MEMS器件的特征長度從1毫米到1微米--1微米可是要比人們頭發的直徑小很多。MEMS往往會采用常見的機械零件和工具所對應微觀模擬元件
，例如它們可能包含通道、孔、懸臂
、膜、腔以及其它結構。然而，MEMS器件加工技術並非機械式。相反，它們采用類似於集成電路批處理式的微製造技術。

 

今天很多產品都利用了MEMS技術
，如微換熱器、噴墨打印頭、高清投影儀的微鏡陣列、壓力傳感器以及紅外探測器等。MEMS技術可以用於製造壓力傳感器、慣性傳感器、磁力傳感器
、溫度傳感器等微型傳感器，這些傳感器以及它們的部分信號處理電路都可以在隻有幾毫米或更小的芯片上實現。與傳統的傳感器相比
，MEMS傳感器不僅體積更小、功耗更低，而且它們往往會比傳統傳感器更加準確、更加靈敏。隨著人們對海洋觀測的需求不斷增加和海洋觀測技術的不斷發展，MEMS技術也在逐漸進入海洋觀測技術研究領域。

 

 

一、我們為何需要MEMS？

 

“他們告訴我一種小手指指甲大小的電動機。他們告訴我
，目前市場上有一種裝置
，通過它你可以在大頭針頭上寫禱文。但這也沒什麼；這是最原始的

，隻是我打算討論方向上的暫停的一小步。在其下是一個驚人的小世界。公元2000年
，當他們回顧當前階段時，他們會想知道為何直到1960年，才有人開始認真地朝這個方向努力。”——理查德·費曼，《底部仍然存在充足的空間》發表於1959年12月29日於加州理工大學（Caltech）舉辦的美國物理學會年會。但我們可能會問：為什麼要在這樣一個微小尺上生成這些對象？

 

MEMS器件可以完成許多宏觀器件同樣的任務
，同時還有很多獨特的優勢。這其中第一個以及最明顯的一個優勢就是小型化。如前所述，MEMS規gui模mo的de器qi件jian，小xiao到dao可ke以yi使shi用yong與yu目mu前qian集ji成cheng電dian路lu類lei似si的de批pi量liang生sheng產chan工gong藝yi製zhi造zao。如ru同tong集ji成cheng電dian路lu產chan業ye一yi樣yang，批pi量liang製zhi造zao能neng顯xian著zhu降jiang低di大da規gui模mo生sheng產chan的de成cheng本ben。在zai一yi般ban情qing況kuang下xia，微wei機ji電dian係xi統tong也ye需xu要yao非fei常chang量liang小xiao的de材cai料liao以yi進jin行xing生sheng產chan，可ke進jin一yi步bu降jiang低di成cheng本ben。

 

除了價格更便宜，MEMS器件也比它們更大等價物的應用範圍更廣。在智能手機、相機
、氣囊控製單元或類似的小型設備中，竭盡所能也設計不出金屬球和彈簧加速度計；但通過減小了幾個數量級
，MEMS器件可以用在容不下傳統傳感器的應用中。

 

易於集成是MEMS技術的另一個優點。因為它們采用與ASIC製造相似的製造流程
，MEMS結構可以更容易地與微電子集成。將MEMS與CMOS結jie構gou集ji成cheng在zai一yi個ge真zhen正zheng的de一yi體ti化hua器qi件jian中zhong雖sui然ran挑tiao戰zhan性xing很hen大da，但dan並bing非fei不bu可ke能neng，而er且qie在zai逐zhu步bu實shi現xian。與yu此ci同tong時shi
，許xu多duo製zhi造zao商shang已yi經jing采cai用yong了le混hun合he方fang法fa來lai創chuang造zao成cheng功gong商shang用yong並bing具ju備bei成cheng本ben效xiao益yi的deMEMS產品。

 

 

數字微鏡像素的拆解視圖

 

