在ADI公司的一间会议室中，Howard Wisniowski用一只手拿起比纪念邮票稍大一点的演示板，并停留在离桌面一米左右的空中。这块演示板上装置有ADI的运动传感器和相关电路。Wisniowski松开拿着这块演示板的手，使演示板落向别的一只手。
演示板刚开端自在下落，运动传感器就感测到了加快度的改动。在演示板落到Wisniowski的另一只手中之前，板子上的赤色LED开端闪耀，与此一起微型变换器宣布摩尔斯电码格局的SOS信号声。这种重定向到水平面的呼应速度，正是顾客希望笔记本硬盘磁头组件或轿车气囊传感器所应有的功用。
合适选用CMOS工艺流程的微机电体系（MEMS）制作技能或许带来的规划经济、高灵敏度和小型尺度能创始许多新的运用，而这仅仅其间的两种。
MEMS加快度计和陀螺仪的作业原理
MEMS加快度计的中心，一部分坐落电子电路中，一部分在于机械结构中。经过制作和封装的加快度计能够用来丈量单个平面或两个/三个正交平面中的加快度。从概念上讲，加快度传感部分一般包含坐落悬梁一端的“运动块”。
对处于加快状况的多个运动块和横梁体系进行偏转丈量，一般是经过传感坐落一组固定横梁和一组偏转横梁之间的电容改动完结的，有点相似于微观的可变电容。因为许多容性传感器具有相对位移非线性的电容特性，因而要用传感器中的电子将信号转换为线性输出。除了电容外，也能够运用压电型传感元件。
在加快度计数据手册中标明的一些重要特征参数包含带宽和谐振频率、本底噪声、穿插轴灵敏度、漂移、线性度、动态规划、抗冲击才干和功耗。一般来说，谐振频率要比带宽上限高好几倍。带宽和灵敏度一般呈反比联系。
除了电子器材一般都有的噪声源外，因为MEMS传感器十分小，由运动块上的布朗效应产生的热噪声也是一个明显的噪声源。
线性加快度计在运送范畴、特别是与气囊有关的减速传感运用范畴有很大的商场。磁盘中的MEMS角加快度计相同具有很大的商场，它们能够用来补偿视点方面的冲击和振荡。与线性产品不同，这些器材坐落支撑绷簧重心处的重力中心，因而对角加快度十分灵敏。
加快度、振荡、冲击和歪斜与线性速率的运动有关。旋转是一种角速率运动。这种运动形式与其它形式有所不同，因为旋转产生时加快度或许没有改动。为了解其作业原理，请参阅三轴惯性传感器图。
这个传感器的X和Y轴平行于地球外表，Z轴指向地球中心。在这个方位，Z轴的丈量值是1g，X和Y轴记载的是0g。旋转这个传感器，使其只在Z轴移动，X和Y平面仅仅旋转，因而测得的数据仍是0g，而Z轴的丈量值仍是1g。
这正是用MEMS陀螺仪传感这种旋转运动的原因。因为某些终究产品除了丈量其它运动办法外有必要丈量旋转，陀螺仪能够集成在嵌入有多轴陀螺仪和多轴加快度计的惯性丈量单元（IMU）中。
加快度计丈量的是一个平面上的位移和振荡，而MEMS陀螺仪能够丈量由科里奥利力引起的位移。尽管科里奥利力与浴缸下水道流出的水无关，但在比飓风规划小的物体上的确能起作用，它在每个科学博物馆好像都有的傅科摆这种巨细适中、但远非微型的物体上得到了成功演示。
假定读者都记住傅科摆与地球的旋转有某种联系，这儿仅作扼要的解说。假定你有一个振荡着的质量颗粒（钟摆球），它以v0 cos（0t）的谐振速度在移动，而这个速度固定为巨细是0in的身体（地球）旋转速度。科里奥利效应将产生随时刻改动的加快度，其频率与驱动加快度相同，但与质量颗粒的速度向量呈直角。也就是说，科里奥利加快度是一个向量积，即a（t） = ［ 2Oin &TImes; v0］ cos（Ot）。
现在让咱们翻开幻想，将巨大的傅科摆换成是振荡着的音叉，你能够得到一个相似的成果（图1）。音叉的正常振荡形式是在一个平面中，科里奥利效应引起的位移处于另一个与之正交的平面中 。将音叉缩小到MEMS尺度，用外部信号驱动音叉，三个轴别离运用三个独立的音叉，你就能了解三轴MEMS加快度计的基本概念。
