NO.44 "Can MEMS gravity sensors change the way we survey buried features" as a topic for my research skill course.
What is MEMS? 什么是 MEMS？
MEMS is short for Micro Electro Mechanical Systems. It is a technology associated with manufacturing of microscale devices like Sensors, Transducers, Actuators, Gears, Pumps, Switches etc.
微机电系统是微电子机械系统的简称。这项技术与传感器、传感器、执行器、齿轮、泵、开关等微型设备的制造有关。
In other words, MEMS are microscopic integrated devices that are a combination of electronics, electrical and mechanical elements, all working together for a single functional requirement using a technology called Microsystems Technology (MST).
换句话说，MEMS 是一种集电子、电子和机械元件于一体的微型集成器件，它们利用一种叫做微系统技术(MST)的技术为单一的功能需求共同工作。
The MEMS technology is considered to be an extended form of traditional integrated circuit (IC) manufacturing. The main difference between the traditional IC Manufacturing technology (VLSI) and MEMS is that using MEMS you can not only fabricate electrical components like Capacitors and Inductors but also mechanical components like gears, springs, beams etc. Using traditional IC Technology, you can only fabricate conductors, insulators, diodes and transistors.
MEMS 技术被认为是传统集成电路(IC)制造的一种延伸形式。传统集成电路制造技术(VLSI)与 MEMS 的主要区别在于，使用 MEMS 技术不仅可以制造电容器和电感器等电气元件，还可以制造齿轮、弹簧、梁等机械元件。使用传统的集成电路技术，你只能制造导体，绝缘体，二极管和晶体管。
The size of these MEMS Based devices is usually in the order of few micrometers (between 1 to 100 micrometers).
这些基于 MEMS 的器件的尺寸通常为几微米(1至100微米)。
Another important point to remember is that MEMS is an integration of both active and passive components into a single silicon substrate with the help of advanced IC manufacturing technology. The active components are the Sensors and Actuators while the passive components are the passive electronic systems and passive mechanical systems.
另一个要记住的重点是，MEMS 是在先进的集成电路制造技术的帮助下，将有源和无源元件集成到一个单一的硅衬底上。有源部件为传感器和执行器，无源部件为无源电子系统和无源机械系统。
The electronic system, which consists of the signal processing circuits like Amplifier, ADC, Filters etc. is designed using IC Fabrication Process while the mechanical system, which consists of Gears, Cranks, Bearings etc. is designed using Micromachining Process.
电子系统由信号处理电路如放大器、 ADC、滤波器等组成，采用集成电路制作方法设计，而机械系统由齿轮、曲柄、轴承等组成，采用微机械加工工艺设计。
重力测量让我们从一个完全不同的角度看世界。测量重力加速度 (g) 微小变化的能力使人们不仅可以看到地球的引力，还可以看到较小物体的影响。重力计越精确，人们能看到的物体就越小。重力测量在许多不同领域都有应用：从在火山爆发前跟踪火山下移动的岩浆；找到隐藏的隧道。顶级商用重力仪重达数十公斤，成本至少为 10 万美元，限制了它们的使用情况。相比之下，智能手机使用可以测量设备方向的 MEMS（微机电系统）加速度计。它们的灵敏度或稳定性不足以用于重力测量，但它们便宜、重量轻且可大规模生产。在格拉斯哥大学，我们开发了一种具有稳定性和灵敏度的 MEMS 设备，可用于有用的重力测量。地球潮汐的测量证明了这一点——这是第一次使用 MEMS 传感器实现的。这种尺寸的重力计为新的重力成像模式开辟了可能性。数以千计的重力仪可以通过调查站点联网，将数据存储在 SD 卡上或无线通信到远程位置。这些设备也可以足够小，可以由无人机携带：可以由多架无人机在低空进行机载重力测量，或者无人机可以用于将地面重力计传送到偏远或无法到达的位置。地球潮汐的测量证明了这一点——这是第一次使用 MEMS 传感器实现的。这种尺寸的重力计为新的重力成像模式开辟了可能性。数以千计的重力仪可以通过调查站点联网，将数据存储在 SD 卡上或无线通信到远程位置。这些设备也可以足够小，可以由无人机携带：可以由多架无人机在低空进行机载重力测量，或者无人机可以用于将地面重力计传送到偏远或无法到达的位置。地球潮汐的测量证明了这一点——这是第一次使用 MEMS 传感器实现的。这种尺寸的重力计为新的重力成像模式开辟了可能性。数以千计的重力仪可以通过调查站点联网，将数据存储在 SD 卡上或无线通信到远程位置。这些设备也可以足够小，可以由无人机携带：可以由多架无人机在低空进行机载重力测量，或者无人机可以用于将地面重力计传送到偏远或无法到达的位置。将数据存储在 SD 卡上或以无线方式与远程位置通信。这些设备也可以足够小，可以由无人机携带：可以由多架无人机在低空进行机载重力测量，或者无人机可以用于将地面重力计传送到偏远或无法到达的位置。将数据存储在 SD 卡上或以无线方式与远程位置通信。这些设备也可以足够小，可以由无人机携带：可以由多架无人机在低空进行机载重力测量，或者无人机可以用于将地面重力计传送到偏远或无法到达的位置。Different Types of MEMS Sensors 不同类型的 MEMS 传感器
One of the major implementors of MEMS technology is the automotive industry. Modern cars use a lot of sensors and most of them are MEMS based devices. The following is a list of MEMS Sensors that are used in a modern car.