德州儀器的數字微鏡器件（DMD）就是其中一個案例。DMD是TIDLP技術的核心，它廣泛應用於商用或教學用投影機單元以及數字影院中。每16平方微米微鏡使用其與其下的CMOS存儲單元之間的電勢進行靜電致動。灰度圖像是由脈衝寬度調製的反射鏡的開啟和關閉狀態之間產生的。顏色通過使用三芯片方案（每一基色對應一個芯片），或通過一個單芯片以及一個色環或RGB LED光源來加入。采用後者技術的設計通過色環的旋轉與DLP芯片同步
，以連續快速的方式顯示每種顏色，讓觀眾看到一個完整光譜的圖像。

 

 

簡化的MEMS加速度計

 

二、MEMS現狀

 

基於各種原因，許多MEMS產品在商業上取得了巨大成功，其中許多器件已經獲得廣泛應用。汽車工業是MEMS技術的主要驅動力之一。例如MEMS振動結構陀螺儀，是一款新的相當便宜的設備，目前用於汽車防滑或電子穩定控製係統中。村田電子的SCX係列MEMS加速度計
、陀螺儀和傾斜儀，以及將這些功能集成在一個單芯片中可助力特定的汽車應用---因為它們的精度要求可能會非常高。基於MEMS的氣囊傳感器自上世紀90年代起在幾乎所有汽車中已經普遍取代了機械式碰撞傳感器。上圖顯示了一個簡化的MEMSjiasudujishili
，tongpengzhuangchuanganqizhongshiyongdeleisi。yigedaiyouyidingzhiliangkuaidexuanbilianglianjiedaoyigehuoduogegudingdianyizuoweidanhuang。dangchuanganqiyanliangdezhouxianjiasushi
，gailianghuiyidongyiduanjuli，zheduanjulikeyitongguoliangde“牙齒”與外部固定導體之間的電容變化來測量。

 

 

基於MEMS按需投放的打印機頭

 

許多商用和工業用噴墨打印機使用基於MEMS技術的打印機噴頭，保持這些墨滴並在需要時精確地放下這些墨滴——這一技術被稱為按需投放（DoD）。墨滴放置在橫跨壓電材料（比如lead zirconatetitanate，）組成的元件中
，通過施加的電壓來進行擠壓。這增加了打印頭墨水室的壓力，通過施力形成一個非常小量（相對壓縮）的墨水，並從噴嘴中噴出。

 

與此同時，其它一些MEMS技術才剛開始大規模進入市場。微機械繼電器（MMR），比bi如ru歐ou姆mu龍long開kai發fa的de
，這zhe種zhong繼ji電dian器qi更geng快kuai，更geng高gao效xiao
，其qi集ji成cheng度du前qian所suo未wei有you。歐ou姆mu龍long發fa揮hui了le自zi己ji的de微wei機ji電dian係xi統tong專zhuan業ye優you勢shi，為wei市shi場chang帶dai來lai新xin款kuan溫wen度du傳chuan感gan器qi：D6T非接觸式MEMS溫度傳感器。該D6TMEMS製作過程中集成了ASIC和熱電堆元件，所以這種小型化的非接觸式溫度傳感器大小僅為18×14×8.8毫米（4x4元件類型）。

 

當然

，當前的MEMS技術不限於單個傳感器器件
，考慮一下人的感官：單隻眼帶給我們顏色
、運動和（一些）位wei置zhi信xin息xi
，而er兩liang隻zhi眼yan睛jing將jiang帶dai來lai雙shuang眼yan視shi覺jiao
，改gai善shan立li體ti感gan知zhi。事shi實shi上shang，我wo們men的de許xu多duo感gan知zhi體ti驗yan需xu要yao感gan官guan的de組zu合he，這zhe樣yang的de感gan知zhi才cai是shi最zui終zhong有you意yi義yi的de。我wo們men的de思si路lu是shi，通tong過guo將jiang傳chuan感gan數shu據ju組zu合he起qi來lai，可ke以yi彌mi補bu單dan個ge感gan官guan器qi官guan的de弱ruo點dian和he缺que點dian

