MEMS技术可以使传感器达到 中国工程院院士尤政：MEMS技术是传感器重要的发展方向和趋势

中国工程院院士尤政：MEMS技术是传感器重要的发展方向和趋势

近年来，美国等西方国家不断加强对中国半导体等高科技的技术封锁，为有效应对，在我国至关重要的十四五总体规划中，列举了一批关系国计民生的科技前沿领域攻关技术。

其中，微机电系统（MEMS）被作为重要特色工艺技术点名 ，这也在全国掀起了MEMS传感器特色园区建设的热潮，我国MEMS及传感器发展进入新的阶段。

本文是我国微纳米领域知名杂志《微纳电子与智能制造》对中国工程院院士、华中科技大学校长尤政 的访谈，尤政院士是中国MEMS领域专家中的专家，为中国传感器事业做了不少开拓性的工作。

文中主要讲述智能微系统与 MEMS 技术发展的重要历程和产业发展动态，主要的研究成果，技术发展的瓶颈和挑战，及其未来的发展趋势，并对技术和产业发展的产学研协同合作以及人才培养和评价等方面提出建议。

看看我国院士怎么评价中国的传感器产业。

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专家档案

尤政 ，中国工程院院士，华中科技大学校长，中国仪器仪表学会第九届理事长，中国微米纳米技术学会理事长，主要研究方向为微米纳米技术、智能微系统技术及其应用。先后荣获国家技术发明奖二等奖3项、国家科技进步二等奖2项与国家级奖励不重复的省部级科技奖励15项，授权国家发明专利90余项，发表SCI/EI论文400余篇，出版专著2部，译著2部。

《微纳电子与智能制造》：您多年从事智能微系统与 MEMS 技术的基础和应用研究 ，请跟大家分享一下您的研究成果和研究过程中的故事和体验。

尤政院士 ：我们团队是国内最早的从事智能微系统 、MEMS 方面研究的团队之一 ，在前沿科学问题、关键核心技术以及工程实践方面都取得了一些创新成果。

（1）MEMS传感器及微系统

创建了可扩展的高端 MEMS 器件加工平台 ，解决了系列高端 MEMS 器件加工的难题，“面向典型器件的体硅 MEMS 加工平台及其应用”于 2019 年获高 等学校科学研究优秀成果奖技术发明奖一等奖。

完成了 MEMS 继电器、RF MEMS 开关 ，用于环境感知的 MEMS 智能感知微系统 ，恶劣环境下的 MEMS 高温无线传感微系统 ，MEMS 扫描镜及目标探测微系统，微型 MEMS 储能器件及能源微系统等。

其中超高过载自供电 MEMS 传感器及集成微系统在国内首次通过实测验证，填补国内空白 ，相关技术被国内多家重点单位应用并产业化，“基于微纳米技术的新型超级电容器及其实现”获得国家技术发明二等奖。

（2）空间微系统及微纳航天器

提出高精度姿态/轨道测量新方法并研制了MEMS磁敏感器、MIMU 惯性微系统、MEMS太阳敏感器 、纳\皮型星敏感器等空间微系统 ，相关成果填补了多项国内空白，已在探月工程、高分专项等国家重大工程以及国内外百余颗型号卫星中得到应用推广 ，并实现了出口欧、美、日等国。

在我国率先开展了微纳航天器的技术创新与工程实践 ，首次将三轴稳定方式用于 25 kg 以下的微小卫星，成功研制并运行了国内第一颗纳型卫星 NS-1 卫星，也是当时世界上在轨飞行的最小“轮控三轴稳定卫星”（2004 年）。

2015 年研制并发射了 NS-2（10 公斤量级）MEMS 技术试验卫星 ，成功开展了基于 MEMS 的空间微型化器组件试验研究。NS-2 卫星的有效载荷包括纳型星敏感器 、低功耗 MEMS 太阳敏感器 、硅基 MEMS 陀螺 、MEMS 石英音叉陀螺 、MEMS 磁强计 、北斗- II/ GPS 接收机等自主研发的 MEMS 器件及微系统。

