陀螺仪嵌到手机中。但是与任天堂Wii的控制器与显示器相互独立不同，iPhone 4集控制器与显示器于一身，在玩运动游戏时，手眼很难兼顾，除非iPhone 4利用无线去连接外部显示器。有报道说，由于GPS进入隧道后会因为电磁波被屏蔽而失去作用，这时iPhone中的陀螺仪就能大显身手了。 　　当然，这个卖点的充要条件必须是，隧道中遍布岔路口。否则，一旦进入隧道，不管你愿意不愿意，有没有GPS或者iPhone， 都得硬着头皮走到底。 　　最近，iFixit网站在暴力拆解iPhone4时发现，iPhone 4使用的是意法半导体公司生产的MEMS陀螺仪芯片——AGD1 2022 FP6AQ。但在意法半导体网站查不到这款芯片，最终在iFixit为该芯片做了一个全身X射线透视后，“潜伏”很深的3轴MEMS陀螺仪终于暴露。 HI-MEMS：一半是昆虫一半是机器 　　2010年1月美国加州大学伯克利分校的研究人员做了一个演示。他们将6个神经电极刺入犀牛甲虫的蛹中，当犀牛甲虫成熟后，它们就能接收电信号。实验人员通过无线电可以遥控犀牛甲虫进行起飞、着陆，向前向后飞行，向左向右转弯。鉴于微型控制板和电池的总重量为1.3克，而犀牛甲虫能够携带大约3克的物体飞行，因此，犀牛甲虫还有很大的余力来携带微型的传感器、摄像头或者麦克风等装置。 　　这个项目是美国国防部高技术计划局(DARPA)资助的“混合昆虫微机电系统”(HI-MEMS)项目。   美国HI-MEMS项目                                                                                                             然而，这种创新在很大程度上令人担忧。 德州理工大学一份2005年的MEMS设计图 皮星：太空中的无线传感网 　　重量，长久以来被视为是卫星同时也是运载火箭的重要指标之一。从苏、美、法、日、中、英等国第一颗人造地球卫星重量为数千克到上百千克，到2002年欧洲航天局发射的重达8000千克的环境监测卫星 “恩威萨特”号，与重量逐步增加的是卫星性能的持续增强。 　　但是近些年来在卫星高(性能)、大(体积)、全(功能)的发展主流之外，卫星的超微化引起了人们的重视。微小卫星大致上是以重量分类的：纳星的重量在10千克~1千克之间，皮星的重量在1千克~100克之间，低于100克的被称之为飞星。 　　“麻雀虽小，五脏俱全”。卫星所具有的电池、轨道控制和定位系统、无线电通信系统等自身控制功能，超微型卫星一应俱全，如果没有MEMS技术，这是难以实现的。 　　超微卫星因为重量轻，发射费用较之常规卫星呈数量级下降，卫星的制造成本也显著下降，以至于一些高校也有财力来制造卫星。在我国，哈工大和清华大学发射过纳星，浙江大学则发射过一颗皮星。 　　而超微卫星最大的好处是可以像分布式计算机系统那样，将多颗卫星作分布式布局。这样不但可以提高可靠性，当数量足够多时，性能还可以超过单颗常规卫星，而且，可以通过适时发射搭载新的应用的超微卫星来升级超微卫星网络，而常规卫星发射后，很难增加新的应用。超微卫星还有一个优势是：一旦失效，在重返大气层时就会完全烧毁，而前文中提到的重达8000千克的“恩威萨特”号到了2013年将会失效，现在人们已经开始担心这个庞然大物坠毁时的安全问题。 　　星云状分布的超微卫星网络与无线传感器网络相差无几，区别在于，一个天上一个地下，一个较贵一个较便宜罢了。 MEMS：传感器的微雕技艺 　　人通过感觉器官来感知自然界的多姿与多彩。而人的感觉器官常常被等同于五官。人的感觉器官主要是眼、耳、鼻、舌、皮肤等5种，但与人们常说的眼、耳、鼻、口、舌这五官还是有区别的。这五种感知器官主要感知的是光、机械、热等物理量，当然鼻和舌兼具感知化学量(如酸等)的功能。 　　自然界中绝大多数物理量和化学量的变化都是连续的，因而被称之为模拟量。