，並bing達da到dao某mou種zhong程cheng度du上shang最zui佳jia的de環huan境jing理li解jie。在zai人ren類lei領ling域yu，這zhe就jiu是shi所suo謂wei的de“多通道整合”；而在電子領域，這就是所謂的傳感器融合。傳感器融合
，特別是當它涉及到MEMS時，是移動設備中傳感器技術的一個重要的進展。許多製造商已經開始提供完整的解決方案，如飛思卡爾麵向Win8的12軸Xtrinsic傳感器平台。該平台集成了3軸加速度計，3軸磁力計
，壓力傳感器，3軸陀螺儀，環境光傳感器，並帶有一個ColdFire+MCU，以提供一個完全硬件解決方案——還打包提供專用的傳感器融合軟件。

 

隨著MEMS器件的優勢獲得認可


，MEMS市場步伐也在持續加快。據YoleDéveloppement2012年MEMS產業報告中所述，在接下來6年，MEMS“將繼續保持平穩
、持續的兩位數增長”
，2017年全球市場價值將達到210億美元。

 

 

三


、MEMS的應用領域

 

MEMS器件和係統具有體積小
、重量輕、功耗低
、成本低、可靠性高、性能優異、功能強大、可以批量生產等傳統機械無法比擬的優點, 在很多領域得到廣泛的應用。

 

⒈ 信息業

 

信息技術的發展
，對設備提出了更高的要求

，功能更加強大的同時體積縮小。從多媒體人機界麵(HI)看kan，使shi用yong微wei麥mai克ke風feng的de語yu音yin輸shu入ru和he使shi用yong微wei攝she像xiang係xi統tong的de圖tu形xing輸shu入ru都dou有you廣guang闊kuo市shi場chang，如ru今jin正zheng在zai大da力li研yan製zhi的de微wei型xing智zhi能neng機ji器qi人ren更geng是shi控kong製zhi係xi統tong的de最zui高gao目mu標biao之zhi一yi。用yong微wei陀tuo螺luo裝zhuang在zai鼠shu標biao上shang以yi穩wen定ding其qi運yun動dong
，把ba微wei機ji械xie及ji其qi控kong製zhi電dian路lu集ji成cheng的de微wei器qi件jian裝zhuang於yu磁ci頭tou上shang可ke使shi其qi在zai磁ci道dao上shang運yun行xing精jing度du大da大da提ti高gao(<0.1μm)，提高磁盤的磁道密度。至於微噴頭用於打印則早已有所報道。

 

⒉ 航空、航天業

 

由於衛星及其發射的高成本
，工作者早已提出小衛星、微小衛星、微衛星和納米衛星等概念。在1995年的國際會議上已有人提出研製全矽衛星，即整個衛星由矽太陽能電池板
、矽導航模塊、矽通信模塊等組合而成，這樣可使整個衛星的重量縮小到以千克計算，大幅度降低衛星的成本，使較密集的分布式衛星係統成為現實。

 

MEMS對航空器的性能改善也值得一提，今後在飛機的要害部位都可裝上各種SMART傳感器
，包括力學、聲學、氣流等，及時提供信息和進行實時控製各種執行部件
，從而使飛行更加平穩，噪聲大大的被抑製，並節省燃料。

 

⒊ 醫療和生物技術

 

生物細胞的典型尺寸為1～10μm，shengwudafenzidehouduweinamiliangji，changweiweimiliangji。weijiagongjishuzhizaodeqijianchicunzaizhegefanweinei，yinershiheyucaozuoshengwuxibaoheshengwudafenzi，gezhongweibeng
、微閥
、微鑷子
、微溝槽
、微器皿和微流量計都可以用 MEMS技術製造。利用這種技術，可以在指甲蓋大小的矽片上製作出包含有10萬種DNA片段的芯片，無疑對遺傳學研究、疾病診斷
、檢測和治療等具有極其重要的作用。Stanford和Affmetrix公司製作的DNA芯片是通過在玻璃上刻蝕出非常小的圖案來檢測DNA基因，該芯片已能夠檢測到6000多種DNA基因片段。

 

⒋ 環境科學

 