同时还成功研制并发射皮型 ZJ-1（100 克量级）MEMS 技术试验卫星，采用单板集成的综合电子系统，搭载试验商用微型 CMOS 相机，MEMS 磁强计、新型商用电子元器件。

“先进空间光学敏感器技术”2012 年获 国家技术发明二等奖“，先进 MEMS 卫星设计制造关 键技术及应用”2019年获国家技术发明二等奖。

（3）生物检测微系统方面

围绕细胞分选检测、生物分子检测、人工听觉微系统等方向，突破了高通量细胞图形化、片上细胞聚焦分选、耳蜗内声电混合刺激、高时空分辨率相位差 分检测等一批具有自主知识产权的关键技术 ，取得了一批原创性成果 ，研制了具有世界一流水平的高通量原位细胞多模式检测系统、流式细胞仪、系列流 式细胞检测芯片等检测仪器 ，打破了相关领域国际 厂商的技术封锁和垄断。

总之 ，面向国家安全和医疗健康领域的重大需求，经过多年持续的努力，我们取得一系列具有国际先进水平的科研成果，部分技术处于国际领先地位， 其中多项核心技术尚属国际首创 。

《微纳电子与智能制造》：传感器技术与计算机技术、通信技术作为现代信息技术的三大支柱，也是计算机技术与通信技术的基础 ，核心传感器的元器件更是工业基石 ，请您简要介绍一下近些年智能传感器与 MEMS 技术研究和发展的重要历程及产业发展动态。

尤政院士：简单来说 ，传感器的重要性体现在：它是信息获取的源头 、物理世界与数字世界的接口。 传感器可以把环境中的物理、化学量等被测信息转化为电信号 ，而 MEMS 技术则可将传感器中机械结构与电路系统通过规模化制造工艺集成在芯 片上 ，因而 MEMS 技术是传感器的使能技术 。

在 “MEMS”一词出现之前 ，深硅刻蚀、谐振器、电容检测等 MEMS 技术就早已应用于微传感器中；随着 20 世纪 90 年代以来的 MEMS 技术快速发展期 ，基于 MEMS 技术的各种微传感器大发异彩 ，已经成为传感器技术领域的重要发展方向与发展趋势。

进入新世纪 ，特别是近 10 年以来 ，微电子 、MEMS、光电子技术的不断突破 ，人工智能 、无线通讯等科技的兴起 ，智能微系统技术又成为了智能传感器的关键核 心技术 ，推动传感器在社会生产生活中发挥越来越重要的作用。

从技术发展的角度来讲 ，早期的智能传感器大都是指传统传感器加入处理器 ，带有数据处理功能的传感器 ；发展到现在，随着 MEMS 技术、通讯技术、 计算机技术，特别是微系统技术、人工智能等前沿技 术的交叉融合，基于微系统技术的智能传感器，不仅具有传感、处理、通讯等功能，还能实现自供电、自组网、自校准、自学习等智能化的功能、性能 。

基于微系统技术的智能传感器将在各个领域发挥重要作用 ，除了航空航天、高端装备等事关国防安全、重大工程的国家战略领域之外，在医疗健康、汽车 电子、消费电子、物联网等事关社会经济发展及民生领域等也都离不开智能传感器。

《微纳电子与智能制造》：目前中国智能微系统与 MEMS 产业的发展中 ，核心关键的传感元器件的发展还存在发展瓶颈，然而机会与挑战并存，请您介绍一下中国在该领域的发展面临怎样的瓶颈和挑战，有哪些发展机遇，该如何进行突破？

尤政院士：传感器作为“工业基石”，是各类产业赖以生存和发展的基础，作为“性能关键”，将直接决定重大装备和整机产品的性能、质量，那么基于微系 统技术与 MEMS 技术的智能传感器也必将成为构筑未来智能社会基础设施、工业基础支撑体系、各类装备产品的关键 。

