日立新型MEMS加速度計比商用MEMS加速度計靈敏度跟高，且功耗降低50％

據(jù)麥姆斯咨詢報道，日立最新開發(fā)的MEMS加速度計的靈敏度比目前汽車和智能手機(jī)中采用的商用MEMS加速度計的靈敏度要更高，并且功耗降低50％（圖1）。這款MEMS加速度計的噪聲密度為30 ng /√Hz，據(jù)說與應(yīng)用于航天航空、地震和資源勘探等高端領(lǐng)域的“大型”加速度傳感器具有相同的噪聲水平（圖2）。

圖1 MEMS加速度計和原型開發(fā)板

圖2 日立新型MEMS加速度計與傳統(tǒng)商用MEMS加速度計的噪聲密度比較

日立新型MEMS加速度計的功耗為20 mW，是傳統(tǒng)MEMS加速度計的一半。 如果將該MEMS加速度計應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施（如橋梁和建筑物）監(jiān)測、煤氣管道和水管監(jiān)測，以及用于石油和天然氣勘探，也可以降低傳感器使用成本。

減少空氣阻力

為了提高靈敏度，日立設(shè)計了新型傳感器的結(jié)構(gòu)。 一般MEMS加速度計通過彈簧所連接可動質(zhì)量塊的移動來檢測加速度。 具體而言，通過質(zhì)量塊的運動電極與固定電極之間的靜電電容變化來檢測加速度。但是，質(zhì)量塊在空氣中運動，以及運動電極在移動時撞擊到固定電極，都會產(chǎn)生噪聲，從而影響傳感器的性能。

為此，日立通過在質(zhì)量塊上制作貫通孔來降低空氣阻力（圖3），并且貫通孔的直徑在上層和下層之間是變化的。上層為電極部分，下層為重量較大的運動層。上述方法可將空氣阻力降低約50%或更低。

圖3 通過貫通孔降低空氣阻力（上層貫通孔的直徑為30μm，下層貫通孔的直徑為60μm）