厂商推出的mems惯性传感器产品有哪些?有什么特点?
惯性传感器有可能改善其系统性能或功能的应用还包括:平台稳定、工业机械运动控制、安全/监控设备和工业车辆导航等。
好的,MEMS惯性传感器是现代电子设备中的关键器件,广泛应用于智能手机、可穿戴设备、无人机、汽车、工业控制和导航系统等领域。以下是一些主要厂商推出的代表性MEMS惯性传感器产品及其主要特点(主要集中在主流的商业级和工业级产品,未列出极高端军用和宇航级):
主要厂商及其代表产品特点
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博世 (Bosch Sensortec)
- 代表产品系列: BMI 系列 (如 BMI160, BMI270, BMI323), BHI 系列 (如 BHI260AP - 带AI的智能惯性传感器模块), BMM150 (磁力计)
- 特点:
- 低功耗: 专注于超低功耗设计,非常适用于电池供电设备(可穿戴设备、IOT)。
- 高集成度: 提供单芯片集成的加速度计、陀螺仪、磁力计(IMU),或组合方案。
- 智能传感: 推出集成AI内核的传感器 (如 BHI260AP),可在传感器端进行机器学习推理计算,进一步降低系统功耗。
- 出色的噪声性能: 尤其是在新型号上持续改进噪声水平。
- 稳定性: 良好的零偏不稳定性(陀螺仪)和良好的长期稳定性。
- 广泛应用: 在消费电子(智能手机、TWS耳机、游戏手柄)、可穿戴、IOT市场占有率很高。
- 汽车级: 也有符合汽车标准的传感器,如用于电子稳定程序的惯性传感器。
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意法半导体 (STMicroelectronics - ST)
- 代表产品系列: LSM6 系列 (如 LSM6DSO, LSM6DSOX), LSM9DS1 (IMU), L3GD20 (陀螺仪), LIS2 系列 (加速度计如 LIS2DW12)
- 特点:
- 产品线最广: 拥有非常丰富且不断扩展的产品组合,覆盖从极低成本基础传感器到高性能模块。
- 嵌入式功能和算法: 部分高端IMU内置强大的可编程有限状态机或机器学习内核,可在传感器内部实现计步、活动识别、唤醒手势等算法,降低系统功耗。
- 高精度: 部分型号具有业界领先的低噪声、低零偏和高稳定性。
- 良好的温度稳定性: 优秀的温度补偿算法。
- 集成传感器融合中心: 部分产品可处理来自外部传感器的数据。
- 车规级: 提供广泛的车规级传感器 (AEC-Q100认证)。
- 供应链强大: 生产和供货能力非常稳定。
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亚德诺半导体 (Analog Devices - ADI)
- 代表产品系列: ADXL 系列 (如 ADXL345, ADXL355, ADXL367 加速度计), ADIS 系列 (如 ADIS16460, ADIS16495 IMU), ADXRS 系列 (陀螺仪)
- 特点:
- 高精度和稳定性: 在工业、医疗和高端消费应用领域,以提供高精度(低噪声、低零偏漂移、高稳定性)传感器著称。
- 宽温度范围和低噪声: 专为严苛环境设计的产品具有出色的温度稳定性(可达 -40℃ 至 +125℃)和非常低的噪声密度。
- 工业级可靠性: ADIS系列IMU模块提供开箱即用的工业级高性能,内置校准和补偿,接口简单。
- 汽车级: 提供全面的车规级惯性传感器解决方案。
- 抗冲击和抗振动: 设计考虑机械可靠性,尤其适合震动大的环境。
- 超低功耗可选: ADXL367等加速度计主打uA级功耗,适用于需要长期待机的设备。
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TDK InvenSense(已被TDK收购)
- 代表产品系列: ICM 系列 (如 ICM-20602, ICM-42688-P, ICM-42605), IAM系列 (如 IAM-20680HP), IIM系列
- 特点:
- 高性能集成: 提供高集成度的6轴(加速度计+陀螺仪)和9轴(加速度计+陀螺仪+磁力计)IMU,性能通常处于领先水平。
- 内置DMP: 非常著名的特点!其产品普遍内置强大的数字运动处理器,可在传感器内部高效运行复杂的传感器融合算法(如姿态估计 - 输出四元数)、手势识别、计步等,大幅减轻主处理器负担和系统功耗。
- 低功耗: 结合DMP实现低功耗运作。
- 消费与工业应用: 广泛应用于智能手机、无人机、AR/VR、工业设备等。
- 车规级: 也提供符合汽车标准的传感器方案。
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村田制作所 (Murata Electronics)
- 代表产品系列: SCC 系列 (如 SCC2230-E02)
- 特点:
