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微机电系统及应用 应用 概述 微机电系统在汽车工业中的应用 微机电系统在通信中的应用 微机电系统在医学上的应用 微型泵的应用 微镜投影仪 微机电系统在军事上的应用 在汽车工业中的应用 在现代化的汽车中，为了提高汽车的安全性和各种性能，需要各种高效、高精度、高可靠性和低成本的电子和机械装置。一般的汽车平均使用40个传感器，而豪华型汽车所使用的传感器达到上百个。 事实表明：微机电传感器在汽车工业的发展中起着重要的作用，未来微机电技术的发展将使汽车的各个系统更加智能化、轻量化以及更加便宜可靠。 微机电传感器在汽车中的应用 智能型低污染发动机：包括进气流量控制，电子喷油控制，汽缸压力测量，汽缸压力测量，油/气比值测量，电子点火适时控制，排气成分分析，油门踏板位置测量等。 智能型活动底盘：包括车辆悬挂系统，减振系统，车轮偏向修正系统，方向盘角度测量，轮胎压力测量与控制，刹车油压测量与控制，底盘高度测量与控制等。 智能型安全与导航：包括辅助停车系统，防撞警告系统，雾中视觉辅助系统，速度测量，路面状况虚拟系统，陀螺仪，辅助刹车(ABS等)，车距测量，智能型安全气囊等。 压力传感器 自1958年首次出现硅结构的压力传感器，它已经成为目前技术最成熟的硅微机械器件。其价格已经从六十年代的1000美元下降到现在的几个美元。 用于汽车上的硅微传感器原理主要有两种：压阻式和电容式。其制造方法主要有两种：采用单晶硅的体硅微加工和采用多晶硅的表面硅微加工。 欧洲压力传感器供应商主要有Simens公司、Bosch公司等，美国主要为Motorola公司、Honeywell公司等。 硅压力传感器在汽车中的应用 发动机控制和传动系统。例如：流量绝对压力测量，气压测量，排气回流测量，燃料压力测量等。 悬挂/制动和牵引控制系统。例如：轮胎压力监测，主动悬挂液压测量。 驾驶与乘座环境控制系统。例如:座椅腰部支撑压力测量，空调控制压力传感器。 加速度传感器 在硅压力传感器研制成功之后，硅加速度传感器作为另一类硅微机械传感器大量进入市场。第一个硅微机械加速度传感器于1979年由Stanford大学发明。 如今已经出现了基于各种不同原理的加速度传感器，如：压电、压阻、电容、隧道、谐振等。目前，多晶硅表面微机械电容式和单晶硅体硅加速度传感器占领了汽车加速度传感器市场的大部分份额。每年的产量已经超过数百万只，使得其价格下降到10美元以下，例如AD公司一个月的产量就达到两百万只。 加速度传感器 硅加速度传感器主要应用在碰撞探测与气囊释放系统中。安全气囊传感器一般安装在汽车发生碰撞时受到挤压的部位，传感器根据碰撞的严重程度，适时使气囊作用。另一种传感器安置在非挤压的区域，这种传感器常称为安全传感器，它能够防止乘客无意磕碰(或摸弄)前部的传感器而使气囊作用。 除安全气囊外，加速度计还用于汽车的悬挂系统和防抱死制动系统。 加速度传感器 汽车用硅微加速度计主要有两种，压阻式加速度计和电容式加速度计 压阻式加速度计具有直流响应，输出阻抗很低，有很宽的工作温度范围(－50~＋150℃)，其缺点是输出信号中等以及比较复杂的温度灵敏系数和零点补偿。常用于汽车中的有源悬挂的控制，在这种控制中需要良好的低频特性。 电容式加速度传感器的特点是：温度灵敏系数低，信号拾取简单，运动零件少，工作可靠，灵敏度高，对磁场不敏感，很容易实现自检。其缺点是：频响范围和精度受到限制，校准困难。由于极小的寄生电容就会严重地影响其线性电路，因此信号处理电路的设计很困难。 微机电系统在通信中的应用 光开关 微型化技术可以制造非常小、高容量的光开光阵列。这些光开光可以使得信号通过光路从一条光纤耦合到另一条光纤而不需要将其变成电信号。目前的光纤传输速度已经超过电开关的最大能力，电开关的处理速度已经成为光纤通信系统中的瓶颈，光互联器的出现有可能解决这个问题。 光开关主要使用四种方法实现：机械方法（光纤弯曲）、平面波导（其中的加热器和帕尔帖器件改变折射率从而改变光路）、动反射镜、以及气泡型（气泡在交叉波导间反射光线）。 微机电系统在通信中的应用 无线通信中的应用 目前世界上许多国家的研究机构都在进行RF MEMS在手机和其它无线通信产品上的应用。已经有多种RF MEMS无源器件可以制作在硅或其它材料的基片上，某些元件的制作还与IC技术兼容。RF MEMS技术除了使器件尺寸变小，还弥补了传统方法的其他某些缺点。 例如，用 MEMS技术制作的悬臂梁式开关在闭合时是金属直接接触，关闭时绝缘物是空气或 SiO2、Si3N4，而且操作过程中没有漏电流，所以在绝缘性、插入损耗、线性方面远远胜过传统方法制作的开关。另外，悬浮式薄膜可变电容，因为其结构减小了衬底损耗，比