細(xì)數(shù)微型傳感器在汽車行業(yè)的多重效用

現(xiàn)代化的汽車正朝著能夠滿足人類需求、安全、舒適、方便和無污染的方向發(fā)展，只有一種交通工具。

實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的關(guān)鍵在于汽車的電子化和智能化，前提是及時(shí)獲取各種信息，這必然要求汽車中大量使用各種傳感器。傳統(tǒng)傳感器體積大，重量大，成本高，在汽車中的應(yīng)用受到很大限制。

微型傳感器是目前最成功、最實(shí)用的微型機(jī)電設(shè)備，主要包括利用微型薄膜的機(jī)械變形產(chǎn)生電信號(hào)輸出的微型壓力傳感器和微型加速度傳感器。此外，還有微型溫度傳感器、磁場(chǎng)傳感器、氣體傳感器等，這些微型傳感器的面積大多小于1毫米。

伴隨著微電子加工技術(shù)，尤其是納米加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，傳感器技術(shù)也將由微型傳感器發(fā)展為納米傳感器。這類微型傳感器體積小，可以實(shí)現(xiàn)多種全新功能，便于大批量、高精度生產(chǎn)，單件成本低，易于形成大型、多功能的陣列，使其非常適合汽車應(yīng)用。

1)微加速傳感器。

當(dāng)前，安全氣囊是MEMS技術(shù)在未來的主要應(yīng)用。硅加速度計(jì)的測(cè)量范圍一般為50gn。硅加速度傳感器應(yīng)用較早。

2)表面微型機(jī)械陀螺。

傳統(tǒng)陀螺儀由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、內(nèi)環(huán)、外環(huán)和底座組成。這種陀螺儀的內(nèi)外環(huán)通常由滾珠軸承支撐，通常由機(jī)械加工方法制成。加工精度高，難度大，制成的陀螺儀體積大，質(zhì)量重。微機(jī)械陀螺儀是一種檢測(cè)控制電路復(fù)雜的MEMS裝置。

微型機(jī)械陀螺平面外輪廓的結(jié)構(gòu)參數(shù)為1毫米2，厚度僅為2μm。其工作原理是:當(dāng)在敏感質(zhì)量塊上施加DC偏置電壓，在活動(dòng)叉指和固定叉指之間施加適當(dāng)?shù)慕涣骷?lì)電壓時(shí)，敏感質(zhì)量塊會(huì)在y軸方向產(chǎn)生固有振動(dòng)。

3)車輛監(jiān)控和自診斷傳感器。

在車輛監(jiān)控和自診斷方面，MEMS技術(shù)的主要應(yīng)用之一是輪胎壓力監(jiān)控，其次是冷卻、制動(dòng)等系統(tǒng)的傳感器。

另外，在亮度控制系統(tǒng)中使用光傳感器的電子駕駛系統(tǒng)中使用磁傳感器、氣流速度傳感器的自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中使用室內(nèi)溫度傳感器、吸氣溫度傳感器、風(fēng)量傳感器、日照傳感器、濕度傳感器的方向傳感器、速度傳感器等。

4)高溫微電子在汽車中的應(yīng)用。

高溫微電子在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制、氣缸和排氣管、電子懸架和制動(dòng)、動(dòng)力管理和分配等監(jiān)控中發(fā)揮著非常重要的作用。

舉例來說于發(fā)動(dòng)機(jī)控制的高溫微電子傳感器和控制器有助于更好地監(jiān)測(cè)和控制燃燒，使燃燒更加徹底，提高燃燒效率。但是，傳統(tǒng)硅半導(dǎo)體技術(shù)制作的微電子設(shè)備不能在高溫下工作，不能勝任。為了解決高溫環(huán)境下的溫度測(cè)量問題，必須開發(fā)新的材料來取代傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料。

基于MEMS技術(shù)的微型傳感器在降低汽車電子系統(tǒng)成本和提高性能方面具有優(yōu)勢(shì)，開始取代基于傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的傳感器。隨著納米技術(shù)的進(jìn)步，體積小、成本低、功能強(qiáng)的微型傳感器廣泛應(yīng)用于汽車的各個(gè)方面。

未來幾年，包括發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行管理、廢氣和空氣質(zhì)量控制、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、車輛動(dòng)力控制、自適應(yīng)導(dǎo)航和車輛行駛安全系統(tǒng)的應(yīng)用將為制造執(zhí)行系統(tǒng)技術(shù)提供廣闊的市場(chǎng)。

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