创新影响追踪：MEMS传感器如何改变游戏规则

我们探索了一种新的MEMS技术的潜在影响，该技术能够可靠地测量低速率加速度和高强度冲击。微机电系统（MEMS）传感器是一种紧凑型设备，能够提供对物理参数的精确且可靠的测量。它们在众多行业中都至关重要。例如，MEMS加速度计的应用范围广泛，从消费电子到工业自动化、医疗保健以及汽车系统都有涉及。

MEMS传感器将机械组件和电气组件集成在一个无引脚四方扁平（LGA）封装内。

MEMS加速度计的一个关键特性是其能够在广泛的输入范围内进行测量和响应，从逐渐变化的加速度到高强度冲击。ST公司的传感器通常采用电容式传感机制来检测物理参数的变化。当将其集成到电子系统中时，它们能够实现实时数据采集和处理，从而对冲击事件做出即时响应。高强度冲击是指在短时间内施加于人、物体或系统上的加速度。在许多应用中，准确测量和分析这些冲击对于监测性能、检测故障以及确保安全至关重要。MEMS传感器由于其尺寸小、灵敏度高和响应速度快等特点，非常适合用于这一任务。

准确测量冲击面临诸多挑战

MEMS传感器在准确测量高强度冲击时面临诸多挑战。解决这些挑战对于优化MEMS传感器在高冲击应用中的性能和效率至关重要。一个重大问题是由于传感器饱和导致惯性信息丢失以及错过高加速度事件。这可能会导致数据不完整或不准确。此外，范围与精度之间存在固有的权衡。低g传感器在有限的范围内提供高灵敏度和高精度，而高g传感器则提供更广泛的范围，但精度较低。通常，这使得需要使用两台单独的设备来分别检测高g和低g加速度。使用两台设备虽然有助于捕捉广泛的加速度范围，但也会增加所需的印刷电路板（PCB）空间和系统设计的复杂性。此外，它还会显著消耗电池电量，这对于便携式和其他电池供电的应用来说是一个挑战。

创新解决方案

ST公司推出了一种新的传感器技术，有望解决上述问题。该技术采用创新的MEMS机械结构，能够在单一集成解决方案中准确且高效地测量高加速度和低加速度。该结构在一个标准封装内集成了一个陀螺仪和两个加速度计，其中一个加速度计的量程可达16 g，另一个则超过80 g，从而优化了空间并简化了系统设计。

ST公司的LSM6DSV80X惯性测量单元（IMU）的机械结构内包含两个加速度计：一个量程为16 g（低g加速度计）和另一个量程超过80 g（高g加速度计）。该IMU传感器的数字组件消除了对主机处理器持续干预的需求。

其先进功能包括：

• 边缘处理，包括有限状态机（FSM）和机器学习核心（MLC）。

• 传感器融合。

• 自适应自配置（ASC）。

  
  

IMU具备边缘处理功能以及两个加速度计和一个陀螺仪。

上述创新共同助力传感器稳定运行，并提供关于标准运动和冲击事件的有价值见解。除了提升加速度测量的精度和范围外，该设计还显著降低了系统功耗，使其成为众多应用的优选。

高强度冲击追踪的新兴应用

高强度IMU为多个行业带来了创新应用。在总结本文之前，让我们探讨其中的一些应用。

个人电子设备

在智能手机、平板电脑和智能手表中应用的高冲击IMU能够检测跌落，从而触发诸如收回硬盘或锁定屏幕等保护措施。它们还可以提供汽车碰撞检测等关键信息，确保及时获得援助。在游戏控制器中，IMU通过检测快速运动和冲击，提供更具沉浸感和响应性的游戏体验。智能标签利用高冲击IMU提供实时跟踪和冲击监测，确保其所附物品的安全、安保和完整性。汽车

在汽车行业中，配备高冲击IMU的事件数据记录仪可用于黑匣子和儿童安全座椅。它们在事故期间记录数据，帮助了解事故原因并提供关于冲击强度的详细信息。工业物流公司、航运服务和运输提供商利用高冲击IMU监测物品是否受损。为危险环境中的工作人员配备的可穿戴设备中的IMU能够检测跌倒或冲击，触发紧急响应，从而增强工作场所的安全性。

医疗保健

为老年人或残疾人设计的可穿戴设备利用高冲击IMU检测跌倒，并及时向护理人员或紧急服务发出警报。IMU还可以用于监测物理治疗练习中的冲击，确保正确的技术动作，并可能在康复期间预防受伤。

体育运动

专业和业余运动员使用的带有高冲击传感器的可穿戴设备能够追踪表现并检测受伤情况。这些可穿戴设备帮助他们优化训练并防止长期损伤。例如，嵌入头盔中的传感器可以监测和记录冲击。通过提供关于冲击力度的实时数据，它们有助于预防脑震荡和其他头部受伤。

冲击追踪的未来

在上述所有应用中，高强度冲击惯性测量单元（IMU）的集成标志着技术的重大进步。现代IMU的创新设计和先进功能确保了测量的准确性、性能的稳定性，同时最大限度地减少了功耗。随着这些传感器的不断发展，它们的变革潜力无疑将带来更多的突破性应用，从而改善各个行业的成果。冲击追踪和测量的未来前景光明，而高强度冲击IMU将处于这一领域的前沿。