利用MEMS製造的由化學傳感器、生物傳感器和數據處理係統組成的微型測量和分析設備，用來檢測氣體和液體的化學成分
，檢測核生物、化學物質及有毒物品
，其優勢在於體積小、價格低、功耗小、便於攜帶。

 

美國密執安大學1998年發表了環境監測用無線微係統樣機—μCluster，由無線通訊、微係統控製和傳感器前端等三個方塊組成。該微係統未封裝時體積為10cm3

，當掃描速度較低時
，功耗小於1mW，遙測半徑50m，壓力測量範圍80KPa～105KPa，精度為±13Pa。該係統已在美國海軍使用。

 

 

四
、在海洋觀測領域的應用

 

MEMS傳(chuan)感(gan)器(qi)與(yu)傳(chuan)統(tong)傳(chuan)感(gan)器(qi)相(xiang)比(bi)，體(ti)積(ji)更(geng)小(xiao)，靈(ling)敏(min)度(du)更(geng)高(gao)，響(xiang)應(ying)速(su)度(du)更(geng)快(kuai)，功(gong)耗(hao)更(geng)小(xiao)
，而(er)且(qie)可(ke)以(yi)製(zhi)作(zuo)傳(chuan)感(gan)器(qi)陣(zhen)列(lie)以(yi)及(ji)與(yu)處(chu)理(li)電(dian)路(lu)相(xiang)集(ji)成(cheng)。可(ke)以(yi)充(chong)分(fen)滿(man)足(zu)海(hai)洋(yang)觀(guan)測(ce)領(ling)域(yu)高(gao)集(ji)成(cheng)度(du)、小型化、智能化、低功耗的需求。目前，國內外已有一些基於MEMS的海洋觀測技術的研究。

 

⒈ 基於MEMS的CTD設備

 

CTD設備是海洋觀測中常用的測量儀器，它可以測量海水的溫度
、鹽度和深度。通常 CTD 設備包括三個傳感器件：溫度傳感器、電導率傳感器和壓力傳感器。基於MEMS的CTD傳感器已有較廣泛的研究。

 

在基於MEMS的CTD設備中，溫度傳感器通常采用在矽基底上摻雜鉑或金製成的電阻溫度計。這類MEMS溫度傳感器具有低成本
、結構簡單、易yi於yu封feng裝zhuang等deng優you點dian，同tong時shi由you於yu它ta直zhi接jie製zhi作zuo在zai矽gui基ji底di上shang，可ke以yi與yu處chu理li電dian路lu或huo其qi他ta製zhi作zuo在zai矽gui基ji底di上shang的de傳chuan感gan器qi相xiang集ji成cheng。鉑bo電dian阻zu溫wen度du計ji可ke以yi達da到dao很hen高gao的de精jing度du，在zai0～50℃的範圍內，精度可以達到10－3℃～10－4℃。

 

