車用傳感器及發(fā)展趨勢解析
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汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的重要信息源，對溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、加速度和振動等各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測量和控制。衡量現(xiàn)代高級轎車控制系統(tǒng)水平的關(guān)鍵就在于其傳感器的數(shù)量和水平。當(dāng)前，一輛國內(nèi)普通家用轎車上大約安裝了近百個(gè)傳感器，而豪華轎車上的傳感器數(shù)量多達(dá)200只。未來汽車傳感器技術(shù)總的發(fā)展趨勢是微型化、多功能化和智能化。
微型傳感器利用微機(jī)械加工技術(shù)，將微米級的敏感元件、信號處理器、數(shù)據(jù)處理裝置封裝在一塊芯片上，由于具有體積小、價(jià)格便宜、便于集成等特點(diǎn)，可以明顯提高系統(tǒng)測試精度。當(dāng)前，該技術(shù)逐步成熟，可以制作檢測力學(xué)量、磁學(xué)量、熱學(xué)量等各種微型傳感器。多功能化是指一個(gè)傳感器能檢測兩個(gè)或兩個(gè)以上的特征參數(shù)或者化學(xué)參數(shù)，從而減少汽車傳感器的數(shù)量，提高系統(tǒng)的可靠性。智能化是將傳感器與大規(guī)模集成電路相結(jié)合，具有智能作用。
由于汽車傳感器在汽車電子控制系統(tǒng)中的重要作用和快速增長的市場需求，世界各國對其理論研究、新材料應(yīng)用和新產(chǎn)品開發(fā)都非常重視。下面介紹一些這方面的新產(chǎn)品。
二、離子檢測系統(tǒng)
三菱（Mitsubishi電子公司）正在開發(fā)一種車用離子檢測系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)能夠通過檢測離子來監(jiān)控發(fā)動機(jī)每個(gè)氣缸的燃燒情況。當(dāng)可燃混合氣持續(xù)燃燒時(shí)，在燃燒峰面附近就會發(fā)生電離現(xiàn)象。把一個(gè)帶偏壓的測頭放入氣缸，就可以測出與電離狀況相關(guān)的離子流。
這個(gè)能反映發(fā)動機(jī)各種燃燒狀況的信息控制系統(tǒng)由帶測頭的火花塞、裝有測試附件的點(diǎn)火線圈及一套處理離子流信號的電子模塊構(gòu)成，它可以判別每個(gè)缸的點(diǎn)火、燃燒及爆震情況。進(jìn)一步的功能將是對發(fā)動機(jī)的混合氣狀況加以監(jiān)控，即根據(jù)離子流所顯示的燃燒情況來控制每個(gè)缸的空燃比。
三、快速起動的氧傳感器
冷車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的發(fā)動機(jī)所排放的CO和HC是最多的，這就要求氧傳感器盡快起動進(jìn)入閉環(huán)控制狀態(tài)。NGK火花塞有限公司研制出一種新型氧傳感器，它能在15s內(nèi)達(dá)到閉環(huán)控制。通過縮小加熱區(qū)和降低阻抗，改進(jìn)了傳感器的加熱裝置。由于采用新材料和新的溫控系統(tǒng)，使加熱器的壽命與現(xiàn)有類型相近，改善了低溫特性。
四、側(cè)滑傳感器
博世公司開發(fā)一種雙向傳感器，它是由采用壓電晶體的線性加速度計(jì)組合而成。這樣的組合更有利于傳感器的設(shè)置、信號處理和封裝。這種傳感器有兩個(gè)經(jīng)過顯微加工的信號發(fā)生器并各自對應(yīng)著所測加速度方向的基準(zhǔn)面，對應(yīng)于某個(gè)基準(zhǔn)面的獨(dú)立信號就能測出相應(yīng)的作用力。而很高的品質(zhì)因數(shù)Q值使傳感器的封裝可以在常壓下進(jìn)行。
五、壓電諧振式角速度傳感器
三菱電子公司開發(fā)的這種傳感器為玻璃一硅一玻璃結(jié)構(gòu)，其諧振部分是一個(gè)用浸蝕法制成的硅梁。通過外置振蕩器激發(fā)，其諧振頻率約為4KHz。梁的厚度與硅片相同，它的寬度和長度通過浸蝕加工來決定。硅梁和玻璃支架的連接采用了真空下的陽極焊接工藝，以確保其固有頻率變化很小。
角速度的變化可根據(jù)硅梁振動頻率變化引起的梁兩側(cè)玻璃支架上金屬電極間的電容變化值測出。傳感器電路由電容電壓（C—V）轉(zhuǎn)換器和同步解調(diào)器構(gòu)成。C—V轉(zhuǎn)換器是一個(gè)轉(zhuǎn)換電容的比較器（ASIC）。當(dāng)測量范圍在±200°/s時(shí)，非線性為±1%。
六、高壓傳感器
Denso公司開發(fā)一種浸入式高壓傳感器。這些傳感器可用來檢測機(jī)油、液壓系統(tǒng)、汽油以及空調(diào)制冷劑的壓力，如制動器的液壓控制系統(tǒng)、怠速下的空調(diào)機(jī)壓縮器和動力轉(zhuǎn)向泵、燃油控制系統(tǒng)、懸架控制系統(tǒng)以及自動變速器中的液壓換擋系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的壓力變化在2～20MPa，而傳感器可耐壓38MPa。
這種傳感器使用一種樹脂膠而不是通常使用的金屬和玻璃來封裝，以形成足夠大的油分子通道，實(shí)現(xiàn)了外型和元件間封尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)。包括壓力感應(yīng)元件和放大電路在內(nèi)的所有元件都集中在一塊芯片上。
七、直熱式檢測傳感器
GM研發(fā)中心正在試驗(yàn)使用一種直熱式檢測系統(tǒng)來抑制后排末成年人座椅（RFIS）處的側(cè)量氣囊展開。將乘員席表面的溫度與駕駛員座椅表現(xiàn)溫度加以對比，若兩者不同且與預(yù)定值差異較大，則氣囊的展開就會受到抑制。乘員席的溫度由安置在座椅表面的熱敏電阻來測定，可采用直熱式或非直熱式熱敏電阻。 光纖傳感器相關(guān)文章:光纖傳感器原理 加速度計(jì)相關(guān)文章:加速度計(jì)原理
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