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汽车制造业中的传感器应用二

日期:2019-11-28 08:07
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摘要:汽车制造业中的传感器应用二 二、安全系统方面用传感器 安全是汽车考虑的首要因素,用于安 全方面的传感器也很多,如有用于汽车安 全气囊的微型加速度计,测角速率的表面微机械陀螺等。 1.微加速度传感器 目前,安 全气囊是而且将来也是MEMS技术的一个主要应用。所用的硅加速度计的量程一般为50gn。较早的如像摩托罗拉公司用体微细加工技术制作的硅加速度传感器。 瑞典Henrik等人报道了一种新型的硅微三轴加速度计,其外形结构参数为6mm×4mm×l.4 mm,它有4个敏感质量块,4个独立的信号读出电极和4个参考电...
汽车制造业中的传感器应用二 

二、安全系统方面用传感器 
安全是汽车考虑的首要因素,用于安  全方面的传感器也很多,如有用于汽车安  全气囊的微型加速度计,测角速率的表面微机械陀螺等。

1.微加速度传感器
目前,安  全气囊是而且将来也是MEMS技术的一个主要应用。所用的硅加速度计的量程一般为50gn。较早的如像摩托罗拉公司用体微细加工技术制作的硅加速度传感器。
瑞典Henrik等人报道了一种新型的硅微三轴加速度计,其外形结构参数为6mm×4mm×l.4 mm,它有4个敏感质量块,4个独立的信号读出电极和4个参考电极。它巧妙地利用了敏感梁在其厚度方向具有非常小的刚度而能够敏感加速度,在其他方向刚度相对很大而不能敏感加速度的结构特征。在加速度计的横截面上,由于各向异性腐蚀的结果,敏感梁的厚度方向与加速度计的法线方向(z)35.26°(tan 35.26°= 0.707)

2.表面微机械陀螺
传统的陀螺仪是由高速旋转的转子、内环、外环和基座组成,这种陀螺仪的内外环通常是用滚珠轴承支撑,这些通常是用机械加工方法制成,需要加工精度高、难度大、而且,做成的陀螺仪体积大、质量重。微机械陀螺是具有复杂的检测与控制电路的MEMS装置。Said Emre A1 per等人报道了一种结构对称,并具有解耦特性的表面微机械陀螺。该敏感结构在其*外边的4个角都设置了支承,与传统的直接支承在上的实现方式不同,它利用一种对称结构敏感质量块支承在连接梁上,并通过梁将驱动电极和敏感电极有机地连接在一起。用微器件仿真软件包(MEMCAD)仿真分析后可知,两个方向上的振动相互不影响,所以,这样的连接方式不用考虑机械耦合。
该微机械陀螺的平面外轮廓的结构参数为1mm2,厚度仅为2μm。其工作原理是:当在敏感质量块上施加一直流偏置电压,在活动叉指和固定叉指间施加适当的交流激励电压时,敏感质量块将在y轴方向上产生固有振动。当陀螺感受到绕z轴的角速度时,由于科氏效应,敏感质量块将产生沿x轴的附加振动。通过测量附加振动的振动幅值就可以得到被测的角速度。在常规的大气情况下,该敏感结构具有优于0.37°/s的分辨力。

()车辆监控和自诊断用传感器
在车辆监控和自诊断方面,MEMS技术的一个主要应用将是轮胎压力监测;其次是应用于冷却、刹车等系统的传感器。此外,还有如像在亮度控制系统中使用光传感器;在电子驾驶系统中使用磁传感器、气流速度传感器;在自动空调系统中使用室内温度传感器、吸气温度传感器、风量传感器、日照传感器、湿度传感器;在导向行驶系统中使用方位传感器、车速传感器等。

()高温微电子在汽车中的应用
高温微电子在汽车发动机控制、气缸和排气管、电子悬架和刹车、动力管理及分配等方面的监控中都起着非常重要的作用。例如:用于发动机控制的高温微电子传感器和控制器将有助于燃烧的更好监测和控制,它将使燃烧的更加彻底,提高燃烧效率。但是,用传统的硅半导体技术制作的微电子器件由于不能在很高的温度下工作,已不能胜任。为了解决在高温环境下温度测量问题,必须研制一种新的材料来取代传统的半导体材料。第三代宽能带半导体材料SIC具有高击穿电场、高饱和电子漂移速率、高热导率及抗辐照能力强等一系列优点,特别适合制作高温、高压、高功率、耐辐照等半导体器件。集成的sic传感器可以直接与高温油箱和排气管接触,这样,能进一步获得有关燃料燃烧效率和减少废气排放的更多信息。研究表明:一旦sic半导体技术能解决好材料、封装等技术而得到进一步的发展,SIC功率器件的工作范围将超过传统的硅功率器件,而且,其体积比Si功率器件也要小。

结束语
 以上所述可以归结为汽车制造业中的传感器应用二 
由于汽车传感器在汽车电子控制系统中的重要作用和快速增长的市场需求,世界各国对其理论研究、新材料应用和新产品开发都非常重视。未来的汽车用传感器技术,总的发展趋势是微型化、多功能化、集成化和智能化。
基于MEMS技术的微型传感器在降低汽车电子系统成本及提高其性能方面的优势,它们已开始逐步取代基于传统机电技术的传感器。随着纳米技术的进步,体积更小、造价更低、功能更强的微型传感器将广泛应用在汽车的各个方面。在未来几年内,包括发动机运行管理、废气与空气质量控制、刹车防抱死系统、车辆动力学控制、自适应导航、车辆行驶安全系统在内的应用将为MEMS技术提供广阔的市场.