- 专注于高可靠性模块: 特别是SCC系列,是将MEMS芯片和ASIC封装在一起的完整IMU模块。
- 优异的稳定性和温度性能: 在温度稳定性和长期稳定性方面表现突出。
- 低振动灵敏度: 针对工业振动环境进行了优化。
- 汽车级: 许多产品通过AEC-Q100认证,适用于ADAS、导航等汽车应用。
- 开箱即用的校准数据: 模块出厂时已包含详细的校准参数(标度因数、零偏、不对准等),简化用户集成。
- 小尺寸: 模块化设计通常在尺寸上也很有竞争力。
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应美盛 (Invensense - 现为 TDK InvenSense,上文已提,但其高性能IMU仍值得单独强调)
- 代表产品系列: IIM 系列、 IAM 系列高端型号 (如 IAM-20380HT)
- 特点 (侧重其高端/工业产品线):
- 极高精度: 专为要求苛刻的应用设计,如工业自动化、航空电子、机器人、平台稳定,提供极高的角度随机游走、零偏不稳定性等关键性能指标。
- 宽动态范围: 加速度计和陀螺仪都具备宽广的量程。
- 低振动整流误差: 在振动环境下性能稳定。
- 卓越的温度补偿: 在整个工作温度范围内保持精度。
- 三轴温度传感器: 内置用于更精确补偿。
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Qorvo (原 MEMSIC, 被 Qorvo 收购)
- 代表产品系列: MXC 系列 (如 MXC400xXC 加速度计), IMU 产品
- 特点:
- 热对流技术: 其加速度计采用独特的热对流MEMS技术,原理上完全无机械质量块,具有极强的抗冲击和抗振动能力(可达 50,000g+),在恶劣环境(如电动工具、工业自动化)中非常可靠。
- 零g失调稳定性: 极低的零点漂移和良好的长期稳定性。
- 集成度高: 也在向高集成度IMU发展。
- 宽温度范围: 性能在宽温范围内保持良好。
MEMS惯性传感器的普遍特点总结
- 小型化: MEMS工艺实现非常小的尺寸(几毫米见方)。
- 低成本: 批量生产能力使得成本远低于传统的机电式惯性传感器。
- 低功耗: 普遍优化功耗,特别是面向消费电子和IOT的产品。
- 高集成度: 单芯片集成多轴传感器(3轴加速度计、3轴陀螺仪,甚至3轴磁力计),形成6DOF(加速度计+陀螺仪)或9DOF(加速度计+陀螺仪+磁力计)IMU;更先进的产品集成算法处理器。
- 数字化输出: 普遍通过I²C/SPI等数字接口输出数据,易于与微控制器连接。
- 智能化: 越来越多的传感器内置FSM(有限状态机)、ML(机器学习)内核或DMP(数字运动处理器),能在传感器端完成数据处理和算法运行(如计步、活动识别、简单姿态估计)。
- 针对应用优化:
- 消费电子: 超小尺寸、超低功耗、低成本、足够的精度(手机旋转、计步)、嵌入式算法。
- 工业自动化/机器人: 高精度(低噪声、低漂移)、高稳定性、宽温度范围、抗振动。
- 汽车电子: 车规级认证(AEC-Q100)、高可靠性、特定功能(如ADAS安全相关)、特定性能要求。
- 无人机/导航: 中高精度IMU,良好的动态响应和温度性能,低延迟。
- 可穿戴: 超低功耗、小尺寸、嵌入式健康算法(步数、睡眠)。
- 不断进步的精度和稳定性: MEMS工艺、设计和补偿算法持续改进,性能不断提升。
选择哪种传感器取决于具体的应用需求
- 精度要求(噪声、零偏、稳定性、温度系数): 是高精度工业应用还是要求不高的消费应用?
- 功耗预算: 设备是电池供电还是线供电?
- 尺寸限制: 空间是否非常紧张?
- 成本: 预算限制是多少?
- 功能需求: 是否需要在传感器端运行特定算法?是否需要组合传感器(IMU)?
- 环境要求: 温度范围、冲击振动水平如何?是否需要车规认证?
- 接口: 需要什么样的数字接口?
以上列举的厂商及其产品代表了当前MEMS惯性传感器市场的主流和领先水平。在具体选型时,需要仔细查阅各大厂商最新的产品规格书和选型指南,以匹配应用需求。
Roessingh研发公司利用Xsens的ADI MEMS驱动的惯性传感器技术以前所未有的三维精度测量赛艇运动学
Roessingh研发公司利用Xsens的ADI MEMS驱动的惯性传感器技术以前所未有的三维精度测量赛艇运动学
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杨福林
2021-04-29 15:47:51
MEMS压力传感器相关基础及应用
外力的作用而导致变形的时候,经过机械量的弹性的变形,然后待电量转换之后再输出,因此,MEMS压力传感器的优越性有很多,尺寸很小,性价比很高。它主
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佚名
2021-03-11 14:53:42
换一换
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