然而由于我国目前微系统与智能传感器领域的核心关键技术发展滞后 ，中高端传感器受制于人 ，已经成为“卡脖子”障碍。

我国自主生产的传感器已完全可以满足低端市场的需求 ，然而在中高端市场上，超过60%的市场份额被国外爱默生、 西门子、博世、意法半导体、霍尼韦尔等外国巨头占据 ，特别是高端产品几乎全靠进口，80%的传感器芯片依赖国外。

目前，我国主要面临以下挑战与瓶颈问题：

（1）在研究主体方面，国内主要集中在高等院校与研究所，而国外还包括众多有实力的公司和企业；

（2）在研发投入方面，国内微系统与智能传感器制造的专门设施较少，研发投入也较少，而国外基本都具备比较完善的开放生产线（平台），同时投入大量研发经费；

（3）在传感器芯片方面，由于工艺成熟度与传感器专用试验设施的不足，国内差距明显，特别是中高端芯片；

（4）在制造与集成工艺方面，尚无微系统制造与集成的国产化关键设备，与国外仍有较大差距；

（5）在产业化方面，国外多家公司已具备批生产能力，而国内总体处于集成、封装及工程化的初级阶段。

至于对策 ，除了针对上述差距与问题落实有针对性的措施之外 ，还要围绕智能微系统这一颠覆性关键技术 ，把握技术发展趋势 ，抢占未来技术制高点，催生大批升级换代甚至变革行业的新产品，为相关传统产业跨越式发展提供新机遇。

在设计、制造、 测试等共性基础技术方面进行重点发力，在感知、处理、通讯、执行、供能等重要关键技术方面进行重点突破 ，同时在感知智能微系统、空间智能微系统、生化分析微系统、新概念智能微系统等前沿方向布局 示范。

《微纳电子与智能制造》：智能微系统与 MEMS 技术的发展需要政策支持、技术创新、成果转化、应用创新等产业链上下游的协同合作 ，请问您对其发 展中产学研用的合作模式有哪些建议?

尤政院士：一方面，学科深度交叉融合的特点决定了智能微系统与 MEMS 技术的人才门槛、资金门槛、技术门槛均较高 ；另一方面产业环节多 ，细分技 术谱系广 ，导致智能微系统的投资回报周期比较长。

因此 ，只有打通技术、机构、资金之间的条框与分割 ，整合重组各类创新要素 ，推动机制创新、模式 创新和管理创新，加强复合型人才培养，才能应对上述挑战。

统筹各项创新要素及科技计划。 形成智能微系 统领域的高校-研究所-企业-政府的互动机制，推进 学术-技术-产品-用户-金融等产业创新链、产业链、 资金链的生态建设 ，充分统筹国家、地方、机构等各级科技规划 ，发挥相关战略规划管理机构与各级专 家咨询委员会的智力及影响力作用 ，支撑智能微系统领域的科学发展。

支持打造产业共性技术平台。 针对智能微系统 技术体系中产业相关性强的共性关键技术，如设计、 制造、测试等，支持平台性研发机构建设，开展共性 基础理论、关键核心技术、共性软硬件产品及其创新 研发工作，推进智能微系统技术生态可持续发展。

推动智能微系统技术的产品示范应用。 提升智能微系统技术解决方案的供给能力 ，推进感知智能 微系统等目前的典型智能微系统技术在航空航天、 高端装备、能源交通、工农业生产等关键领域发挥积极作用；加快智能微系统技术在医疗健康 、汽车电 子、消费终端、物联网+等领域的规模应用；探索新概 念智能微系统技术的颠覆性应用 ，为未来社会生活 方式的发展变革提供技术储备。

加大复合创新型人才培养力度。 设立智能微系统相关的跨学科门类培养机制，扩大相关本科生、研究生招生规模；加强智能微系统的职业教育与工程教育；加强教学、科研与产业的融合，培养多领域、多学科交叉的复合型人才；通过多种机制和特支政策支持，吸引国内外智能微系统领域的高层次人才；改革评价机制，加强扶持力度，使得青年科技人员能够长期、稳定开展研究。

