电子产品世界

3 地震预警需要MEMS高性能、低功耗

3.1 地震预警的原理

这几年我国非常重视地震避险，可以预警还有多少秒到达相关位置。这是怎么做的呢？如下图，一般地震来了，P波比S波的传播速度快。幸运的是，P波带来的影响没有那么大，因为P波是上下振动的纵波，S波是横波。S波的传输速度约3.2~4.0 km/s。如果P波一地震就检测到了，S波检测得较慢，但网络通信速度是很快的，一般可达3.0×105 km/s。如果每个地方离震中100 km，则

100 km÷4 km/s=25 s

这意味着人如果离震中100 km，就可以提前25 s知道地震要来，有足够的时间做响应和急救。因为最后把楼撕扯、发生较为严重坍塌的是S波到达之后，S波和P波都到达之后，会形成L波，L波是真正产生致命作用的地震波。

现在能实现地震预警，实际上来自于技术的进步。过去的地震监测设备都是低密度布置的，每个专业的地震监测点之间的距离至少在80 km以上。现在能实现预警，靠的是大数据，即用低密度的专业地震设备+高密度辅助地震设备。辅助设备可能精度没有那么高，但设了更多的地震监测点，很多点同时动，且产生一个方向上的振动，那么一定是地震引起的，且可以确定震中，使得周边的人可以得到通知，有几十秒的时间去自救。

这种高密度的辅助地震设备可以通过MEMS加速度计实现，因为它可以检测各种各样的振动。

这种加速度计需要的特点是：低噪声和低功耗。因为地震有不同的等级，等级越低，振动幅度越小，因此必须要有足够低的噪声才能分辨足够小的等级。另外，大量铺设的辅助设备点很多是电池供电的，所以MEMS传感器必须要有足够的低功耗。

3.2 ADI的解决方案

ADI的ADXL355非常符合该市场的需求（如下图）。其中ADXL362的功耗比ADXL35X明显低很多，但它的噪声也高，如果这个应用只需要检测5级以上的地震，可装在燃气表里（注：现在已有客户应用），如果检测到五级及以上的强震，燃气表可以自动切断阀门，防止二次灾害的发生。

4 开发传感器的4个阶段

第1阶段，传感器可以敏感出1个信号，这个信号可能是电荷型的、电压型的、电流型的。客户要知道怎么把这个信号转化成数字输出的，或PWM输出的、电压输出的，方便客户的客户再去处理。这步最为简单、基本。

第2阶段，对这个传感器做简单的处理，例如可以把电荷或电压转换成客户需要的，有PWM输出、SPI输出等。

第3阶段，做一些软件算法。可能有些客户说我用你这个，你现在输出是很好了，但是我还要算，例如你可以测重力，但测重力并不代表角度，还需要一些反三角函数的运算。这种东西可能在A地还好，但是如果这个楼是在其他地方呢？公差会很大，但依然要保证非常好的精度，这就需要算反三角函数。这是非常简单的例子。有的还要多做一些，诸如智能制造里有一些FFD（自由变形）分析，现在ADI也有能力把FFD分析集成到器件里去。

以上3个阶段ADI都已实现。

第4阶段，针对不同的行业进行解释，这个数据到底代表什么意义。就像地震波例子，什么样的波形是地震波等，需要对于地震的理解，对于石油化工行业的理解，这个目前主要还属于客户的技术范畴，ADI也有一些持续的创新，与客户有些深度的合作。

5 ADI在MEMS上的优势

ADI是业界最早把MEMS技术实现商用的公司，在1987年开始在MEMS上投入，1991年就实现了用MEMS替代传统的气泡解决方案，做到了汽车的安全气囊里。

ADI专注于MEMS的技术创新40余年，并且有系统级的经验。目前看好自动驾驶、智慧城市、智能制造、智慧农业等新应用。

ADI的MEMS里程碑

关键词： MEMS 导航 位置服务 LBS ADI

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