而当今的计算机(有别于模拟计算机)能够识别、处理、存储的却是离散量，或者说数字量，而且在计算机的信息处理的大部分过程中，信息都是以电为载体的。因此，就需要传感器来进行转化。 　　通俗地说，传感器就是将非电量的模拟量转化成模拟的电信号。而这些转换后的模拟电信号通常十分微弱，因此需要通过放大器放大后，再经模/数转化器转换成数字信号，从而被计算机所识别和处理。 　　传感器对于物联网之所以重要，是因为传感器在信息空间与自然界之间搭建了一个沟通的桥梁。既然人对自然界的日常感受大都以物体的物理属性为主，那么，在庞大的传感器家族中，物理量传感器的种类和数量要远远超过化学量、生物量等非物理量传感器。 　　传感器有多种分类，如按被测量(位移)、被测参数(加速度传感器)传感材料(半导体传感器)、敏感机理(电容传感器)，甚至按应用类型(汽车传感器)来分类。 　　半导体传感器因能探测多种物理量且制造容易，而得到了较为广泛的应用，但它也仅能覆盖传感器家族的一部分，而且，在有些物理量的测量精度上也不能达到最佳效果，比如说，在温度测量方面，精度要远远落后于热电耦。 　　正是因为很多传感器的敏感材料难以用硅来替代，而传感器又都面临着小型化乃至微型化方面的强劲需求，所以MEMS有了大显身手的机会。 更多内容，欢迎大家来与我探讨   http://bj01.sensorexpert.com.cn

儿童手机，方便家长联系，监护孩子。     与成人手机相比，儿童手机的外观很绚丽多彩，而且小巧可爱。初期的儿童手机按键设计的也特别简单，没有数字按键，只能接听或则会拨打预存好的号码，很适合识字量小的孩子使用。现在随着发展，儿童手机加入了很多更实用更新的功能，例如GPS功能定位等。     在设计方面，要注意一下几个问题     1.GPS芯片的选择      目前市场上的主流芯片就是：SiRF，Ublox，mtk，skytrack，mstar，但是在某种程度上，对于一些设计能力不是很强的公司来说，模块的使用就更方便些，典型的模块公司是Fastrax，Ublox（Glonav）等。     2.天线问题     天线越大，接受性能就更好，但是对于儿童手机来说，本身机身就小，就必须采用小的天线，这样定位时间就长，而且经常会定不到位，而且会丢星。信号越弱，GPS芯片采用的算法就越复杂，芯片功耗就越大。在当手机放在书包的时候，信号比较弱，即使对着天空，经过书包，信号也不会特别强。人体本身就是一个导体，当人体更接近天线时，会产生很强的干扰。所以在这种情况下，采用全向天线，不仅因为全向天线性能好，而且比起一般的平板天线还能多接收2-6颗卫星。     3.电池管理     手机采用的电池一般在900mAh~1100mAh，这样在加入GPS功能后，电池的消耗会更快。所以采取的解决措施是   1）增强信号及卫星颗数，这样就不会因为搜星来使得电池消耗过快。   2）在小孩上课的过程中，关闭GPS。可采用加速度传感器唤醒功能（前篇文章有提到）     这种适合小孩使用的手机只要特点突出，应该会在市场上得到不俗的反应。

    青海玉树地震的发生, 让我们再次将目光转向汶川. 近10年来,因为对川西高原风土人情的沉迷, 我曾经多次到过汶川, 也正因为如此, 才对汶川有别样的情感. 两年前那场5.12汶川特大地震, 以及4.14玉树大地震, 虽然毁掉了汶川和玉树人民的家园,但是更让我们看到了汶川人民的不屈不挠, 看到了中国人民的众志成城.     人类日益频繁的工业活动，导致全球变暖，南、北极冰山正在加速融化，引起海洋中原有的洋流发生紊乱，并在潮汐的共同作用下，以其巨大的能量，迫使印度板块向亚洲板块俯冲，造成青藏高原快速隆升。高原物质向东缓慢流动，在高原东缘沿龙门山构造带向东挤压，遇到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡，造成构造应力能量的长期积累，最终在龙门山北川——映秀地区突然释放,于是引发了这次严重的地震。     