p A Hitachi Ltd. anunciou hoje o desenvolvimento de um acelerômetro MEMS de alta sensibilidade e baixa potência que pode detectar solo extremamente fraco e vibrações de edifícios, combinando tecnologia MEMS sofisticada com tecnologia de circuito. O sensor atinge uma sensibilidade comparável à dos sensores para exploração de petróleo e gás (nível de ruído 30ng / √Hz) com menos da metade do consumo de energia (20mW). A Hitachi pretende aplicar este sensor a várias aplicações, incluindo a próxima geração de exploração de petróleo e gás, e monitoramento de infraestrutura, contribuir para a realização de um ambiente confortável, sociedade segura e protegida. p O progresso nos últimos anos na fusão de OT (Tecnologia Operacional) e TI (Tecnologia da Informação) tem levado a uma expectativa cada vez maior em sensores de alto desempenho, que representam um componente chave. Por exemplo, na exploração de petróleo e gás, sensores com sensibilidade três ordens de magnitude maior do que os sensores automotivos são necessários, pois precisam ser capazes de detectar ondas de reflexão subterrâneas extremamente fracas resultantes de terremotos artificiais aplicados. Também, o consumo de energia desses dispositivos precisa ser reduzido drasticamente para melhorar a viabilidade, como casos de uso, como a exploração de recursos de próxima geração, pode precisar implantar sensores da ordem de um milhão em sites, ou pode exigir uma bateria de muitos anos, como no monitoramento de infraestrutura para pontes e edifícios. Em acelerômetros MEMS convencionais, Contudo, era difícil alcançar alta sensibilidade e baixo consumo de energia ao mesmo tempo, uma vez que o consumo de energia aumenta proporcionalmente ao quadrado da redução do ruído.

p Para superar este desafio, A Hitachi desenvolveu um acelerômetro MEMS de alta sensibilidade e baixa potência ao convergir uma combinação sofisticada de MEMS e tecnologias de circuito. As características das tecnologias desenvolvidas são as seguintes.

p MEMS de baixo ruído usando uma massa móvel com perfurações exclusivas

p Os acelerômetros MEMS consistem em uma massa móvel suspensa por molas fracas e circuitos para detectar e controlar o movimento. Os circuitos detectam o movimento da massa gerada pela vibração ou aceleração como sinais de carga elétrica, e controlar a massa com base no sinal para mantê-la em uma posição equilibrada, Contudo, o ruído causado pelas moléculas de ar que colidem com a superfície da massa em movimento resulta em sensibilidade reduzida. Neste desenvolvimento, perfurações exclusivas com diâmetros de entrada / saída diferentes com base na análise de dinâmica de fluidos foram feitas na massa em movimento, consistindo em um substrato SOI, resultando em uma redução pela metade das colisões de moléculas de ar.

p Circuito de baixa potência através da operação paralela de controle e detecção

p Em acelerômetros MEMS convencionais, um eletrodo comum é usado ao alternar entre as operações de controle e detecção. Este método consome muita energia, pois uma alta tensão de controle é necessária para alternar entre as operações devido à curta duração do período de controle. No sensor proposto, eletrodos independentes são fornecidos para controle e detecção, e, portanto, as operações de controle e detecção podem ser realizadas simultaneamente, e a alta tensão necessária para se preparar para o controle pode ser eliminada, resultando em uma redução de 40 por cento na tensão de controle necessária para as operações de controle.

p Ao avaliar a tecnologia desenvolvida, verificou-se que a sensibilidade (nível de ruído 30ng / √Hz ou menos) necessária para sensores usados ​​na exploração de petróleo e gás, poderia ser realizado com um consumo de energia de 20mW, que é aproximadamente a metade dos níveis convencionais. Como resultado, será possível aplicar acelerômetros MEMS a situações que requerem um grande número de sensores de baixa potência de alta sensibilidade, como a detecção de solo extremamente fraco ou vibrações de edifícios.

p A Hitachi pretende aplicar este sensor a várias aplicações, incluindo a próxima geração de exploração de petróleo e gás, e monitoramento de infraestrutura, contribuir para a realização de um ambiente confortável, sociedade segura e protegida.