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運動傳感器的發展新方向

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 15:11:54 來源:《麻省理工科技創業》

   現在的手機和其他多數移動設備都裝有追蹤地理位置的傳感器。移動設備中安裝的數字指南針、tuoluoyihejiasudujifenbuyugezhonggeyangdejiyuweizhidefuwuchengxuzhong,tongshiyeyingyongyuyixiekongzhiyidongshebeidexinfangshizhong,rutongguoweihuangheqingdandongzuokongzhishebei。現在,一種新的傳感器製造方法的出現將使這一技術的實施成本更廉價、設備更小巧。

  這一進步還將擴展運動傳感器的應用範圍,如在跑鞋和網球拍中也可置入傳感器,Baolab Microsystems公司的奈傑爾·德魯(Nigel Drew)表示。位於西班牙巴塞羅那的Baolab Microsystems公司開發了這一新技術。

  Baolab公司使用一種更加簡單的製造方法製造出了新型的數字指南針。明年,這一技術還將應用於GPS設備上。該公司還製造加速度計和陀螺儀原型設備,並計劃在一個芯片上聯合這三種類型的傳感器。

  數字指南針的傳統製造方法是互補金屬氧化物半導體(CMOS)製zhi造zao法fa。該gai法fa也ye是shi製zhi作zuo微wei芯xin片pian和he電dian控kong電dian路lu的de最zui普pu遍bian方fang法fa。但dan這zhe一yi方fang法fa製zhi造zao的de指zhi南nan針zhen包bao含han的de一yi些xie結jie構gou,如ru磁ci場chang集ji中zhong器qi,需xu要yao在zai芯xin片pian製zhi作zuo完wan成cheng後hou再zai添tian加jia上shang去qu,從cong而er增zeng加jia了le芯xin片pian的de複fu雜za性xing和he成cheng本ben。“基本的差異是我們製造的指南針完全是在標準的互補金屬氧化物半導體製造法之內完成的。

  這種新法能夠實現是因為指南針利用了洛倫茲力(theLorentzforce)現象。而大多數商業數字指南針利用的是另一種不同的現象——霍爾效應(theHallE ffect),通過使電流貫穿導體並測量因地球磁場產生的電壓上的變化使指南針工作。

  相(xiang)反(fan),洛(luo)倫(lun)茲(zi)力(li)是(shi)當(dang)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)導(dao)體(ti)材(cai)料(liao)時(shi),磁(ci)場(chang)產(chan)生(sheng)的(de)力(li)。一(yi)個(ge)移(yi)動(dong)設(she)備(bei)可(ke)將(jiang)洛(luo)倫(lun)茲(zi)力(li)施(shi)加(jia)在(zai)一(yi)個(ge)物(wu)體(ti)上(shang),通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)這(zhe)個(ge)物(wu)體(ti)的(de)位(wei)移(yi)決(jue)定(ding)地(di)球(qiu)磁(ci)場(chang)的(de)方(fang)位(wei)。

  Baolab公司製造的芯片是在一個傳統的矽芯片上蝕刻出一個納米級的微機電係統(MEMS)。在zai這zhe個ge納na米mi級ji微wei機ji電dian係xi統tong設she備bei中zhong有you一yi個ge由you彈dan性xing元yuan件jian懸xuan吊diao著zhe的de鋁lv片pian。當dang一yi個ge移yi動dong設she備bei驅qu使shi一yi束shu電dian流liu通tong過guo這zhe個ge鋁lv片pian時shi,存cun在zai的de任ren何he磁ci場chang都dou會hui產chan生sheng洛luo倫lun茲zi力li,作zuo用yong於yu鋁lv片pian上shang並bing影ying響xiang其qi共gong振zhen。位wei於yu鋁lv片pian兩liang側ce的de兩liang個ge金jin屬shu片pian會hui檢jian測ce到dao鋁lv片pian發fa生sheng的de變bian化hua。移yi動dong設she備bei通tong過guo測ce量liang兩liang個ge金jin屬shu片pian上shang產chan生sheng的de微wei小xiao的de電dian容rong變bian化hua,就jiu能neng夠gou在zai一yi個ge方fang向xiang上shang測ce量liang磁ci場chang。使shi用yong一yi組zu三san個ge這zhe樣yang的de傳chuan感gan器qi,移yi動dong設she備bei就jiu能neng夠gou確que定ding地di球qiu磁ci場chang的de方fang向xiang和he方fang位wei。

  “與yu傳chuan統tong傳chuan感gan器qi相xiang比bi,這zhe種zhong微wei機ji電dian係xi統tong和he互hu補bu金jin屬shu氧yang化hua物wu半ban導dao體ti相xiang結jie合he的de技ji術shu將jiang提ti高gao傳chuan感gan器qi的de敏min感gan度du,並bing縮suo小xiao傳chuan感gan器qi芯xin片pian的de體ti積ji,降jiang低di芯xin片pian的de成cheng本ben。”英國南安普頓大學納米組的納米電子學教授Hiroshi Mizuta說道。

  Baolab公司的每個納米微機電係統傳感器的長度都不足90微米。德魯表示將三種類型的傳感器集成在一個3毫米長的芯片上是可能實現的。

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