在全球，將當前農業產業轉換為主要基于精確農業（PA）產業的需求正與日俱增，當中將需要使用先進的傳感器和信息技術來改變農業領域生產率。

由于MEMS技術具有經濟，精確和靈敏的優勢，因此這些傳感器無疑在功率放大器的興起中發揮重要作用。

解決農業問題

盡管歷史悠久的農業起源于從狩獵采集者向農業社會的轉變，但現代農業已因過去幾個世紀以來出現的技術進步而發生了轉變。

除了改善與日常農業工作相關的總體任務之外，這些進步對于確保快速增長的全球人口的充足糧食生產也至關重要。

同樣，在某些不可避免的限制出現時，例如氣候的劇烈變化，降雨減少和溫度的劇烈波動，需想方設法提高農業產量。

針對這些問題，基于微機電系統（MEMS）的傳感器在直接解決問題的能力上展現出大好前景。

MEMS傳感器的機理

自從1986年首次將MEMS傳感器引入公共市場以來，數百萬種基于MEMS傳感器技術的不同設備已被引入并商業化。MEMS傳感器的一些最常見的應用包括集成到噴墨打印機，投影系統，無人機，麥克風，數碼相機，智能手機，生物傳感器，光學傳感器，加速度計和陀螺儀等產品中。

作為慣性傳感器，任何MEMS傳感器的最基本的工作原理都始于傾斜，該傾斜被施加到小質量塊上，而小質量塊被蝕刻到傳感器集成表面的硅表面上。

然后，力的作用使其產生位移，該位移由位置測量接口電路測量。通過使用模數轉換器（ADC），此測量結果將轉換為數字信號，然后進行處理。

與牛頓第二運動定律一致，牛頓第二運動定律指出力等于質量乘以加速度，MEMS設備的傾斜（否則可以理解為施加的加速度）將產生產生位移的力。

因此，加速度計是任何MEMS傳感器的重要組成部分，因為它的功能是準確測量相對于移動的小型檢測質量的加速度所產生的電容。

其中，MEMS壓電加速度計以其高精度和穩定性而聞名，這使這些設備不受溫度和噪聲變化的影響，同時消耗的能量更少。

MEMS傳感器最近的發展

盡管在過去的幾年中，MEMS傳感器在汽車，醫療保健和消費品行業中的應用已顯著增加，但是將這些傳感器應用于農業領域是一個相當新的機遇。

MEMS傳感器目前可用于改善許多農業條件，包括涉及土壤，環境，雜草控制，幼苗和其他組件的條件。此外，這些傳感器還用于該行業生產部門中的汁液流量測量和水果直徑確定。

MEMS土壤傳感器：

作為任何農業項目的重要組成部分，土壤質量決定著任何作物的生產力和單產。這種直接影響土壤電導率和水分含量的農業成分的最重要方面是其pH值，它反映了其酸度或堿性。

農業工人定期準確測量pH的能力將調節植物的基本過程，包括光合作用，授粉施肥以及各種疾病狀態。

農業MEMS傳感器聚合的最新研究發現，光固化聚合物，甲基丙烯酸甲酯（MMA）和甲基丙烯酸（MAA）的丙烯酸類共聚物，衣康酸的三元共聚物和超吸收性共聚物均具有pH傳感功能。

監測環境的MEMS傳感器：

太陽輻射為地球上無數種生命提供熱量和能量，以支持人類的新陳代謝活動，溫暖海洋并推動植物的光合作用。

在光合作用過程中，至關重要的是太陽的光合有效輻射（PAR），其波長范圍可以在400納米（nm）至700 nm之間。2018年的一項最新研究討論了基于硅二極管陣列的新型PAR傳感器的開發，該傳感器可精確測量，記錄和存儲光強度信息，這證明了其在未來的商業前景。

除了PAR之外，風速在確定農田的生產力方面也可以發揮有趣的作用。傳統的風速傳感器在功能原理上通常是機械的或超聲波的，而最近的基于MEMS的傳感器已經證明了它們能夠精確測量風速的能力。

更具體地說，基于懸臂的MEMS傳感器在暴露于風中時會彎曲，并通過熱或機械原理獲得速度測量值。對于熱MEMS傳感器，傳感器的受熱組件暴露于空氣中，并且會經歷一定量的與風速有關的熱損失。

結語：

盡管基于MEMS的不同傳感器為農業提供了光明的未來。但值得注意的是，這些MEMS傳感器的商業化首先需克服多個技術難點，包括與傳統傳感器相比MEMS傳感器的成本相對較高以及基于MEMS設備的功耗等。