基於MEMS的(de)電(dian)導(dao)率(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)平(ping)行(xing)板(ban)結(jie)構(gou)來(lai)測(ce)量(liang)極(ji)板(ban)間(jian)海(hai)水(shui)的(de)電(dian)導(dao)率(lv)。為(wei)了(le)提(ti)高(gao)測(ce)量(liang)的(de)精(jing)度(du)
，消(xiao)除(chu)誤(wu)差(cha)及(ji)其(qi)他(ta)影(ying)響(xiang)，人(ren)們(men)對(dui)平(ping)行(xing)板(ban)電(dian)導(dao)率(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)設(she)計(ji)進(jin)行(xing)了(le)許(xu)多(duo)改(gai)良(liang)。平(ping)行(xing)板(ban)電(dian)導(dao)率(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)工(gong)作(zuo)時(shi)，電(dian)場(chang)會(hui)分(fen)布(bu)在(zai)較(jiao)大(da)的(de)區(qu)域(yu)內(nei)，任(ren)何(he)導(dao)體(ti)或(huo)絕(jue)緣(yuan)體(ti)進(jin)入(ru)電(dian)場(chang)範(fan)圍(wei)內(nei)都(dou)會(hui)幹(gan)擾(rao)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)。為(wei)了(le)減(jian)少(shao)外(wai)部(bu)電(dian)場(chang)帶(dai)來(lai)的(de)影(ying)響(xiang)，可(ke)通(tong)過(guo)設(she)計(ji)將(jiang)電(dian)場(chang)限(xian)製(zhi)在(zai)所(suo)需(xu)的(de)區(qu)域(yu)內(nei)。對(dui)於(yu)電(dian)極(ji)位(wei)於(yu)平(ping)行(xing)板(ban)兩(liang)個(ge)極(ji)板(ban)表(biao)麵(mian)的(de)電(dian)導(dao)率(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)
，外(wai)部(bu)電(dian)場(chang)隻(zhi)出(chu)現(xian)在(zai)相(xiang)對(dui)電(dian)極(ji)四(si)周(zhou)的(de)板(ban)間(jian)區(qu)域(yu)，通(tong)常(chang)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)在(zai)一(yi)側(ce)電(dian)極(ji)的(de)四(si)周(zhou)加(jia)保(bao)護(hu)環(huan)的(de)設(she)計(ji)來(lai)於(yu)減(jian)弱(ruo)或(huo)消(xiao)除(chu)外(wai)部(bu)電(dian)場(chang)。另(ling)一(yi)種(zhong)平(ping)行(xing)板(ban)電(dian)導(dao)率(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)，電(dian)極(ji)位(wei)於(yu)其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)極(ji)板(ban)上(shang)，這(zhe)種(zhong)結(jie)構(gou)雖(sui)然(ran)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv)，但(dan)其(qi)產(chan)生(sheng)的(de)外(wai)電(dian)場(chang)分(fen)布(bu)範(fan)圍(wei)更(geng)大(da)，不(bu)僅(jin)極(ji)板(ban)間(jian)的(de)區(qu)域(yu)、極板外側也分布有外電場。對於這種結構，人們通過增加電極以及增加輔助電路的方式限製電場。

 

完整的CTD係xi統tong中zhong通tong常chang還hai包bao含han壓ya力li傳chuan感gan器qi
，但dan在zai一yi些xie係xi統tong中zhong也ye會hui省sheng去qu壓ya力li傳chuan感gan器qi。壓ya力li傳chuan感gan器qi可ke以yi采cai用yong壓ya阻zu或huo壓ya電dian式shi傳chuan感gan器qi，目mu前qian壓ya阻zu式shi傳chuan感gan器qi技ji術shu較jiao為wei成cheng熟shu，CTDshebeizhongdeyalichuanganqiwangwangcaiyongyazushichuanganqi。yalichuanganqidejibenjiegoushiyigegudinggemojiegou，gemojiegouzuoweidanxingyuanjianganyingyali，tongguoyazutexingjiangyalizhuanbianweizuzhidebianhua。danjingguibenshenjiushihenhaodeyazucailiao

，keyizhijiezuoweijiegoucailiao，jiagongshitongchangzaidanjingguijidishangjinxingtijiagongxingchenggemo，zaizaigemobianyuanshaoliangchanzaxingchengp型或n型電阻以便於測量。

 

⒉ 基於MEMS的聲學換能器

 

聲(sheng)學(xue)換(huan)能(neng)器(qi)能(neng)夠(gou)使(shi)聲(sheng)波(bo)和(he)電(dian)信(xin)號(hao)相(xiang)互(hu)轉(zhuan)化(hua)，具(ju)有(you)接(jie)收(shou)聲(sheng)波(bo)和(he)發(fa)射(she)聲(sheng)波(bo)的(de)功(gong)能(neng)。聲(sheng)學(xue)換(huan)能(neng)器(qi)在(zai)海(hai)洋(yang)觀(guan)測(ce)中(zhong)有(you)著(zhe)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)
，可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)水(shui)聽(ting)器(qi)、水下聲納探測裝置，或用於水下通信，構建水下無線傳感器網絡。基於 MEMS 的聲學換能器具有與壓力傳感器相近的結構，分別有基於壓電效應和電容檢測的聲學換能器。