当然，上述“基本概念”疏忽了实践制作器材、从一个轴到另一个轴的穿插耦合振荡、校准、热问题等等带来的应战。咱们无需使振荡元件看起来像钢琴调音东西。幻想一下你用一个像喇叭口或酒杯那样振荡的环形结构能做的作业（图2）。目前为止在MEMS结构方面现已有很多专利，而且有许多聪明的办法能够运用半导体工艺流程来制作这些器材。
更广泛的运用范畴
一说到加快度计，人们就会想到轿车气囊运用。但事实上，因为移动和方位改动都伴随着加快度，因而MEMS加快度计常常用来勘探比轿车相撞剧烈程度更轻的作业。
只需设备被提起或放下，随之产生的加快度改动都能被勘探到，然后产生中止，再经过中止服务把设备中的某些功用翻开或封闭，或让某些部分坚持正常作业，让其它部分进入待机状况。比方手持设备就能够运用这一功用封闭背光显现，在被拿起时再翻开背光显现。当然，运动传感器最好要比背光耗费少得多的功率。
更具戏剧性的是，大约在一年前，我曾为第一个回应者写过一篇有关手提收音机的文章，当带着这种收音机的人中止移动一段时刻时收音机能主动宣布信号–例如一位救火队员在焚烧的建筑物中受了伤 （参阅“P25 Handhelds Incorporate High-Velocity Human Factors Design”）。或许在战场上，你不想让敌人从已死或受伤的战友身上捡走收音机，然后用它来获得战术情报，那么能够经过编程让这种收音机在答运用户运用前有必要进行从头认证。
Wisniowski还介绍了能在公共场所运用的新式除颤器。这些设备能够协助经历相对短缺的救助人员在电子心脏影响失效时供给心肺复苏术（CPR）。当产生这种状况时，Wisniowski标明，“一位经历短缺的救助人员或许无法将患者的胸部紧缩到位以完结有用的CPR。这时能够经过嵌入在主动体外除颤器（AED）的胸部衬垫中的加快度计丈量衬垫的移动间隔，然后给救助者供给正确的紧缩量反应信息。”
在《Electronic Design》杂志宣布的有关能量收集文章中，最常见的运用是经过振荡监督评价机械体系（如工业泵电机、有轨车轮轴轴承和高速公路桥梁）的状况。一般人员对此的解读是，运用被监督的振荡能量给微操控器和网状无线节点供电，可是我很少考虑原始数据的来历。
但是，这是体系的要害部分，需求运用十分小而且带宽很宽的MEMS加快度计，才干捕获到满足准确的正常振荡和反常振荡数据。终究，还需求供给满足的确诊信息以完结对潜在毛病产生时刻的智能判别。
至此咱们现已考虑了位移和振荡。冲击脉冲作业是加快度的另一个来历，其最广泛运用或许是笔记本磁盘。风趣的是，在磁盘运用中，需求勘探的不是冲击自身，因为产生冲击时，做全部作业都已太晚。
正如Wisniowski的“SOS”演示所暗示的那样，咱们能够在冲击自身产生之前勘探到标明笔记本下落的g力改动，这种改动是与碰击地板相关的破坏性冲击的前兆。在0g条件刚产生和笔记本碰击地板之间的几个毫秒内，体系彻底能够让磁盘磁头处于悬停状况。
苹果的iPhone和任天堂的Wii让咱们习惯于运用加快度计和陀螺仪完结手势辨认，比方敲打、双击和摇摆，从而激活某些功用和调理作业形式。除了使产品更酷外，供给手势输入还有其它长处。在水下照相机等产品中，无按键规划还有下降体系本钱和使体系愈加坚固耐用的长处。敲打接口也十分合适用于可佩带和可植入医疗设备。
Wii游戏操控还带来了歪斜传感功用。除了游戏操控，歪斜传感还能在工业运用中发挥作用，比方用一只手操作设备，而空出另一只手操控在高低道路上跋涉的轿车或渠道。这儿你要用一个三轴加快度计来勘探因为重力导致的歪斜缓慢改动，并解说成往一个方向或另一个方向的歪曲或歪斜。
再看看比相似Wii的工业设备操控愈加靠近实践的运用吧，有许多作业触及歪斜传感功用，比方调理工业称重计和正确方向的压力。