出于职业的原因, 我更关注地震的成因,思考预防检测的科技手段. 随着微电子和计算机技术的飞速发展, 用于地质勘探的地震仪器、计算机以及信号处理手段已经达到很先进的水平。但是地震检测预报的地震信号传感器—地震检波器却仍然沿用有50多年发展史的动圈式机电感应传感器. 这种传统的检波器由于动态范围小、矢量保真度低、交叉轴灵敏度大等缺点，不能检测深层低频地震信号，直接影响到地震数据采集的质量，已成为制约地质物探技术和地震检测预警技术发展的主要瓶颈. 要解决这个瓶颈问题, 有效的途径就是使用基于MEMS加速度传感器的新型数字地震检波器, 这种检波器频带宽、动态范围大、矢量保真度高，能获得高质量的地震勘探数据，经过计算机处理后能对地下构造的岩性等特征有更清晰的描述, 从而大大提高对地震检测预警的准确程度. 但是这种基于MEMS加速度传感器的新型地震检波器成本高昂, 往往一套MEMS检波器的成本要达到1000美元, 这极大地限制了我国地震检测预防的应用范围和力度, 尤其是在汶川和玉树这些远离城市的偏远地区, 更加不可能大面积地安装使用. 所以, 自主开发基于MEMS加速度传感器的数字检波器, 成为迫在眉睫的大事. 可喜的是, 这项技术的开发, 已经列入中科院“十一五”期间的工作内容, 中科院将联合有关应用单位, 研制满足高分辨率、高保真、高精度勘探需求的、具有自主知识产权的新一代地震检测装备,大幅度提升我国地震监测的技术水平和普及应用, 最大限度地避免大型地震灾害的发生。     五月初, 应四川大学之邀, 我加入了他们的岷江科学考察队, 再次进入川西高原, 重访了一直牵挂在心的汶川灾区. 出发前的心情是复杂的, 充满了沉重和思念, 头脑里不停出现的只有一句话" 汶川, 你还好吗 ? " . 然而, 当我们真正驱车进入熟悉的紫坪铺大坝, 漩口, 映秀, 最后因为茂县的再次塌方而停止前进, 一路上的所见所闻,都让人感动和欣慰. 汶川展现在我们面前的, 不是悲怅, 而是不抛弃不放弃, 生生不息, 重建家园的那份实实在在的坚强, 这正是我们这个民族的精神. 我为汶川喝彩, 为玉树喝彩, 更为中国喝彩. 愿汶川的明天更美好. 今日汶川组图1: http://hi.baidu.com/%B0%DA%B6%C9%CB%E6%B1%CA/vphoto/item/c1084e2877fb30fae7cd4074.html 今日汶川组图2: http://hi.baidu.com/%B0%DA%B6%C9%CB%E6%B1%CA/vphoto/item/e09260028c6cf303728da575.html

尽管MEMS技术在安全气囊和汽车压力传感器中应用了仅20年，然后就被应用在任天堂的Wii和Apple的iPhone中，然后现在就到了如何使得这类 传感器 得到更广泛的应用。   这些传感器主要应用在产品终端需要监测加速和减速的信息，这是从技术角度的描述，其实 MEMS加速度传感器 和 MEMS陀螺仪 有着更广泛的应用，包括医疗设备，工业设备，消费电子和汽车电子。   如果我们能更了解这五种模式---加速度（包括直线运动），振动，震动，倾角和旋转---这样可以创造出更多的应用。   例如，一个 加速度计 可以根据自己监测到的终端状态来做出相关的反应，比如监测到非工作状态，就给设备发出信号，调整电源到低功耗模式。复杂的以及按钮将被姿态识别界面所代替，终端操作通过姿态控制变得更精确。例如，当罗盘在手上时会做出倾角补偿。   加速度，振动，震动， 倾斜 和转动-除了转动，其它全是一个时段内加速度的不同状态。但是不能直观的从加速/减速中得到这些信息，了解每种状态可以更好的发挥其功能。    加速度计（包括直线运动）测量的是单位时间内速度的变化。速度描述为米每秒（m/s），包括位置变化和运动方向的变化。加速度 传感器 的单位是米每平方秒(m/s2)。加速度为负值---当司机准备停车时降速---减速。   