《微纳电子与智能制造》：请您预判一下未来几年国内外智能微系统与 MEMS 技术的重要发展趋势。

尤政院士：准确的技术预测有点儿难度，就好比我们在几年以前智能手机刚出现的时候 ，来预测现今智能手机在生活中的地位与作用。不过一些发展 趋势还是已有呈现的，前面已经提到过一些，这里再谈一下。

智能微系统技术已经呈现出很强的学科独立特征和系统层次上的内在特性 ，从理论、设计、制造到集成、封装、测试、应用开发都形成了独特的理论和方法体系的雏型；由于智能微系统涉及的学科和技术门类众多，交叉融合性极强，还处于学科体系发展的初级阶段 ，一些重要的共性基础问题与关键核心技术需要突破。

（1）架构与设计方法： 跨尺度、多层级、全能域的建模方法与模拟仿真手段 ，基于多学科优化思想的 设计理论、方法、工具，如：智能微系统 EDA 工具等， 均是设计方面的重要技术趋势 ，通过逐步建立智能 微系统设计的 IP 数据库 ，来实现智能微系统的数字 化敏捷开发。

（2）先进制造与集成技术： 探索智能微系统中微 纳尺度的力学、流体力学、传热学、电磁兼容等基础 理论，明晰微尺度效应与宏观、介观效应的区别与联 系；突破三维集成 、异质/异构集成 、芯粒集成 ，以及 面向场景的订制化集成等关键技术；解决材料、结构 与器件、芯片、互连、接口等微系统部/组件在应用环 境下的热匹配、热隔离、热传导、电隔离、电连接、电 磁兼容等集成技术难题；形成满足智能微系统快速、 灵活需求的先进制造技术体系。

（3）测试技术与标准化： 由于智能微系统的特征 尺度在微米纳米量级 ，系统组成复杂 ，功能种类繁多，传统测试分析手段面临很多挑战。因此，发展涵盖机理-材料-工艺-器件-模块-微系统等多个层面 ， 以及力-热-电-磁-光-生-化等多参量 ，且与设计 、制 造、集成、封装等环节紧密结合的测试理论、方法及 手段至关重要。

此外 ，深入理解智能微系统中模块 化功能单元、加工工艺以及材料之间的相互影响，并进行概念、术语、接口的标准化 ，加快技术体系与测 试体系的规范化 ，是智能微系统的重要发展趋势与必由之路。

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来源： 《微纳电子与智能制造》2020年第4期、传感器专家网（由动感传感整理）

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与日俱进的传感器技术，ADI让MEMS不可或缺

据麦姆斯咨询报道，2019年12月12日，Analog Devices, Inc.（ADI）中国25周年媒体技术日活动隆重举行，全国数十家电子和半导体行业知名媒体齐聚鹏城，共同聆听ADI的发展之声——敢想敢为，携手超越一切可能！本次活动中，ADI亚太区微机电（MEMS）产品线总监赵延辉发表了题为“不可或缺的ADI MEMS”的主题演讲。

物联网的快速发展给各种MEMS和传感器带来了新机遇，例如智能家居、可穿戴设备、智慧工业、智慧医疗、智慧交通等。在赵延辉看来，在MEMS产业漫漫发展历程中，ADI多次以创新的里程碑式产品彰显了自身的技术实力。如今，MEMS无处不在，每个人每天都会接触到很多MEMS产品，例如智能手机利用MEMS加速度计实现转屏功能，汽车利用MEMS加速度计和陀螺仪实现惯性导航功能。随后，他从高精度位置服务、智能制造与地震检测等最近的三大热点新闻领域分别进行了详细说明。

ADI亚太区微机电（MEMS）产品线总监赵延辉

高精度位置服务

首先，赵延辉给出近期热点新闻：中国移动近日投资超3.36亿元采购4400套高精度卫星定位基准站，加紧部署物联网。中国移动大规模采购高精度卫星定位基站就说明了通信运营商进军精准位置服务已经进入了实施阶段。由此，他引出高精度位置服务的十大应用场景：自动驾驶、手机定位、车辆监管、精准农业、城市停车、测量测绘、机场站坪、桥梁监测、港口装卸、边坡监测。