另一种杂乱的产品–最新的惯性丈量单元（IMU）集成了一个多轴加快度计、一个多轴陀螺仪和一个多轴磁力计。ADI公司的六自在度IMU能够在医疗成像和外科手术仪器中供给高分辨率。
前期打破性的产品
在2007年年中，ADI凭仗ADIS16355 IMU获得了新的打破。这个器材组合了三轴角速率传感和三轴加快度传感功用，传感精度比商场上其它惯性传感器高50倍。此外，它还具有预校准功用，即不论处于什么温度条件下它都能供给准确的数据，因而产品规划师无需在体系代码中嵌入校准值表格。
在ADIS16355的推行阶段，全温度规划校准版在1000片批量时的价格是359美元，室温校准版的价格是275美元。ADIS16355是一个边长只要一英寸的立方体形状的器材，装置其引脚和结尾有连接器的柔性电路只需很少空间。
ADIS16355的方针运用一般是车载摄像机和天线、商用飞行器导航单元、机器人和修正手术（prostheTIcs）。另一个重要范畴是在GPS信号丢失时的惯性备份导航。这个功用不仅在航空范畴十分重要，而且在商业车辆编队跋涉和大农场中的主动收割设备中也十分有用。
ADIS16355具有14位精度，输出和操控都是经过简略的串行外设接口（SPI）完结。每个陀螺仪具有±300°/s的动态丈量规划，每个加快度计有±10g的丈量规划。尽管最大动态规划可达±300°/s，但这个IMU也供给±75°/s和±150°/s的规划。
每个传感器的信号调理电路有约350Hz的模仿带宽。ADIS16355供给具有可编程步长的Bartlett Window有限冲激呼应（FIR）滤波器，它对一切输出数据寄存器都有额定的噪声按捺作用。
除了带校准功用的运动丈量外，ADIS16355还能丈量电源电压和温度，并供给12位模数转换器（ADC）辅佐通道。这个输出数据在内部可更新，与用户读取速率无关。输出数据长度能够是12位或14位。
12位逐步迫临型辅佐ADC使得其它体系级模仿信号的数字化成为或许。别的，0～2.5V辅佐输出数模转换器（DAC）可供给12位的电平调理功用。
在ADIS16355上市前约6个月，ADI就推出了用于工业运用的ADIS16209双轴MEMS倾角计和加快度计（参阅“TIny Dual-Axis MEMS Inclinometer Simplifies Industrial Measurements”）。
2008年末，咱们见到过带14位陀螺仪的五自在度ADIS16300和六自在度ADIS16405 IMU，这些产品的特性包含：数字规划可调；±75°/s、±150°/s和±300°/s设置；三轴、14位、±5g数字加快度计；180ms呼应时刻（图3）。别的，这些产品供给出厂校准过的灵敏度、偏置和轴向对齐、数字操控的偏置校准以及高达819.2samples/s的数字操控采样速率（外部时钟答应采样速率高达1200samples/s）。
在同一时刻发布的还有ADIS16209双模倾角计。它能够供给±90°的双轴水平操作，也能够供给±180°的单轴笔直操作。ADIS16209作业电压为3.3.V，经过SPI总线与外部完结通讯。
在ADIS16209发布会上，ADI宣称这个产品的尺度仅为9.2×9.2×3.9mm，比商场上其它产品小100倍，而价格仅仅功用适当的竞赛性产品的十分之一。前面就曾提及到，医疗是这个产品的首要运用。超声波、胸部X照相仪和X射线设备在扫描器对齐方面都需求必定的准确度和准确度。这些器材也被用于臀部和膝部外科手术。
这类医疗设备也是六自在度ADIS16405 IMU的方针运用之一，其三轴磁力计传感器可用于头部传感。据ADI公司标明，它的本钱也要比竞赛产品低10倍。
最新技能和产品发展
