發表於 2018-11-28 15:15:51
據麥姆斯諮詢報導，氣壓傳感器是一類非常有用的MEMS器件。它們在物聯網（IoT）中有非常廣泛的應用，從氣象監測到室內資產跟蹤。
壓力傳感器雖然不常被看見，但它們的影響無處不在。壓力傳感器有多種不同的應用，其中最常見的應用是氣象監測。壓力傳感器現在已非常普遍。它現在可能就存在你的口袋裡！是的，在你的手機裡就有一個。你的手機使用壓力傳感器來協助跟蹤，獲取你的高度，並幫助跟蹤計算。這些傳感器的工業應用包括受控的實驗室和製造環境。壓力傳感器對IoT應用非常有用，由於其低成本、低功耗和小尺寸，它們可以很容易地集成到任何系統中。
壓力傳感器的工作原理
MEMS（微機電系統）氣壓傳感器的工作原理主要有兩種。第一種原理是壓電效應。壓電材料可以產生電流。當它們受到外力的作用時，材料會產生形變，其內部會產生極化現象，在形變的兩端出現正負等量的電荷，這個過程可以用兩個不同的方程式來計算。首先，電流可以用來計算材料的形變程度，然後材料的形變可以用來計算外力大小，因此探測電流就可以計算出外力大小。當然，這些計算也可以反向執行。
第二種原理是靜止系統的外力和為零。設想一個膨脹的氣球，當這個氣球的收縮力等於氣球內外的壓力差時，就確定了這個氣球的大小。壓力是施加在一定區域上的力，換句話說，氣球周圍的力是相等的。你可以通過將氣球推入水中來迫使氣球變小，因為在水下會有更大的外部壓力。如果你爬上一座山，氣球會變大，因為外部壓力會變小。
這類MEMS壓力傳感器本質上是一個空氣腔，其一側帶有類似氣球的柔性材料。當傳感器位於氣壓較高的區域（例如低谷）時，膜就會由於外界壓力變大而被推向腔內。當傳感器位於氣壓低的區域（例如山峰），膜會從腔體中凸出。在這層膜上附有敏感材料。傳感器可以讀取材料（形變）產生的電流變化，然後通過該電流讀數計算出施加到膜上的壓力。接下來，因為腔內的壓力已知，那麼傳感器就可以計算出外部壓力大小了。
IoT中的氣壓傳感器MEMS氣壓傳感器因測量足夠精確，可用於各種應用。其中之一是用於測量自行車的輪胎壓力，並在壓力變低時能發出通知。另一個應用案例是將MEMS氣壓傳感器與溼度和溫度傳感器組合，「散布」於農田區域，這主要是為了幫助農民。該傳感器套件可用於收集天氣數據，這些數據經過高級機器學習算法可以極其準確地預測當地天氣。天氣分析除了農業，還有很多其它應用。例如，天氣會影響空中和海上的旅行。如果知道何時會發生極端天氣，可以對基礎設施進行預防性保護。
氣壓傳感器對跟蹤非常有用。IoT解決方案開發和應用領先廠商Leverege的定位引擎可以從氣壓傳感器獲取數據以優化算法。除了能夠根據相對氣壓區分建築物的樓層之外，這些傳感器還具有足夠的響應能力來計算z向速度。
在一些GPS信號不佳的場所，例如商場或體育場館中，許多地圖和跟蹤應用結合了航位推算算法。因此，根據最後得知的GPS位置，航位推算利用傳感器確定的速度和航向信息可以計算出手機的位置。
氣壓傳感器可以為航位推算提供大量垂直方向（z軸方向）的運動信息。如果知道任意時刻的z向速度，可以將計算簡化成一個水平的系統。除了提供z向信息，如果傳感器精度足夠，它可以用於臺階探測。
氣壓傳感器對IoT應用極其有用。它們的價值源於低成本、低功耗和小尺寸。作為一種附加價值，氣壓傳感器很容易添加到任何IoT傳感器套件中。它們對普通人的日常生活最主要的影響是其在氣象監測和室內資產跟蹤方面的應用。
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