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汽車製造業中的傳感器應用二
日期：2025-05-01 20:30
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摘要：汽車製造業中的傳感器應用二
二、**係統方麵用傳感器
**是汽車考慮的首要因素，用於安 全方麵的傳感器也很多，如有用於汽車安 全氣囊的微型加速度計，測角速率的表麵微機械陀螺等。
1.微加速度傳感器
目前，安 全氣囊是而且將來也是MEMS技術的一個主要應用。所用的矽加速度計的量程一般為50gn。較早的如像摩托羅拉公司用體微細加工技術製作的矽加速度傳感器。
瑞典Henrik等人報道了一種新型的矽微三軸加速度計，其外形結構參數為6mm×4mm×l.4 mm，它有4個敏感質量塊，4個獨立的信號讀出電極和4個參考電...
汽車製造業中的傳感器應用二
二、**係統方麵用傳感器
**是汽車考慮的首要因素，用於安 全方麵的傳感器也很多，如有用於汽車安 全氣囊的微型加速度計，測角速率的表麵微機械陀螺等。
1.微加速度傳感器
目前，安 全氣囊是而且將來也是MEMS技術的一個主要應用。所用的矽加速度計的量程一般為50gn。較早的如像摩托羅拉公司用體微細加工技術製作的矽加速度傳感器。
瑞典Henrik等人報道了一種新型的矽微三軸加速度計，其外形結構參數為6mm×4mm×l.4 mm，它有4個敏感質量塊，4個獨立的信號讀出電極和4個參考電極。它巧妙地利用了敏感梁在其厚度方向具有非常小的剛度而能夠敏感加速度，在其他方向剛度相對很大而不能敏感加速度的結構特征。在加速度計的橫截麵上，由於各向異性腐蝕的結果，敏感梁的厚度方向與加速度計的法線方向(z軸)成35.26°(tan 35.26°= 0.707)。
2.表麵微機械陀螺
傳統的陀螺儀是由高速旋轉的轉子、內環、外環和基座組成，這種陀螺儀的內外環通常是用滾珠軸承支撐，這些通常是用機械加工方法製成，需要加工精度高、難度大、而且，做成的陀螺儀體積大、質量重。微機械陀螺是具有複雜的檢測與控製電路的MEMS裝置。Said Emre A1 per等人報道了一種結構對稱，並具有解耦特性的表麵微機械陀螺。該敏感結構在其*外邊的4個角都設置了支承“錨”，與傳統的直接支承在“錨”上的實現方式不同，它利用一種對稱結構敏感質量塊支承在連接梁上，並通過梁將驅動電極和敏感電極有機地連接在一起。用微器件仿真軟件包(MEMCAD)仿真分析後可知，兩個方向上的振動相互不影響，所以，這樣的連接方式不用考慮機械耦合。
該微機械陀螺的平麵外輪廓的結構參數為1mm2，厚度僅為2μm。其工作原理是：當在敏感質量塊上施加一直流偏置電壓，在活動叉指和固定叉指間施加適當的交流激勵電壓時，敏感質量塊將在y軸方向上產生固有振動。當陀螺感受到繞z軸的角速度時，由於科氏效應，敏感質量塊將產生沿x軸的附加振動。通過測量附加振動的振動幅值就可以得到被測的角速度。在常規的大氣情況下，該敏感結構具有優於0.37°/s的分辨力。
(三)車輛監控和自診斷用傳感器
在車輛監控和自診斷方麵，MEMS技術的一個主要應用將是輪胎壓力監測;其次是應用於冷卻、刹車等係統的傳感器。此外，還有如像在亮度控製係統中使用光傳感器;在電子駕駛係統中使用磁傳感器、氣流速度傳感器;在自動空調係統中使用室內溫度傳感器、吸氣溫度傳感器、風量傳感器、日照傳感器、濕度傳感器;在導向行駛係統中使用方位傳感器、車速傳感器等。
(四)高溫微電子在汽車中的應用
高溫微電子在汽車發動機控製、氣缸和排氣管、電子懸架和刹車、動力管理及分配等方麵的監控中都起著非常重要的作用。例如：用於發動機控製的高溫微電子傳感器和控製器將有助於燃燒的更好監測和控製，它將使燃燒的更加徹底，提高燃燒效率。但是，用傳統的矽半導體技術製作的微電子器件由於不能在很高的溫度下工作，已不能勝任。為了解決在高溫環境下溫度測量問題，必須研製一種新的材料來取代傳統的半導體材料。第三代寬能帶半導體材料SIC具有高擊穿電場、高飽和電子漂移速率、高熱導率及抗輻照能力強等一係列優點，特彆適合製作高溫、高壓、高功率、耐輻照等半導體器件。集成的sic傳感器可以直接與高溫油箱和排氣管接觸，這樣，能進一步獲得有關燃料燃燒效率和減少廢氣排放的更多信息。研究表明：一旦sic半導體技術能解決好材料、封裝等技術而得到進一步的發展，SIC功率器件的工作範圍將超過傳統的矽功率器件，而且，其體積比Si功率器件也要小。
結束語
以上所述可以歸結為汽車製造業中的傳感器應用二
由於汽車傳感器在汽車電子控製係統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、新材料應用和新產品開發都非常重視。未來的汽車用傳感器技術，總的發展趨勢是微型化、多功能化、集成化和智能化。
基於MEMS技術的微型傳感器在降低汽車電子係統成本及提高其性能方麵的優勢，它們已開始逐步取代基於傳統機電技術的傳感器。隨著納米技術的進步，體積更小、造價更低、功能更強的微型傳感器將廣泛應用在汽車的各個方麵。在未來幾年內，包括發動機運行管理、廢氣與空氣質量控製、刹車防抱死係統、車輛動力學控製、自適應導航、車輛行駛**係統在內的應用將為MEMS技術提供廣闊的市場.
