石英加速度計將為感測領域帶來全新風貌

　　Epson Toyocom在2008年10月舉辦的CEATEC展覽中，展示嵌入石英晶體陀螺儀傳感器的氣墊船。為了讓石英晶體陀螺儀傳感器的效果更好，氣墊船以一般的船尾漂移方式前進，而陀螺儀傳感器則試圖在前進時讓船身不產生漂移。不過，這個展示仍有與現實狀況不符合的地方，例如：航道的摩擦系數實際上為零(圖5)。

　　傳感器裝置制造商現階段的目標，就是能夠盡可能提供效果極接近“Pure”的產品，以促進傳感器的廣泛使用。目前的傳感器是以電位型式輸出信號，用戶如欲將此信號傳送到微處理器，必須藉由濾波器、類比數位轉換器或其他組件來轉換信號。而裝置制造商的目標，就是將這些后續處理功能全部內建于產品之中，以期在不同使用狀態下皆能傳回相同的數值。在達到這個目標之后，下一步便將朝向智能型感測(smart sensing)階段發展。

　　傳感器未來應用趨勢 - 智能型傳感器

　　在逐步發展之下，可以預期智能型傳感器將開啟各種產品新應用的大門，例如會暈車的機器人!目前有許多公司正著手將三軸加速度傳感器與三軸陀螺儀傳感器加以整合，并開發能仿真人類感官機能的系統。若此構想能夠實現，制造出會暈車的機器人將不再是夢想，并將有助于測試開發防止暈車的汽車。

　　事實上，迫切需要高感度傳感器的應用項目之一就是整車控制(overall vehicle control)，包括處理水平滑動(偏離角)、加速度、搖晃及顛簸等狀況的能力。此類技術的開發將會讓司機的工作從實際駕駛汽車，轉變為僅需指示目的地和監控自動駕駛系統的效能。

　　若傳感器用于保健或安全等相關領域，對傳感器的要求將會更加嚴格。高感度傳感器必須嚴格控管溫度和磁滯特性等規格特性進行改善，以確保其準確度。目前用戶必須自行追蹤傳感器的外部變量，并消除任何可能產生的影響，以至于他們必須具備某些技能，才能夠有效地操作傳感器。而工程師未來的目標則是希望智能型傳感器能夠自主作業，在此情況下，傳感器的設計標準可能要從5S 進一步發展為7S或9S。

　　石英晶體在傳感器上的下個應用-壓力、加速度傳感器

　　目前，Epson Toyocom正著手開發各種石英晶體傳感器，除了目前已有的陀螺儀傳感器外，更包括壓力和加速度傳感器。石英晶體壓力傳感器透過偵測對石英晶體振蕩器施用張力或壓縮應力產生的振蕩頻率變化，來進行運作。此設計能提供高解析的感測，因為在裝置的動態范圍內，頻率變化能在廣達10%的振蕩頻率范圍中轉換為壓力值，而頻率穩定性則可落在1ppm的區間內。透過以數位頻率值的方式呈現輸出結果，即可簡化后續設計程序。

　　另一方面，石英晶體加速傳感器實際上屬于頻率變更傳感器，因此也可用于量測重力加速度。加速度將壓力施于石英晶體壓電振蕩器上，使其壓電特性和振蕩頻率產生變化。在±1G的加速度下，它具備100ppm/G 的敏感性和約1mG 的解析度。若能將陀螺儀傳感器和壓力、加速等傳感器，妥善搭配石英晶體的卓越特性，將可大幅擴展產品應用的范圍(表1)。

　　改善用戶接口的關鍵組件

　　最后，傳感器未來發展的最關鍵要素在于找出人們想要做什么。知道人們想要什么后，就能夠為其建立所需的接口，并得知其運作應該搭配何種傳感器。因為，解決應用問題要從確定傳感器究竟需要何種程度的效能開始。

　　若將石英晶體的優點結合微機電系統(MEMS)制程，將可能開發出小型、輕巧、低功耗且即插即用的感應裝置。Epson Toyocom已藉此建置其傳感器的產品線，并將該制造方法稱為QMEMS。QMEMS的應用范圍將無遠弗屆，舉例來說，將陀螺儀傳感器嵌入手表內，即可用來量測人體的動作。QMEMS傳感器擁有徹底革新人類日常生活的潛力。