石英加速度計將為感測領(lǐng)域帶來全新風貌

　　石英晶體被喻為“產(chǎn)業(yè)之塩”，擁有高準確性、極低耗電量，以及絕佳穩(wěn)定性等卓越特性，使其特別適合用于感測相關(guān)市場領(lǐng)域，創(chuàng)造出許多客戶能夠安心采用的全新應用產(chǎn)品，并進一步為我們的日常生活帶來重大改變。本文將從傳感器在裝置中扮演的角色談起，探討優(yōu)良的傳感器應具備的基本要素，并以Epson Toyocom原創(chuàng)的“double-T”架構(gòu)為例，說明以石英晶體為材質(zhì)制造的陀螺儀，如何為感測領(lǐng)域帶來嶄新的風貌。

　　優(yōu)良傳感器的“5S”標準

　　若拿“以量尺量測物體”為例，探討何謂優(yōu)良的傳感器，則可以歸納出五項前綴均為S開頭的標準，我們姑且稱之為“5S”。

　　首先，為了準確地測量物體的長度，我們必須先把量尺的原點校準受測物體的末端(圖1)。若量尺的長度不及受測物體，我們通常會進行多段式測量：第一次測量先在量尺長度所及之處先做記號，然后再將量尺的原點對準記號處進行第二次測量，以此類推。但是，這樣的方式可能產(chǎn)生各式各樣的錯誤，譬如量尺擺放的角度傾斜、原點校準的偏差、移動量尺時所做的記號偏離，甚至量尺本身刻度是不正確等等。

　　將上述概念應用在傳感器上，為了避免可能的誤差產(chǎn)生，優(yōu)良的傳感器無論在任何情況下，都必須確保“原點”的固定，絕不能出現(xiàn)原點偏移，刻度也不能因為溫濕度等外部環(huán)境影響而變化、絕對不能出現(xiàn)磁滯現(xiàn)象(hysteresis)，或與其它軸線(噪聲)出現(xiàn)相互干擾的現(xiàn)象。

　　再以“汽車緊急煞車”的例子進一步說明，當駕駛踩下煞車踏板時，系統(tǒng)便會產(chǎn)生線性地產(chǎn)生煞車作用。也就是說，系統(tǒng)將會立即以改變物理量的方式，響應煞車這項指令，而感測的結(jié)果將與變化程度成正比，而這樣的特性對感測裝置來說至關(guān)重要。

　　基于以上兩個例子，我們可以歸納出5個以S為前綴的傳感器特性，包括Speed(回應物理量變化的速度)、Sensitivity(對變化響應程度的敏感度)、Selectivity(只針對特定變化響應的選擇能力)、Straight Response(回應物理變化量的準確性)，以及Stability(保持不受外部環(huán)境影響的穩(wěn)定性)。5S同時也可以作為衡量傳感器效能的重要標準。

　　更佳的歸零特性

　　陀螺儀傳感器(gyro-sensor)正好符合上述的5S標準，并且已被廣泛運用在數(shù)字單眼相機(digital single-lens reflex，泛稱DSLR)中，大幅改善數(shù)位單眼相機的影像穩(wěn)定效能。

　　陀螺儀傳感器目前在數(shù)位單眼相機中，是專門用來偵測角速度(angular velocity)，也就是相機震動的幅度。之后再透過致動器(actuator)，將偵測到的相機震動幅度數(shù)據(jù)回傳到鏡頭。10年前相機防手震功能首度問世時，陀螺儀傳感器的5S效能遠遜于目前的水平，且只能提升約一級的快門速度。然而，時至今日，陀螺儀傳感器的5S效能已大幅提升。以Epson Toyocom于2005 年推出的XV-3500CB超小型振動陀螺儀傳感器為例，即便在持續(xù)震動的環(huán)境中，也能準確地進行歸零的動作，將快門速度一舉提升4級。

　　Epson Toyocom為專業(yè)的石英晶體組件制造商，是由日本精工愛普生公司(Seiko Epson Corp.)的石英組件事業(yè)部，以及日本東洋通信機公司(Toyocom Corp.)合并組成。由于該兩家公司在設計生產(chǎn)石英晶體電子組件方面，均擁有十分豐富的經(jīng)驗，透過整合兩家公司優(yōu)勢所帶來的綜效，進一步促使產(chǎn)業(yè)大量開發(fā)以石英單晶體為材料的創(chuàng)新產(chǎn)品。