**是汽車考慮的首要因素，用於安 全方麵的傳感器也很多，如有用於汽車安 全氣囊的微型加速度計，測角速率的表麵微機械陀螺等。
1.微加速度傳感器
目前，安 全氣囊是而且將來也是MEMS技術的一個主要應用。所用的矽加速度計的量程一般為50gn。較早的如像摩托羅拉公司用體微細加工技術製作的矽加速度傳感器。
瑞典Henrik等人報道了一種新型的矽微三軸加速度計，其外形結構參數為6mm×4mm×l.4 mm，它有4個敏感質量塊，4個獨立的信號讀出電極和4個參考電極。它巧妙地利用了敏感梁在其厚度方向具有非常小的剛度而能夠敏感加速度，在其他方向剛度相對很大而不能敏感加速度的結構特征。在加速度計的橫截麵上，由於各向異性腐蝕的結果，敏感梁的厚度方向與加速度計的法線方向(z軸)成35.26°(tan 35.26°= 0.707)。
2.表麵微機械陀螺
傳統的陀螺儀是由高速旋轉的轉子、內環、外環和基座組成，這種陀螺儀的內外環通常是用滾珠軸承支撐，這些通常是用機械加工方法製成，需要加工精度高、難度大、而且，做成的陀螺儀體積大、質量重。微機械陀螺是具有複雜的檢測與控製電路的MEMS裝置。Said Emre A1 per等人報道了一種結構對稱，並具有解耦特性的表麵微機械陀螺。該敏感結構在其*外邊的4個角都設置了支承“錨”，與傳統的直接支承在“錨”上的實現方式不同，它利用一種對稱結構敏感質量塊支承在連接梁上，並通過梁將驅動電極和敏感電極有機地連接在一起。用微器件仿真軟件包(MEMCAD)仿真分析後可知，兩個方向上的振動相互不影響，所以，這樣的連接方式不用考慮機械耦合。
該微機械陀螺的平麵外輪廓的結構參數為1mm2，厚度僅為2μm。其工作原理是：當在敏感質量塊上施加一直流偏置電壓，在活動叉指和固定叉指間施加適當的交流激勵電壓時，敏感質量塊將在y軸方向上產生固有振動。當陀螺感受到繞z軸的角速度時，由於科氏效應，敏感質量塊將產生沿x軸的附加振動。通過測量附加振動的振動幅值就可以得到被測的角速度。在常規的大氣情況下，該敏感結構具有優於0.37°/s的分辨力。
(三)車輛監控和自診斷用傳感器
在車輛監控和自診斷方麵，MEMS技術的一個主要應用將是輪胎壓力監測;其次是應用於冷卻、刹車等係統的傳感器。此外，還有如像在亮度控製係統中使用光傳感器;在電子駕駛係統中使用磁傳感器、氣流速度傳感器;在自動空調係統中使用室內溫度傳感器、吸氣溫度傳感器、風量傳感器、日照傳感器、濕度傳感器;在導向行駛係統中使用方位傳感器、車速傳感器等。
(四)高溫微電子在汽車中的應用
高溫微電子在汽車發動機控製、氣缸和排氣管、電子懸架和刹車、動力管理及分配等方麵的監控中都起著非常重要的作用。例如：用於發動機控製的高溫微電子傳感器和控製器將有助於燃燒的更好監測和控製，它將使燃燒的更加徹底，提高燃燒效率。但是，用傳統的矽半導體技術製作的微電子器件由於不能在很高的溫度下工作，已不能勝任。為了解決在高溫環境下溫度測量問題，必須研製一種新的材料來取代傳統的半導體材料。第三代寬能帶半導體材料SIC具有高擊穿電場、高飽和電子漂移速率、高熱導率及抗輻照能力強等一係列優點，特彆適合製作高溫、高壓、高功率、耐輻照等半導體器件。集成的sic傳感器可以直接與高溫油箱和排氣管接觸，這樣，能進一步獲得有關燃料燃燒效率和減少廢氣排放的更多信息。研究表明：一旦sic半導體技術能解決好材料、封裝等技術而得到進一步的發展，SIC功率器件的工作範圍將超過傳統的矽功率器件，而且，其體積比Si功率器件也要小。
結束語
以上所述可以歸結為汽車製造業中的傳感器應用二
由於汽車傳感器在汽車電子控製係統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、新材料應用和新產品開發都非常重視。未來的汽車用傳感器技術，總的發展趨勢是微型化、多功能化、集成化和智能化。
基於MEMS技術的微型傳感器在降低汽車電子係統成本及提高其性能方麵的優勢，它們已開始逐步取代基於傳統機電技術的傳感器。隨著納米技術的進步，體積更小、造價更低、功能更強的微型傳感器將廣泛應用在汽車的各個方麵。在未來幾年內，包括發動機運行管理、廢氣與空氣質量控製、刹車防抱死係統、車輛動力學控製、自適應導航、車輛行駛**係統在內的應用將為MEMS技術提供廣闊的市場.
