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MEMS在物联网中的应用

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异、功能强大、可以批量生产等传统机械传感器无法比拟的优点,在很多领域得到广泛的应用。MEMS对航空器的性能改善也值得一提。各种微泵、微阀、微镊子、微沟槽、微器皿和微流量计,都可以用MEMS技术制造。

MEMS在物联网中的应用

MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异、功能强大、可以批量生产等传统机械传感器无法比拟的优点,在很多领域得到广泛的应用。

1.信息业

信息技术的发展,对设备提出了更高的要求,功能更加强大的同时要求体积更小。从多媒体人机界面看,使用微型话筒的语音输入和使用微型摄像系统的图形输入,都有广阔市场。如今正在大力研制的微型智能机器人,更是控制系统的最高目标之一。用微型陀螺装在鼠标上以稳定其运动,把微机械及其控制电路集成的微器件,装于磁头上可使其在磁道上运行精度大大提高(<0.1μm),提高磁盘的磁道密度。

2.航空、航天业

由于卫星及其发射的高成本,早已提出小卫星、微小卫星、微卫星和纳米卫星等概念。在1995年的国际会议上,已有人提出研制全硅卫星,即整个卫星由硅太阳电池板、硅导航模块、硅通信模块等组合而成,这样可使整个卫星的重量缩小到以千克计算,大幅度降低卫星的成本,使较密集的分布式卫星系统成为现实。

MEMS对航空器的性能改善也值得一提。今后在飞机的要害部位都可装上各种SMART传感器包括力学、声学、气流等,及时提供信息和进行实时控制各种执行部件从而使飞行更加平稳,噪声大大地被抑制,并节省燃料。(www.xing528.com)

3.医疗生物技术

生物细胞的典型尺寸为1~10μm,生物大分子的厚度为纳米量级,长为微米量级。微加工技术制造的器件尺寸,在这个范围内,因而适合用于操作生物细胞和生物大分子。各种微泵、微阀、微镊子、微沟槽、微器皿和微流量计,都可以用MEMS技术制造。利用这种技术,可以在指甲盖大小的硅片上,制作出包含有10万种DNA片段的芯片,无疑对遗传学研究、疾病诊断、检测和治疗等具有极其重要的作用。美国斯坦福大学和美国Affymetrix公司制作的DNA芯片,是通过在玻璃上刻蚀出非常小的图案来检测DNA基因,该芯片已能够检测到6000多种DNA基因片段。

4.环境科学

利用MEMS制造的由化学传感器、生物传感器和数据处理系统组成的微型测量和分析设备,用来检测气体和液体的化学成分,检测核生物、化学物质及有毒物品。其优势在于体积小、价格低、功耗小、便于携带。

美国密歇根大学1998年发表了环境监测用无线微系统样机——μCluster。它由无线通信、微系统控制和传感器前端三个模块组成。该微系统未封装时体积为10cm3,当扫描速度较低时,功耗小于1mW,遥测半径为50m,压力测量范围为80~105kPa,精度为±13Pa。该系统已在美国海军使用。

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