高精度位置服务特别是在自动驾驶领域需要使导航系统达到极高的精度水平，而惯性测量单元（IMU）无疑是保障自动驾驶的最后一道屏障！因为，不论是摄像头、毫米波雷达、激光雷达，还是卫星导航定位，都会受到外部环境的影响。例如摄像头会受到雨雪雾霾等恶劣天气的影响，卫星导航定位在隧道、地下停车场等场景下丢失信号……但是，基于IMU的惯性导航能够完全不受外界环境的影响地为自动驾驶系统提供连续的、高精度、高可靠的车辆位置、方向、速度等多种维度的信息，保障车辆的安全行驶。

惯性导航：定位安全的最后一道屏障

此外，相比卫星导航定位，IMU还能够提供更快的数据输出速率（ODR）。通常，卫星导航定位是每秒更新一次位置信息，即便在一些高端应用领域，ODR最多也只能达到每秒几百次，远远达不到连续导航的水平——ODR需要达到每秒几千次。尤其是在车速较快时，卫星导航定位就会有响应滞后的问题。而IMU则完全没有这些问题，其能够轻松地做到连续定位。当然，IMU也存在一些问题，单独依靠IMU进行导航定位的偏差会随着时间积累而逐渐增大。这就需要用户根据应用场景需求，选择合适精度的IMU。

ADI的MEMS惯性测量单元 (IMU) 传感器以多轴方式组合陀螺仪、加速度计、磁力计和压力传感器。IMU即便是在极为复杂的应用和动态环境下，ADI的技术也能可靠地检测并处理多个自由度（DoF）。这些即插即用型解决方案包括完整的出厂校准、嵌入式补偿和传感器处理以及简单的可编程接口。

ADI IMU技术路线

虽然，目前在高精度定位导航领域，除了MEMS惯性导航之外，还有采用光纤组件和激光组件的惯性导航方案，但是相比之下，MEMS惯性导航具有体积更小、价格更低、测量范围更大、使用更方便的优点，适合汽车ADAS和自动驾驶应用。

现在，ADI的IMU应用非常广泛，从传统的工业控制到新兴的自动驾驶。自从2007年ADI推出了首款IMU产品以来，经过十多年的创新发展，其IMU产品在性能持续提升的同时，尺寸也越来越小。今年11月，ADI还推出了最新量产的IMU产品——ADIS1650x系列。ADIS1650x注重工业“运动物联网”的需求及其对精准地理定位的需求。该系列IMU的性能令系统能精确地表征运动，不受湍流、振动、风、温度和其他环境干扰，从而实现更精准的导航和引导和/或仪器稳定度。

ADIS16505系统框图及功能

ADIS1650x系列IMU采用标准表贴组件，在最小尺寸内提供卓越的性能改善，并针对多种应用场景（如导航、稳定和仪器仪表、无人和自动驾驶车辆、智能农业和建筑机械、工厂/工业自动化、机器人、虚拟/增强现实等），实现了业界领先的MEMS技术与信号调理技术的完美结合，可提供优化的动态性能。

从内部结构来看，ADIS1650x系列IMU与之前产品并没有什么区别，都有传感器芯片（加速度计和陀螺仪）、信号调理，以及温度补偿/校准等处理。虽然ADIS1650x体积减小很多，但依然采用了差分结构，实现了非常好的振动抑制特性。赵延辉表示：“ADIS1650x系列IMU与友商的高精度产品相比，拥有5倍宽的动态范围，用以适应极端情况；2倍宽的带宽，用以捕捉急速变化；10倍以上的振动抑制特性改良；10倍以上的低噪声加速度传感器改良。”

ADIS1650x与友商产品对比

新制造——智能制造

人民日报点评“新制造”

2019年5月，人民日报发表了“新制造，让生产更加智能化”的时评文章。新制造作为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力，正在中国大地掀起创新热潮。在智能化工业生产中，传感器让冰冷的机器跟我们“对话”，例如振动分析和诊断、润滑分析、红外热成像、超声波测试……