 

基(ji)於(yu)壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)的(de)聲(sheng)學(xue)換(huan)能(neng)器(qi)利(li)用(yong)的(de)是(shi)壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)以(yi)及(ji)與(yu)之(zhi)相(xiang)反(fan)的(de)逆(ni)壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)。壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)可(ke)以(yi)將(jiang)隔(ge)膜(mo)的(de)形(xing)變(bian)轉(zhuan)化(hua)為(wei)電(dian)荷(he)的(de)移(yi)動(dong)
，用(yong)於(yu)感(gan)應(ying)聲(sheng)波(bo)的(de)震(zhen)動(dong)，產(chan)生(sheng)電(dian)信(xin)號(hao)。而(er)逆(ni)壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)則(ze)相(xiang)反(fan)
，通(tong)過(guo)對(dui)壓(ya)電(dian)材(cai)料(liao)施(shi)加(jia)縱(zong)向(xiang)的(de)外(wai)電(dian)場(chang)，使(shi)壓(ya)電(dian)材(cai)料(liao)產(chan)生(sheng)單(dan)一(yi)方(fang)向(xiang)的(de)側(ce)應(ying)力(li)
，導(dao)致(zhi)隔(ge)膜(mo)彎(wan)曲(qu)。控(kong)製(zhi)電(dian)場(chang)周(zhou)期(qi)性(xing)的(de)改(gai)變(bian)，即(ji)可(ke)產(chan)生(sheng)一(yi)定(ding)頻(pin)率(lv)的(de)聲(sheng)波(bo)。電(dian)容(rong)式(shi)聲(sheng)學(xue)換(huan)能(neng)器(qi)一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)平(ping)行(xing)板(ban)電(dian)容(rong)結(jie)構(gou)，也(ye)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)叉(cha)指(zhi)電(dian)容(rong)等(deng)相(xiang)對(dui)複(fu)雜(za)的(de)結(jie)構(gou)。平(ping)行(xing)板(ban)電(dian)容(rong)結(jie)構(gou)上(shang)極(ji)板(ban)為(wei)可(ke)動(dong)(形變)degemo，xiajibanweigudingdeguijidi，kebaohanduogedianji。zuoweishengbofashezhuangzhishi
，zaishangxiajibanjianwaijiazhiliudepianzhidianyaxingchengjingdianchang，zaitongguojiazaijiaoliudianyaxinhaoqudonggemozhendong
，chanshengshengbo。zuoweishengbojieshouzhuangzhishi，gemojiegouganyingzhendong，zhuanbianweipingxingbanjiandianrongdebianhua。

 

MEMS聲學換能器體積小巧，集成度高，並且可以在片內集成信號處理電路
，用以補償換能器本身的非線性等。高集成度的MEMS器件可以實現微米級尺寸緊密排布的二維陣列結構

，可應用與三維成像。

 

⒊ 基於MEMS的慣性傳感器

 

慣性(加速度)傳感器是一種技術比較成熟

，應用比較廣泛的MEMS傳感器，主要應用於波浪觀測。目前國內外波浪測量浮標通常采用傳統的加速度傳感器，這些傳感器體積大、重量重、價格昂貴，從而使浮標的製作成本增加。近年來
，隨著基於MEMS的慣性傳感器的技術逐漸成熟，MEMSguanxingchuanganqizhujiantuiguangyingyongyubolangdeguance。guanxingchuanganqidejibenyuanliyuyalichuanganqixiangsi
，shiliyongyadianxiaoyinghuoyazuxiaoyinghuodianrongweiyijiancedeyuanli
，butongdeshitabushiganyingwailiyinfadexingbian，ershizaidanxingjiegoushangzengjiayigexuankongdezhiliangkuai，dangchuanganqichuyujiasuhuojiansuyundongshi，youyuguanxingzuoyong，zhiliangkuaideyundongxiangduiyujidideyundongcunzaiyidingzhihou，shidelianjiezhiliangkuaihejididedanxinggemochanshengxingbian
，congerganyingjiasudu。genjujiegoudebutong，danyideguanxingchuanganqiyekeyijianceduogefangxiangdejiasudubianhua。youyubolangceliangdeyuanliyuzhiqianyizhi，congercujinleguowaibolangceliangfubiaodegengxinhuandai。