本年3月，ADI发布了ADXL346数字化三轴iMEMS智能运动传感器，这是用于便携式设备的小型吸能智能运动传感器系列产品中的一员。ADXL346的主作业电压可低至1.8V，选用3x3x0.95mm封装。此外，它能丈量动态加快度（运动或冲击引起的加快度）和静态加快度（比方重力，能用作歪斜传感器）。
为节约功耗，ADXL346最多可将32组X、Y和Z轴采样数据缓冲在先入先出（FIFO）存储器中，然后使主处理器和其它大功率外设处于待机形式，直到需求时再被唤醒。带宽是可选的，规划从0.1Hz至1，600Hz，因而能够在呼应速度和电池寿数之间获得很好的折衷。功耗围从低于150μA（1，600Hz带宽）到25μA （10Hz以下带宽）不等。
ADXL346能够丈量±2/4/8/16g用户可选规划内的动态加快度，而且包含可经过简略寄存器读取的内置方向传感功用。具有用户可编程门限的特别传感功用包含中止、敲打/双击和自在落体传感。ADXL346在1，000片批量时的单价是3.04美元。
本年早些时候，ADI还推出了ADXL345三轴加快度计，并宣称与竞赛对手的三轴传感器比较可节能80%。节能规划方面包含低的单节电池作业电压和与上述相同的FIFO机制。这种机制能够将对移动或加快度改动的呼应使命从主处理器上卸载下来。此外，输出数据规划可在0.1Hz至3.2kHz规划内调理，因而答应便携式体系规划师为特定体系功用准确分配功率。ADXL345在1，000片批量时的单价是3.04美元。
当然，ADI并不是MEMS运动传感器的仅有制作商。飞思卡尔半导体公司供给针对移动设备规划的MMA745xL三轴数字输出加快度计。该器材支撑一切方向的歪斜翻滚、游戏操控、姿态辨认和敲打静音等功用，此外还支撑偷盗维护、自在落体传感和GPS备份运用。
意法微电子公司的LIS302DLH 16位三轴加快度计十分合适运动传感、方向辨认、自在落体勘探和振荡监督运用（图4）。该公司称，LIS302DLH的高度仅为0.75mm，是商场上最薄的器材。LIS302DLH经过串行外设接口（SPI）总线输出最高达±8g的加快度数据。
为补偿规划从游戏和遥指到轿车导航运用中的加快度传感器的缺乏，并完善摄像机摇摆功用，意法微电子公司最近还推出了一系列15种单轴和多轴MEMS陀螺仪。这个系列包含30dps至6，000dps（度/秒）宽满量程规划，包含单轴（偏转）和双轴（歪斜和翻滚、歪斜和偏转）器材。
这两种装备都能为每个轴一起供给两路独立的输出：一路是未经扩大的输出，用于一般的角动传感；另一路是经4倍扩大的输出，用于高分辨率丈量。该器材的批量购买单价是2.50美元。
针对相似手持设备中的磁盘维护等运用，意法微电子公司发布了带彻底模仿输出的三轴加快度计LIS352AX。这个器材的作业电压规划低至2.16V至3.6V，对电池供电电压的改动不灵敏，在宽温度规划内针对0g偏移和灵敏度具有很高的可靠性。内置自检功用使得电路板拼装完结后能够验证传感器功用是否正常。该器材的批量购买单价是1.30美元。
本年3月份，从康奈尔大学独立出来的Kionix公司推出了KXTF9三轴加快度计，它有一个被称为“方向性敲打/两次敲打”的新接口。KXTF9最多能创立12条共同的敲打使能指令，供终究用处开发人员界说的功用运用。方向性敲打/两次敲打接口能够传感出物体六个面的任一面上呈现的悄悄快速敲打或接连两次敲打。
Kionix公司首席执行官Greg Galvin介绍道：“单次敲打手机外表能够激活语音邮件，或中止振铃，敲打手机左边可激活导航功用，两次接连敲打手机底部可转向互联网拜访。”其它特性包含用户可编程输出数据速率（ODR）、可选的8位或12位分辨率、用户可选的2/4/8g重力加快度规划以及具有用户可选截止频率的数字高通滤波器。KXTF9的作业电压规划是直流1.8V至3.6V。