通过传感器与机器“对话”

赵延辉表示，现阶段，工业设备普遍实现了数字化和互联互通，“工业4.0”得以实现，且正在助力生产工具变革。使用IIoT（工业物联网）监测机器的健康状态有助于实现预测性维护，让行业人员能够预测故障，从而大幅节省运营成本。在可测物理量中，振动频谱测量能够针对旋转机器中的问题的根源提供最多信息，已被可靠地应用于各种工业应用中的最关键设备。

基于条件状态的维护/监测

振动测量可以利用加速度计来实现，业界通常采用两种类型：（1）压电式（PZT），（2）MEMS，但后者更具优势——不仅可以在低频率下提供更好的直流响应，而且耐冲击、体积小巧、成本低。“只有低噪声、高带宽加速度计（例如ADXL100x系列产品），才能很好地测量与首个故障信号相对应的频谱线，使其能够在大量应用中捕捉振动特征，更好地完成预测性维护。”赵延辉强调说。

机器状态监控：MEMS加速度计 vs. 传统PZT压电传感器

MEMS加速度计与传统PZT压电传感器对过载的响应

ADXL100x系列MEMS加速度计可实现高分辨率振动测量，适用于工业条件监测应用。这些加速度计的满量程范围为±100g（ADXL1001）、±50g（ADXL1002）和±500g（ADXL1004），在较宽的频率范围内具有25μg/√Hz至125μg/√Hz的超低噪声密度。ADXL100x系列具有稳定和可重复的灵敏度，不受高达10000g外部冲击的影响。此外，这些加速度计具有集成的全静电自检（ST）功能和超范围（OR）指示特性，采用3.3V至5.25V单电源供电，功耗低，还有助于无线传感产品的设计。

ADXL100x系列加速度计性能指标

以滚珠轴承故障监测为例，每次滚珠碰触到开裂处或者触碰到内环或外环的缺陷位置，就会发生撞击，引起振动，甚至导致旋转轴轻微移位。撞击发生的频率由转动速度，以及滚珠的数量和直径决定。一旦滚珠轴承的故障出现，前面提到的撞击有时候会产生可以听见的声音，即冲击波，表现为低能量谱分量和相对较高的频率，通常大于5kHz，而且总是远远超过基本的旋转频率。因此，只有低噪声、高带宽加速度计才能测量与首个故障信号相对应的频谱线。

检测轴承中的早期故障需要宽带宽、低噪声传感器

尽管诸如ADXL100x系列MEMS加速度计具有宽带宽和低噪声特点。但是，它们采用单轴测量，需要配备相关的处理电子设备。为了简化设计，ADI越来越多提供从元器件到完整功能模块产品。例如ADI提供了一套完整的解决方案，采用ADcmXL3021型号实施三轴测量。这款3.3 V电源电压产品包括3个基于ADXL1002的测量链、1个温度传感器、1个处理器和1个FIFO（先入先出）。上述所有元器件封装在一个铝壳（23.7mm x 26.7mm x 12mm）模组内，可以即时安装在旋转机器上。该产品的全尺寸为±50g，具有仅25μg/√Hz的极低噪声水平和10kHz带宽，这些特点使其能够在大量应用中捕捉振动特征。

信号处理模块不仅包括一个具有32个系数的可配置FIR（有限冲击响应）滤波器，还包括一个每轴2048个节点的FFT（快速傅里叶变换）函数，用于对振动进行频谱分析。再将用这种方法计算得出的频谱的每个频率级别与可配置的报警阈值（每轴6个）进行对比。如果频谱组件过于密集，就会生成警报。该产品还可以通过SPI（串行外设接口）与主机处理器进行交互，提供访问内部寄存器以及一组用户可配置的函数的权限，包括先进的数学函数，例如计算平均值、标准偏差、最大值、波峰因素和峰度（四阶动力矩，支持测量振动的锐度）。利用这些机器健康状况的深入见解，可以提高生产力和效率，最大限度地延长正常运行时间，加速实现智能制造。