 

⒋ 基於MEMS的多傳感器觀測係統

 

除上述幾類MEMS傳感器外，地磁傳感器

、光學傳感器等MEMS器件也能應用在海洋觀測中。相比與許多傳統器件
，MEMS傳感器除了具有體積小、靈敏度高等優點外，高集成度也是它的一個重要優勢。利用先進的 MEMS 製造技術，可以在單一芯片上集成多個傳感器，同時觀測多方麵的數據。CTD設備就是一個典型的多傳感器係統，通常集成有溫度傳感器、電導率傳感器和壓力傳感器，相比於應用傳統傳感器的CTD設備
，基於MEMS的CTD設備具有更低的功耗和更高的靈敏度及分辨率。同時基於MEMS的CTD設(she)備(bei)也(ye)具(ju)有(you)非(fei)常(chang)小(xiao)的(de)體(ti)積(ji)，這(zhe)使(shi)它(ta)不(bu)僅(jin)僅(jin)可(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)單(dan)獨(du)的(de)海(hai)洋(yang)觀(guan)測(ce)設(she)備(bei)使(shi)用(yong)，也(ye)可(ke)以(yi)與(yu)其(qi)他(ta)海(hai)洋(yang)觀(guan)測(ce)設(she)備(bei)相(xiang)結(jie)合(he)，組(zu)成(cheng)功(gong)能(neng)更(geng)豐(feng)富(fu)的(de)海(hai)洋(yang)觀(guan)測(ce)係(xi)統(tong)。

 

海洋觀測浮標通常也是多傳感器係統
，因為浮標本身體積較大，往往可以根據需要集成多種傳感器。應用MEMS慣性傳感器和地磁傳感器設計的測波浮標
，它的MEMS傳感器具有極低的功耗和極小的體積，其中MEMS慣性傳感器的功耗隻有不到400μW，包括封裝和PCB 板在也隻有幾厘米大小。除了應用於波浪觀測，觀測浮標還可以同時采集其他所需的數據，如溫度和鹽度等。因為MEMSchuanganqidegonghaodi
，tijixiao
，haiyangfubiaoguancexitongyibandoujuyouchongzudekongjianhedianyuangongying
，keyilinghuoziyoudepeizhisuoxudechuanganqi。tongshi，peizhizaijulijiaojindefanweineidefubiaohaikeyibicijinxingwuxiantongxin，zuchengwuxianchuanganwangluo。

 

MEMS傳感器具有極高的集成度，多傳感器係統也可以集成在很小的體積內，由於這個特點，MEMS多傳感器係統可以應用在比傳統傳感器更廣泛的領域裏，海洋動物標簽就是一種充分利用MEMS傳感器高集成度這一優勢的海洋觀測儀器
，研究者們已經進行了很多關於海洋動物標簽的研究。海洋動物標簽是一種包含MEMS傳感器、數據采集和控製電路、通信電路(有源或無源標簽)和he電dian源yuan等deng於yu一yi體ti的de小xiao型xing標biao簽qian設she備bei，通tong常chang包bao括kuo封feng裝zhuang在zai內nei也ye隻zhi有you幾ji厘li米mi大da小xiao
，可ke以yi固gu定ding在zai魚yu類lei身shen上shang而er不bu影ying響xiang魚yu類lei的de活huo動dong，當dang被bei標biao記ji的de魚yu再zai次ci被bei捕bu獲huo時shi，通tong過guo射she頻pin閱yue讀du設she備bei讀du取qu標biao簽qian中zhong存cun儲chu的de數shu據ju，這zhe種zhong標biao簽qian通tong常chang用yong於yu漁yu業ye和he生sheng態tai研yan究jiu等deng。丹dan麥mai技ji術shu大da學xue微wei納na技ji術shu係xi的deAnders Hyldg rd等人設計了一種用於漁業研究的多傳感器標簽。該多傳感器係統包括了溫度
、鹽度、壓力和光敏傳感器，這些傳感器全部集成於一塊芯片，傳感器芯片的尺寸僅為4×6mm2。該標簽係統還包括控製芯片、存儲器、射頻標簽和電源等
，這些模塊安置在一塊PCB板上
，通過盆栽管(potted－tube)封裝以密封電路部分。

