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車(chē)用傳感器及發(fā)展趨勢解析
作者：
時(shí)間：2013-10-11
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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一、前言
汽車(chē)傳感器作為汽車(chē)電子控制系統的重要信息源，對溫度、壓力、位置、轉速、加速度和振動(dòng)等各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、準確的測量和控制。衡量現代高級轎車(chē)控制系統水平的關(guān)鍵就在于其傳感器的數量和水平。當前，一輛國內普通家用轎車(chē)上大約安裝了近百個(gè)傳感器，而豪華轎車(chē)上的傳感器數量多達200只。未來(lái)汽車(chē)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械加工技術(shù)，將微米級的敏感元件、信號處理器、數據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)，可以明顯提高系統測試精度。當前，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)以上的特征參數或者化學(xué)參數，從而減少汽車(chē)傳感器的數量，提高系統的可靠性。智能化是將傳感器與大規模集成電路相結合，具有智能作用。
由于汽車(chē)傳感器在汽車(chē)電子控制系統中的重要作用和快速增長(cháng)的市場(chǎng)需求，世界各國對其理論研究、新材料應用和新產(chǎn)品開(kāi)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
三菱（Mitsubishi電子公司）正在開(kāi)發(fā)一種車(chē)用離子檢測系統。這個(gè)系統能夠通過(guò)檢測離子來(lái)監控發(fā)動(dòng)機每個(gè)氣缸的燃燒情況。當可燃混合氣持續燃燒時(shí)，在燃燒峰面附近就會(huì )發(fā)生電離現象。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(dòng)機各種燃燒狀況的信息控制系統由帶測頭的火花塞、裝有測試附件的點(diǎn)火線(xiàn)圈及一套處理離子流信號的電子模塊構成，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(dòng)機的混合氣狀況加以監控，即根據離子流所顯示的燃燒情況來(lái)控制每個(gè)缸的空燃比。
三、快速起動(dòng)的氧傳感器
冷車(chē)運轉時(shí)的發(fā)動(dòng)機所排放的CO和HC是最多的，這就要求氧傳感器盡快起動(dòng)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內達到閉環(huán)控制。通過(guò)縮小加熱區和降低阻抗，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，使加熱器的壽命與現有類(lèi)型相近，改善了低溫特性。
四、側滑傳感器
博世公司開(kāi)發(fā)一種雙向傳感器，它是由采用壓電晶體的線(xiàn)性加速度計組合而成。這樣的組合更有利于傳感器的設置、信號處理和封裝。這種傳感器有兩個(gè)經(jīng)過(guò)顯微加工的信號發(fā)生器并各自對應著(zhù)所測加速度方向的基準面，對應于某個(gè)基準面的獨立信號就能測出相應的作用力。而很高的品質(zhì)因數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(kāi)發(fā)的這種傳感器為玻璃一硅一玻璃結構，其諧振部分是一個(gè)用浸蝕法制成的硅梁。通過(guò)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(cháng)度通過(guò)浸蝕加工來(lái)決定。硅梁和玻璃支架的連接采用了真空下的陽(yáng)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硅梁振動(dòng)頻率變化引起的梁兩側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）轉換器和同步解調器構成。C—V轉換器是一個(gè)轉換電容的比較器（ASIC）。當測量范圍在±200°/s時(shí)，非線(xiàn)性為±1%。
六、高壓傳感器
Denso公司開(kāi)發(fā)一種浸入式高壓傳感器。這些傳感器可用來(lái)檢測機油、液壓系統、汽油以及空調制冷劑的壓力，如制動(dòng)器的液壓控制系統、怠速下的空調機壓縮器和動(dòng)力轉向泵、燃油控制系統、懸架控制系統以及自動(dòng)變速器中的液壓換擋系統。這些系統的壓力變化在2～20MPa，而傳感器可耐壓38MPa。
這種傳感器使用一種樹(shù)脂膠而不是通常使用的金屬和玻璃來(lái)封裝，以形成足夠大的油分子通道，實(shí)現了外型和元件間封尺寸的優(yōu)化設計。包括壓力感應元件和放大電路在內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)中心正在試驗使用一種直熱式檢測系統來(lái)抑制后排末成年人座椅（RFIS）處的側量氣囊展開(kāi)。將乘員席表面的溫度與駕駛員座椅表現溫度加以對比，若兩者不同且與預定值差異較大，則氣囊的展開(kāi)就會(huì )受到抑制。乘員席的溫度由安置在座椅表面的熱敏電阻來(lái)測定，可采用直熱式或非直熱式熱敏電阻。
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