振动在某种意义上被看作某个周期内快速的加速和减速。同样的，震动是瞬间的加速，但是不同于振动，震动是非周期的而且只发生一次。   当一个物体发生倾斜时，位置和重力发生变化，不过这种变化相对于振动和震动来说非常慢。MEMS加速度传感器通过测量不同轴的重力信息得到 倾角 信息。   现代先进的技术是的MEMS 传感器 越做越小，低G级个高G级都有，且有宽的带宽，增加了很多应用领域，低G传感器范围20g用于测量人产生的加速度。高G范围的加速度 传感器 用于测量机器或者汽车产生的加速度。   转动测量的是角速率的变化，这个模式不用于其它因为旋转的变化不会引起加速度的改变。例如，一个三轴传感器，X,Y轴平行于地球表面，Z轴垂直，这种情况下，Z轴测量是1g，X,Y轴为0g。旋转Z轴，X,Y轴不变，这种情况下，Z轴测量的还是1g。MEMS陀螺仪用于感知这种转动。因为某些终端产品需要知道转动信息。陀螺仪可以内置于惯性测量单元中。

    (转载) 加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是个常量，比如g，也可以是变量。加速度计有两种：一种是角加速度计，是由陀螺仪（角速度传感器）的改进的, 比如 VTI的CMR3000陀螺仪 。另一种就是线加速度计。 \ 加速度传感器的原理及技术       线加速度计 的原理是惯性原理，也就是力的平衡，A(加速度)=F(惯性力)/M(质量) 我们只需要测量F就可以了。怎么测量F？用电磁力去平衡这个力就可以了。就可以得到 F对应于电流的关系。只需要用实验去标定这个比例系数就行了。       多数加速度传感器是根据压电效应的原理来工作的。一般加速度传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。当然，还有很多其它方法来制作加速度传感器，比如压阻技术，电容效应，热气泡效应，光效应，但是其最基本的原理都是由于加速度产生某个介质产生变形，通过测量其变形量，并用相关电路转化成电压输出。每种技术都有各自的优势和问题。     压阻式加速度传感器由于在汽车工业中的广泛应用而发展最快，加速度传感器主要用于汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面。由于安全性越来越成为汽车制造商的卖点，这种附加系统也越来越多。压阻式加速度传感器在欧洲市场的速度最快，因为欧洲是许多安全气囊和汽车生产企业的所在地。      压电技术主要在工业上用来防止机器故障，使用这种传感器可以检测机器潜在的故障以达到自保护，及避免对工人产生意外伤害，这种传感器具有用户（尤其是质量行业的用户）所追求的可重复性、稳定性和自生性。但是在许多新的应用领域，很多用户尚无使用这类传感器的意识，销售商冒险进入这种尚待开发的市场会麻烦多多，因为终端用户对使用这种传感器而带来的问题和解决方法都认识不多。如果这些问题能够得到解决，将会促进压电传感器得到更快的发展。       电容传感器有望有一个强劲的增长，如VTI的 MEMS加速度传感器 . 来自欧洲和北美洲的汽车业和工业用户是这些产品的主要购买者。汽车行业使用电容式传感器主要用于安全系统、轮胎磨损监测、惯性刹车灯、前灯水准测量、安全带伸缩、自动门锁和安全气囊。对于设计人员来说，电容式传感器是非常有吸引力的，因为它无需接触待测物，所以不必挤进狭窄的空间中。       加速度传感器的应用     通过测量重力引起的加速度，可以计算出设备相对于水平面的倾斜角度。通过分析动态加速度，可以分析出设备移动的方式。但是刚开始的时候，你会发现光测量倾角和加速度好像不是很有用。但是，现在工程师们已经想出了很多方法获得更多有用的信息。     加速度传感器可以帮助你的机器人了解它现在所处的环境。是在爬山？还是在走下坡，摔倒了没有？或者对于飞行类的机器人来说，对于控制姿态也是至关重要的。一个好的程序员能够使用加速度传感器来回答所有上述问题。