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早些年针对玻璃破碎的报警系统,常见解决方案是在窗户玻璃上贴个用于检测震动的传感器。但这么做既影响美观,在楼宇窗户很多时还会造成成本的急剧提升。还有一些解决方案则采用麦克风来检测玻璃破碎的相应频率,这类方案的问题在于较高的误报率,且对麦克风的可靠性、信噪比、动态范围都提出了很高的要求。
英飞凌电源与传感系统事业部总裁Andreas Urschitz表示:“将现实世界和数字世界连接起来,其中需要克服的障碍就在于,你需要在各处都布局好传感器。英飞凌以半导体的形式,为技术赋予人的五官感知。”所以英飞凌的传感器产品组合中,包括了智能感知(大气压力传感器)、智能耳朵(MEMS麦克风)、智能鼻子(CO2传感器)、智能眼睛(3D ToF传感器、雷达技术)等广泛的分类。
为了实现智能音箱、智能家居等场景,除了多麦克风阵列技术以外,针对MEMS麦克风信噪比的提升也非常重要。在英飞凌MEMS麦克风产品的技术演进中,从2010年较低成本但声学性能较差的单backplate,发展到2014年显著提升了声学性能——信噪比提升至70dB但防尘性能较差的双backplate,及今年最高75dB,而且还达到IP57防水防尘级别的密封双薄膜(sealed dual membrane)设计。
这种密封结构设计,一方面实现了防水防尘,另一方面则提升了信噪比,也就提升了声音信号的获取能力。前文中提到应用于报警系统的麦克风传感器(IM69D130),信噪比就达到了69dB,另外有130dB的SPL(声压级)——即最高可以听到130dB的信号。如此一来,麦克风无论离玻璃爆破音源很近还是很远,都能够将玻璃碎裂的声音记录下来。
英飞凌报警系统中所用的电容式大气压力传感器DPS310能够侦测到5cm的高度差(±0.004hPa),所以运动期间,如跑楼梯这样的动作,传感器也能判断每一级楼梯的落差——这也是它能够通过微小气压差别,去侦测玻璃爆破的原因。
其特性还包括了足够小的尺寸,DPS310这颗压力传感器的三围2x2.5x1.0mm;低功耗,压力测量时峰值电流345μA,待机电流0.5/1.0μA;外加防尘放水、温度稳定性高等特点。
这种压力传感器的应用范围也因此可以很广,包括用于智能家居、气象站、可穿戴设备的运动追踪,甚至还有室内室外的导航、气流测量、预测性维护。
这是一种典型应用于空气质量监测的传感器,英飞凌的CO2传感器是基于光声效应的光声谱技术。红外光经过特定光栅,输出特定波长λ=4.2μm的光波,可被CO2气体分子吸收。在密闭腔内光被吸收引起热效应和压力改变。后端再藉由麦克风检测压力变化值,实现CO2浓度及浓度变化的检测。
上面这张图是英飞凌XENSIV™ PAS CO2传感器模块,上方封装起来的就是感应腔。里面主要包括两部分,分别是发出红外光的部分,包括了过滤4.2μm波长的光学filter以及一个MEMS heater;探测器部分就是前文提到的MEMS麦克风。
ToF和雷达,是英飞凌“智能视觉”或者说“智能眼睛”的表达方式。英飞凌通过与pmd合作的方式,共同推出REAL3™ ToF传感器解决方案,用于相对近距离的场景3D感知、成像。这种技术在手机、扫地机器人、智能家居、智能安防、现实增强设备等领域都有应用。
而雷达则是英飞凌将车载领域相对成熟的硬件和方案,应用到消费类、工业类应用中的产品。其特色能力在于感应微动作(micro movement),比如室内有人时,这种60GHz雷达能够感知呼吸、心跳这些亚毫米级别的动作,正成为传感领域冉冉升起的明星产品!
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