MEMS 技术的主要实现者之一是汽车工业。现代汽车使用大量的传感器，其中大部分是基于 MEMS 的设备。下面是现代汽车中使用的 MEMS 传感器列表。
- Accelerometers – For Electronic Stability Control and Airbag deployment.
- 用于电子稳定性控制和安全气囊展开的加速计。
- Inertial Measurement Units or IMU (they are combination of MEMS Accelerometer and MEMS Gyroscope) – For measuring yaw, pitch and roll for autonomous driving.
- 惯性测量单元或 IMU (它们是 MEMS 加速度计和 MEMS 陀螺仪的组合)-用于测量自动驾驶的偏航、俯仰和侧倾。
- Magnetometer – For direction used in navigation.
- 磁力仪-用于导航的方向。
- Pressure and Inertial Sensor – For braking control.
- 压力和惯性传感器-用于制动控制。
- Pressure Sensor – Tire Pressure Monitoring System.
- 压力传感器-轮胎压力监测系统。
- Airflow Sensor – Air intake monitoring.
- 气流传感器-进气量监测。
- Fuel Sensor – Fuel Level Indicator.
- 燃料传感器-燃料液位指示器。
- Impact and Crash Sensor – Impact detection and Airbag deployment.
- 撞击和碰撞传感器-撞击探测和安全气囊部署。
- MEMS Microphone – For communication and Noise Cancellation.
- MEMS 麦克风-用于通信和消除噪声。
- Temperature Sensor – For Automatic Climate Control and Engine Temperature Monitoring.
- 温度传感器-用于自动气候控制和发动机温度监测。
- There are many other MEMS based devices for various applications.
- 还有许多其他基于微机电系统的设备可用于各种应用。
Applications 申请
MEMS Sensors are already being used in a variety of applications like controlling and handling equipment, managing robots, cars, grippers, etc. You can find these sensors in modern ink jet printers, Colour Projectors, Display Systems, Clocks and Scanning equipment.
MEMS 传感器已经应用于各种应用领域，如控制和搬运设备、管理机器人、汽车、夹持器等。你可以在现代喷墨打印机，彩色投影仪，显示系统，时钟和扫描设备中找到这些传感器。
MEMS Technology is used to manufacture different sensors like Pressure, Temperature, Vibration and Chemical Sensors.
MEMS 技术用于制造不同的传感器，如压力、温度、振动和化学传感器。
Accelerometers, Gyroscopes, e-Compass etc. are some of the commonly used MEMS Sensors in cars, helicopters, aircrafts, drones and ships.
加速度计、陀螺仪、电子罗盘等是汽车、直升机、飞机、无人机和舰船上常用的 MEMS 传感器。
Some of the sectors of applications of MEMS based Sensors are mentioned below:
基于微机电系统的传感器的一些应用部门如下:
- Automotive
汽车
- Chemical and Pharmaceutical
化学及药物
- Aircraft
飞机
- Industrial Automation and Manufacturing
工业自动化与制造业
- Defense, Space and Aeronautical
国防、空间和航空
- Environmental and Health Sciences
环境与健康科学
- Computing and Communications
电脑及通讯
- Consumer Products
- Different Types of Transducers | Characteristics,… 不同类型的传感器 | 特性，..
- Basics of Wireless Sensor Networks (WSN) |…无线传感器网络(WSN)的基础 | ..。
- Introduction to Sensors and Transducers 传感器和传感器简介
- ESP32 BMP180 Sensor Tutorial | How to Interface…32 bmp180传感器教程 | 如何接口..。
- Introduction to Touch Sensors | Working, Capacitive…触摸传感器介绍 | 工作，电容式..。
- What are Biometric Sensors? Types and Applications什么是生物传感器? 类型和应用
消费品
FADEC主要由数字电子控制器、燃油泵、机械液压执行机构、发动机载传感器等组成，数字电子控制器通过传感器采集转速、温度、压力等发动机参数，以及燃油计量活门开度、导向叶片角度、喷口面积等控制变量，控制软件实现发动机控制规律，机械液压装置仅作为控制系统的执行机构。
Summary 摘要
The concept of integrating Sensors, Actuators, Electrical (and Electronic) and Mechanical devices into a single chip is considered one of the breakthrough technologies. MEMS technology will enable development of smart devices with the perception of Microsensors, control or Microactuators and computational ability of Microelectronics.
将传感器、执行器、电气(和电子)和机械设备集成到单片机中的概念被认为是突破性技术之一。微电子机械系统技术将使微传感器、控制器或微执行器以及微电子学计算能力的感知能力的智能设备的开发成为可能。
MEMS Technology is extremely diverse both in terms of its applications and areas of studies involved (Physics, Electronics, Electrical, Chemical, Material Science and Manufacturing are some of the branches involved in design and development of MEMS).
微电子机械系统技术在应用和研究领域方面极为多样化(物理、电子、电气、化学、材料科学和制造是微电子机械系统设计和开发的一些分支)。