加速度传感器甚至可以用来分析发动机的振动，还可以测量牵引力产生的加速度。      IBM Thinkpad手提电脑里就内置了加速度传感器，能够动态地监测出笔记本在使用中的振动，并根据这些振动数据，系统会智能地选择关闭硬盘还是让其继续运行，以便最大程度地保护由于振动，比如颠簸的工作环境，或者不小心摔了电脑所造成的硬盘损害，最大程度地保护里面的数据。另外一个用处就是目前用的数码相机和摄像机里，也有加速度传感器，用来检测拍摄时候的手部的振动，并根据这些振动，自动调节相机的聚焦。      概括起来，加速度传感器可应用在：控制，手柄振动和摇晃，仪器仪表，汽车制动启动检测，地震检测，报警系统， 玩具， 结构物， 环境监视，工程测振，地质勘探，对铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析； 鼠标、高层建筑的结构动态特性，以及安全保卫振动侦察。       如何选用加速度传感器     模拟输出 vs 数字输出 这个是最先需要考虑的。这个取决于你系统中和加速度传感器之间的接口。一般模拟输出的电压和加速度是成比例的，比如2.5V对应0g的加速度，2.6V对应于0.5g的加速度。数字输出一般使用脉宽调制（PWM）信号。      如果你使用的微控制器只有数字输入，比如BASIC Stamp，那你就只能选择数字输出的加速度传感器了，但是问题是你必     须占用额外的一个时钟单元用来处理PWM信号，同时对处理器也是一个不小的负担。 如果你使用的微控制器有模拟输入口，比如PIC/AVR/OOPIC，你可以非常简单地使用模拟接口的加速度传感器，所需要的就是在程序里加入一句类似指令，而且处理此指令的速度只要几微秒。           测量轴数量 对于多数项目来说，两轴的加速度传感器已经能满足多数应用了。对于某些特殊的应用，比如UAV，ROV控制，三轴的加速度传感器可能会适合一点。      最大测量值 如果你只要测量机器人相对于地面的倾角，那一个±1.5g加速度传感器就足够了。但是如果你需要测量机器人的动态性能，±2g也应该足够了。要是你的机器人有突然启动或者停止的情况出现，那你需要一个±5g的传感器。      灵敏度 一般来说，越灵敏越好。越灵敏的传感器对一定范围内的加速度变化更敏感，输出电压的变化也越大，这样就比较容易测量，从而获得更精确的测量值。      灵敏度是压电加速度传感器应用时候要考虑的重要因素之一。它是传感器在正常工作的时候输入信号R与输出信号C的比值，有成线性的，也有非线性的。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。灵敏度自然是越高，但是实际上灵敏度越高测量范围就窄；相反，灵敏度低点就能获得比较宽的测量范围。所以在产品选择传感器的时候就要从需要出发，一味地使用高精度传感器往往就意味着更高的成本。      带宽 这里的带宽实际上指的是刷新率。也就是说每秒钟，传感器会产生多少次读数。对于一般只要测量倾角的应用，50HZ的带宽应该足够了，但是对于需要进行动态性能，比如振动，你会需要一个具有上百HZ带宽的传感器。     电阻/缓存机制 对于有些微控制器来说，要进行A/D转化，其连接的传感器阻值必须小于10k Ω。比如加速度传感器的阻值为32kΩ，在PIC和AVR控制板上无法正常工作，所以建议在购买传感器前，仔细阅读控制器手册，确保传感器能够正常工作。      抗疲劳性 它也是压电加速度传感器的重要因素。在有些应用中需要持续长时间使用传感器，这就要求内部部件能够支持长时间的监测。使用高强度、稳定性好的材料器件应该能够很好地解决这一问题。    稳定性 一些特殊场合中需要特定的传感器，一般的传感器会很快毁损。例如烤鸭的烤炉中，监测温度湿度的传感器就要经受住长期的油腻、高温、潮湿等。相信，压电加速度也会有类似的严峻的工作环境。这就要求很高的稳定性.