 

MEMS多傳感器係統具有極高的靈活性和集成度。可將許多不同種類的傳感器以及控製
、數據處理和存儲、通信模塊等集成在一塊PCB板上
，甚至是一塊芯片上。可根據應用需求定製不同的器件，應用範圍十分廣泛。

 

 

五、在我國的研製現狀及未來展望

 

⒈ 我國MEMS的研製現狀

 

我國的MEMS研究始於20世紀90年代初，在“八五”

、“九五”期間得到了科技部
、教育部
、中科院
、國家自然科學基金委的支持

，研製了微陀螺與微加速度計、微型傳感器和微型執行器、微流量器件和係統、生物芯片和微電泳儀、微型光開關和RF MEMS器件
、微型機器人和微操作係統、矽和非矽製造工藝。其中微型壓力傳感器、微型加速度計、微流量傳感器和微氣體傳感器已經得到少量應用.目前全國約有50多個MEMS研製單位，形成了幾個MEMS研究力量相對集中的地區。如上海交通大學研製了用於小型直升飛機試驗的直徑2mm的微型馬達。

 

由於各種原因，我國的MEMS研究在質量、性能價格比及商品化等方麵與國外有很大的差距。政府加大投入、企業參與開發應為MEMS從業人員提供更加強大的資金、技術支持。

 

⒉ MEMS發展趨勢

 

當前MEMS技術正處於突破和高速發展前夕，21世紀肯定會展現一個大發展的局麵
，其廣泛應用和效益將強有力的顯示出來，對信息
、航天、航空、自動控製、醫學、生物學

、力學
、光學、熱學、近代物理和工程學等領域的影響將是深刻的人類的生產和生活方式也會因此而發生某些變化。

 

MEMS技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)的(de)目(mu)標(biao)是(shi)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)集(ji)成(cheng)係(xi)統(tong)的(de)性(xing)能(neng)及(ji)價(jia)格(ge)比(bi)，因(yin)此(ci)提(ti)高(gao)芯(xin)片(pian)的(de)集(ji)成(cheng)度(du)是(shi)不(bu)斷(duan)縮(suo)小(xiao)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)特(te)征(zheng)尺(chi)寸(cun)的(de)動(dong)力(li)源(yuan)泉(quan)。研(yan)究(jiu)方(fang)向(xiang)的(de)多(duo)樣(yang)化(hua)、加工工藝的多樣化、係統單片集成化將是MEMS技術的發展方向。

 

六、結束語

 

MEMS技術目前仍屬於新興的技術領域
，並不是很成熟，許多領域的研究仍比較匱乏。但通過目前國內外的研究成果可以看到，MEMS傳感器係統具有高集成度

、高靈敏度、高分辨率、低功耗、低成本等優勢。MEMS是21世紀推動國民經濟的一項重要的技術，它們的實現和應用必將對許多重要技術領域的發展產生深遠的影響。

 

在海洋觀測中應用MEMS傳感器技術
，可以實現傳感器的高集成度、小型化和低功耗
，從而令海洋觀測儀器體積更小、功耗更低
、配置更靈活。另外MEMS聲學換能器不僅可以作為一種觀測設備，同時還可以實現水下通信，以構建水下無線傳感網。

 

隨著人們對海洋研究的深入和未來海洋觀測技術智能化、網絡化和小型化的發展
，MEMS傳感器技術將以其特有的優勢

，在海洋觀測技術的發展中發揮更重要的作用。相信隨著MEMS技術的日趨成熟，MEMS傳感器技術將更廣泛的應用在海洋觀測的各個領域中。

 

 

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