微型傳感器在汽車電子化、智能化工程中的應用

3．流量傳感器

流量傳感器主要用于發(fā)動機空氣流量和燃料流量的測量。進氣量是燃油噴射量計算的基本參數(shù)之一?？諝饬髁?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/傳感器">傳感器的功能：感知空氣流量的大小，并轉換成電信號傳輸給發(fā)動機的電子控制單元?？諝饬髁康臏y量用于發(fā)動機控制系統(tǒng)確定燃燒條件、控制空燃比、起動、點火等?？諝饬髁總鞲衅饔行D翼片式、卡門渦旋式、熱線式、熱膜式等4種類型?？諝饬髁總鞲衅鞯闹饕夹g指標：工作范圍為0.11m3/min～103m3/min，工作溫度為-40℃～120℃，精度＞1%。燃料流量傳感器用于檢測燃料流量，主要有水輪式和循環(huán)球式，其動態(tài)范圍為0～60kg/h，工作溫度為-40℃～120℃，精度為±1%，響應時間＜10ms。

Honeywell的下屬微開關（microswitch）公司用熱微細加工技術制作出了微橋式空氣流量傳感器芯片，它用微細加工技術在硅圓片上加工出空腔，鉑電阻懸掛在空腔之上。當空氣流過器件時，發(fā)生了從空氣流動方向下方到上方的熱傳輸，因而，下方電阻被冷卻，上方電阻被加熱，由電橋電阻變化可測量出空氣流量。

4．位置和轉速傳感器

曲軸位置與轉速傳感器主要用于檢測發(fā)動機曲軸轉角、發(fā)動機轉速、節(jié)氣門的開度、車速等，為點火時刻和噴油時刻提供參考點信號，同時，提供發(fā)動機轉速信號。
目前，汽車使用的位置和轉速傳感器主要有交流發(fā)電機式、磁阻式、霍爾效應式、簧片開關式、光學式、半導體磁性晶體管式等，其測量范圍為0°～360°，精度優(yōu)于±0.5°，測彎曲角達±0.1°。

車速傳感器種類繁多，有敏感車輪旋轉的、也有敏感動力傳動軸轉動的，還有敏感差速從動軸轉動的。當車速高于100km/h時，一般測量方法誤差較大，需采用非接觸式光電速度傳感器，測速范圍為0.5km/h～250km/h，重復精度為0.1%，距離測量誤差優(yōu)于為0.3%。

5．氣體濃度傳感器

氣體濃度傳感器主要用于檢測車體內(nèi)氣體和廢氣排放。其中，最主要的是氧傳感器，它檢測汽車尾氣中的氧含量，根據(jù)排氣中的氧濃度測定空燃比，向微機控制裝置發(fā)出反饋信號，以控制空燃比收斂于理論值。常用的有氧化鍺傳感器（使用溫度為-40℃～900℃，精度為1%）、氧化鉻濃差電池型氣體傳感器（使用溫度為300℃～800℃）、固體電解質式氧化鉻氣體傳感器（使用溫度為0～400℃，精度為0.5%），另外，還有二氧化欽氧傳感器以及二氧化錯氧傳感器。和氧化鍺傳感器相比，二氧化鈦氧傳感器具有結構簡單、輕巧、便宜，且抗鉛污染能力強的特點。二氧化鋯微離子傳感器由氧化鈣穩(wěn)定氧化錯離子體、多孔鉑厚膜工作電極、鈀/氧化把厚膜參數(shù)電極、不透水層、電極接觸和保護層構成。其中，氧化鈣穩(wěn)定氧化錯由反應濺射法積淀。工作電極和參考電極都由厚膜工藝制作。在理想的A/F點附近的輸出電壓發(fā)生驟變，當空燃比變高，廢氣中的氧濃度增加時，氧傳感器的輸出電壓減?。划斂杖急茸兊?，廢氣中的氧濃度降低時，氧傳感器的輸出電壓增大。電子控制單元識別這一突變信號，對噴油量進行修正，從而相應地調節(jié)空燃比，使其在理想空燃比附近變動。

6．爆震傳感器

爆震傳感器用于檢測發(fā)動機的振動，通過調整點火提前角控制和避免發(fā)動機發(fā)生爆震。為了最大限度地發(fā)揮發(fā)動機功率而不產(chǎn)生爆燃，點火提前角應控制在爆燃產(chǎn)生的臨界值，當發(fā)動機產(chǎn)生爆燃時，傳感器將爆燃引起的震動轉變成電信號，并傳給電子控制單元。檢測爆震有檢測氣缸壓力、發(fā)動機機體振動和燃燒噪聲等三種方法。爆震傳感器有磁致伸縮式和壓電式。磁致伸縮式爆震傳感器的使用溫度為-40℃～125℃，頻率范圍為5kHz～10kHz；壓電式爆震傳感器在中心頻率5.417kHz處，其靈敏度可達200mV/gn，在振幅為0.1-10gn范圍內(nèi)具有良好線性度。

7．節(jié)氣門位置傳感器

節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門上，其功能是將發(fā)動機節(jié)氣門的開度信號轉變成電信號，并傳遞給電子控制單元，用以感知發(fā)動機的負荷大小和加減速工況。最常用的是可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器。該傳感器是一種典型的節(jié)氣門傳感器，主要由一個線形變位器和一個怠速觸點兩部分組成。電阻變位器用陶瓷薄膜電阻制成，滑動觸點用復位彈簧控制，與節(jié)氣門同軸轉動。工作時，線形變位器的觸點在電阻體上滑動，根據(jù)變化的電阻值，可以測得與節(jié)氣門開度成正比的線性輸出電壓信號。根據(jù)輸出電壓值，電子控制單元可獲知節(jié)氣門的開度和開度變化率，從而精確判斷發(fā)動機的運行工況，提高控制精度和效果。怠速信號滑動觸點是常開觸點，只有在節(jié)氣門全閉時才閉合，產(chǎn)生怠速觸點信號，主要用于怠速控制、斷油控制及點火提前角的修正。
（二）安全系統(tǒng)方面用傳感器

安全是汽車考慮的首要因素，用于安全方面的傳感器也很多，如有用于汽車安全氣囊的微型加速度計，測角速率的表面微機械陀螺等。