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高端MEMS助力位置服務(wù)、智能制造、地震預(yù)警

作者:王瑩 時間:2020-02-06 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

3 地震預(yù)警需要高性能、低功耗

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/202002/409658.htm

3.1 地震預(yù)警的原理

這幾年我國非常重視地震避險,可以預(yù)警還有多少秒到達相關(guān)位置。這是怎么做的呢?如下圖,一般地震來了,P波比S波的傳播速度快。幸運的是,P波帶來的影響沒有那么大,因為P波是上下振動的縱波,S波是橫波。S波的傳輸速度約3.2~4.0 km/s。如果P波一地震就檢測到了,S波檢測得較慢,但網(wǎng)絡(luò)通信速度是很快的,一般可達3.0×105 km/s。如果每個地方離震中100 km,則

100 km÷4 km/s=25 s

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這意味著人如果離震中100 km,就可以提前25 s知道地震要來,有足夠的時間做響應(yīng)和急救。因為最后把樓撕扯、發(fā)生較為嚴重坍塌的是S波到達之后,S波和P波都到達之后,會形成L波,L波是真正產(chǎn)生致命作用的地震波。

現(xiàn)在能實現(xiàn)地震預(yù)警,實際上來自于技術(shù)的進步。過去的地震監(jiān)測設(shè)備都是低密度布置的,每個專業(yè)的地震監(jiān)測點之間的距離至少在80 km以上?,F(xiàn)在能實現(xiàn)預(yù)警,靠的是大數(shù)據(jù),即用低密度的專業(yè)地震設(shè)備+高密度輔助地震設(shè)備。輔助設(shè)備可能精度沒有那么高,但設(shè)了更多的地震監(jiān)測點,很多點同時動,且產(chǎn)生一個方向上的振動,那么一定是地震引起的,且可以確定震中,使得周邊的人可以得到通知,有幾十秒的時間去自救。

這種高密度的輔助地震設(shè)備可以通過加速度計實現(xiàn),因為它可以檢測各種各樣的振動。

這種加速度計需要的特點是:低噪聲和低功耗。因為地震有不同的等級,等級越低,振動幅度越小,因此必須要有足夠低的噪聲才能分辨足夠小的等級。另外,大量鋪設(shè)的輔助設(shè)備點很多是電池供電的,所以傳感器必須要有足夠的低功耗。

3.2 的解決方案

的ADXL355非常符合該市場的需求(如下圖)。其中ADXL362的功耗比ADXL35X明顯低很多,但它的噪聲也高,如果這個應(yīng)用只需要檢測5級以上的地震,可裝在燃氣表里(注:現(xiàn)在已有客戶應(yīng)用),如果檢測到五級及以上的強震,燃氣表可以自動切斷閥門,防止二次災(zāi)害的發(fā)生。

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4 開發(fā)傳感器的4個階段

第1階段,傳感器可以敏感出1個信號,這個信號可能是電荷型的、電壓型的、電流型的。客戶要知道怎么把這個信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字輸出的,或PWM輸出的、電壓輸出的,方便客戶的客戶再去處理。這步最為簡單、基本。

第2階段,對這個傳感器做簡單的處理,例如可以把電荷或電壓轉(zhuǎn)換成客戶需要的,有PWM輸出、SPI輸出等。

第3階段,做一些軟件算法??赡苡行┛蛻粽f我用你這個,你現(xiàn)在輸出是很好了,但是我還要算,例如你可以測重力,但測重力并不代表角度,還需要一些反三角函數(shù)的運算。這種東西可能在A地還好,但是如果這個樓是在其他地方呢?公差會很大,但依然要保證非常好的精度,這就需要算反三角函數(shù)。這是非常簡單的例子。有的還要多做一些,諸如智能制造里有一些FFD(自由變形)分析,現(xiàn)在也有能力把FFD分析集成到器件里去。

以上3個階段ADI都已實現(xiàn)。

第4階段,針對不同的行業(yè)進行解釋,這個數(shù)據(jù)到底代表什么意義。就像地震波例子,什么樣的波形是地震波等,需要對于地震的理解,對于石油化工行業(yè)的理解,這個目前主要還屬于客戶的技術(shù)范疇,ADI也有一些持續(xù)的創(chuàng)新,與客戶有些深度的合作。

5 ADI在MEMS上的優(yōu)勢

ADI是業(yè)界最早把MEMS技術(shù)實現(xiàn)商用的公司,在1987年開始在MEMS上投入,1991年就實現(xiàn)了用MEMS替代傳統(tǒng)的氣泡解決方案,做到了汽車的安全氣囊里。

ADI專注于MEMS的技術(shù)創(chuàng)新40余年,并且有系統(tǒng)級的經(jīng)驗。目前看好自動駕駛、智慧城市、智能制造、智慧農(nóng)業(yè)等新應(yīng)用。

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ADI的MEMS里程碑


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