MEMS麥克風與大氣壓力傳感器結合,可檢測玻璃破碎的相應頻率

智能家居、智慧樓宇、智能照明、智慧城市這些熱詞中的“智能”、”智慧”究竟描述的是怎樣一番景象？不妨先來看看當代應用于智慧樓宇、智能家居的報警系統(tǒng)。

早些年針對玻璃破碎的報警系統(tǒng)，常見解決方案是在窗戶玻璃上貼個用于檢測震動的傳感器。但這么做既影響美觀，在樓宇窗戶很多時還會造成成本的急劇提升。還有一些解決方案則采用麥克風來檢測玻璃破碎的相應頻率，這類方案的問題在于較高的誤報率，且對麥克風的可靠性、信噪比、動態(tài)范圍都提出了很高的要求。

不過，英飛凌想到了另一個思路，就是將MEMS麥克風與大氣壓力傳感器結合。其中麥克風用于檢測玻璃碎裂的聲響，而大氣壓力傳感器能夠獲取物理沖擊信號：即在房間的窗戶/門被破壞時，捕捉壓力信號模式的變化。這兩者做融合，實現(xiàn)更為可靠的效果。

英飛凌電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部總裁Andreas Urschitz表示：“將現(xiàn)實世界和數(shù)字世界連接起來，其中需要克服的障礙就在于，你需要在各處都布局好傳感器。英飛凌以半導體的形式，為技術賦予人的五官感知?！彼杂w凌的傳感器產(chǎn)品組合中，包括了智能感知（大氣壓力傳感器）、智能耳朵（MEMS麥克風）、智能鼻子（CO2傳感器）、智能眼睛（3D ToF傳感器、雷達技術）等廣泛的分類。

MEMS麥克風

為了實現(xiàn)智能音箱、智能家居等場景，除了多麥克風陣列技術以外，針對MEMS麥克風信噪比的提升也非常重要。在英飛凌MEMS麥克風產(chǎn)品的技術演進中，從2010年較低成本但聲學性能較差的單backplate，發(fā)展到2014年顯著提升了聲學性能——信噪比提升至70dB但防塵性能較差的雙backplate，及今年最高75dB，而且還達到IP57防水防塵級別的密封雙薄膜（sealed dual membrane）設計。

這種密封結構設計，一方面實現(xiàn)了防水防塵，另一方面則提升了信噪比，也就提升了聲音信號的獲取能力。前文中提到應用于報警系統(tǒng)的麥克風傳感器（IM69D130），信噪比就達到了69dB，另外有130dB的SPL（聲壓級）——即最高可以聽到130dB的信號。如此一來，麥克風無論離玻璃爆破音源很近還是很遠，都能夠將玻璃碎裂的聲音記錄下來。

壓力傳感器

英飛凌報警系統(tǒng)中所用的電容式大氣壓力傳感器DPS310能夠偵測到5cm的高度差（±0.004hPa），所以運動期間，如跑樓梯這樣的動作，傳感器也能判斷每一級樓梯的落差——這也是它能夠通過微小氣壓差別，去偵測玻璃爆破的原因。

其特性還包括了足夠小的尺寸，DPS310這顆壓力傳感器的三圍2x2.5x1.0mm；低功耗，壓力測量時峰值電流345μA，待機電流0.5/1.0μA；外加防塵放水、溫度穩(wěn)定性高等特點。

這種壓力傳感器的應用范圍也因此可以很廣，包括用于智能家居、氣象站、可穿戴設備的運動追蹤，甚至還有室內(nèi)室外的導航、氣流測量、預測性維護。

CO2傳感器

這是一種典型應用于空氣質(zhì)量監(jiān)測的傳感器，英飛凌的CO2傳感器是基于光聲效應的光聲譜技術。紅外光經(jīng)過特定光柵，輸出特定波長λ=4.2μm的光波，可被CO2氣體分子吸收。在密閉腔內(nèi)光被吸收引起熱效應和壓力改變。后端再藉由麥克風檢測壓力變化值，實現(xiàn)CO2濃度及濃度變化的檢測。

英飛凌XENSIV PAS CO2傳感器模塊，上方封裝起來的就是感應腔。里面主要包括兩部分，分別是發(fā)出紅外光的部分，包括了過濾4.2μm波長的光學filter以及一個MEMS heater；探測器部分就是前文提到的MEMS麥克風。

ToF傳感器與雷達

ToF和雷達，是英飛凌“智能視覺”或者說“智能眼睛”的表達方式。英飛凌通過與pmd合作的方式，共同推出REAL3 ToF傳感器解決方案，用于相對近距離的場景3D感知、成像。這種技術在手機、掃地機器人、智能家居、智能安防、現(xiàn)實增強設備等領域都有應用。

而雷達則是英飛凌將車載領域相對成熟的硬件和方案，應用到消費類、工業(yè)類應用中的產(chǎn)品。其特色能力在于感應微動作（micro movement），比如室內(nèi)有人時，這種60GHz雷達能夠感知呼吸、心跳這些亞毫米級別的動作，正成為傳感領域冉冉升起的明星產(chǎn)品！

憑借這些豐富的傳感器產(chǎn)品，英飛凌正在聚焦各種智能應用場景，包括智能家居、智能照明、智能樓宇等等。一起攜手創(chuàng)新，2020英飛凌電源與傳感系統(tǒng)云端大會正在來襲，體會極致功率與傳感技術的魅力、體驗英飛凌合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢，盡在其中——
責任編輯：tzh