ADI深厚的系统专业知识可优化系统产品，改善TTM

地震预警

2019年6月17日22时55分，距成都240公里，距西昌260多公里外，四川省宜宾市长宁县双河镇发生6级地震，震源深度16千米，川渝多地有震感。这次地震一个引人注目的事件是地震预警系统的使用，借用这个系统，距震中34公里的宜宾市，提前10秒获得预警，距震中240公里的成都市，提前61秒获得预警。

地震预警画面

地震波按传播方式分为三种类型：纵波（P波）、横波（S波）、面波（L波）。P波是推进波，地壳中传播速度为5.5~7千米/秒，最先到达震中，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。S波是剪切波：在地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。L波，是由P波与S波在地表相遇后激发产生的混合波，其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。

由于P波传播速度比S波快，且网络通信速度（300000千米/秒）远快于S波，因此可以先监测P波，然后利用网络通信将地震预警发布出去，从而让人们在S波达到前做好应急响应。例如在震中即时监测到P波，理论上距震中100千米的地方可以在S波到达前约25秒收到地震预警。

地震预警原理

随着监测手段不断升级，国内地震自动速报平均用时从2017年的3分钟缩短到2分钟，正式测报平均用时从2017年的15分钟缩短到10分钟。在江苏，地震速报时间甚至缩至1分钟。“究其原因是由于MEMS加速度计在地震振动监控中获得广泛应用——高密度辅助地震监测，而这种加速度计最重要的两个特性‘低噪声’和‘低功耗’一个也不能少，如何对这两个互补的特性进行综合考量，ADXL354和ADXL355便是ADI提供的答案，而ADXL362则可以更突出低功耗的特性。”赵延辉解释说。

利用MEMS加速度计进行高密度辅助地震监测

ADXL354和ADXL355属于低噪声密度、0g低失调漂移、低功耗、3轴MEMS加速度计，在温度范围内提供业界领先的噪声、失调漂移和长期稳定性，可实现校准工作量极小和极低功耗的精密应用。因此，它们能以极低的噪声执行高分辨率地震监测：25µ/Hz低噪声密度，而功耗不足200µA。此外，密封封装还可确保最终产品出厂很久以后还能符合可重复性与稳定性规范。

ADXL354和ADXL355性能规格

在地震多发地区，需要监测地震发生时的震级，如果达到5级或5级以上地震，即要对某些潜在危险进行及时处理，比如及时关断家用燃气防止其由于强震而造成泄露，进而引起中毒或爆炸。由于地震何时发生是没有办法预测的，所以需要24小时监测，而燃气表都是通过电池供电的，且要求其工作时间要达到1年甚至是10年以上，这样对监测地震的MEMS加速度计功耗提出了极高的要求。ADXL362在监测是否有振动发生时的功耗仅为270nA，受振动唤醒后，连续高速采集数据再分析振动波形时的功耗仅为3uA左右，在400Hz输出数据速率条件下。这也是燃气表客户选择ADXL362做类似应用的原因。

地震监测应用扩展

与使用功率占空比来实现低功耗的MEMS加速度计不同，ADXL362没有通过欠采样混叠输入信号；它采用全数据速率对传感器的整个带宽进行采样。除了超低功耗以外，ADXL362还具有许多特性来实现真正的系统级节能。该器件包含了一个深度多模式输出FIFO、一个内置微功耗温度传感器和几个运动检测模式，其中包括可调阙值的睡眠和唤醒工作模式，在该模式下测量速率为6Hz（大约值）时功耗低至270nA。

小结

ADI从1987年开始投入MEMS传感器的研发，也是业界最早从事MEMS研发的公司。1991年，ADI发布了业界第一颗高g值MEMS加速度计，聚焦汽车安全气囊碰撞监测应用，引领了几乎十年的MEMS传感器研究方向……历经了30余载的经验积淀，ADI用一个又一个“业界首款”成就了当今MEMS行业的领头羊，见证了MEMS产业的最好时代！

与日俱进的ADI MEMS传感器技术

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