汽车传感器工业的重要作用与趋势解析

发布时间：2015-09-14 作者：佚名

关键字：传感技术智能制造

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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。

　　微型传感器利用微机械加工技术，将微米级的敏感元件、信号处理器、数据处理装置封装在一块芯片上，由于具有体积小、价格便宜、便于集成等特点，可以明显提高系统测试精度。当前，该技术逐步成熟，可以制作检测力学量、磁学量、热学量等各种微型传感器。多功能化是指一个传感器能检测两个或两个以上的特征参数或者化学参数，从而减少汽车传感器的数量，提高系统的可靠性。智能化是将传感器与大规模集成电路相结合，具有智能作用。

　　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。下面介绍一些这方面的新产品。

　　离子检测系统

　　三菱（Mitsubishi电子公司）正在开发一种车用离子检测系统。这个系统能够通过检测离子来监控发动机每个气缸的燃烧情况。当可燃混合气持续燃烧时，在燃烧峰面附近就会发生电离现象。把一个带偏压的测头放入气缸，就可以测出与电离状况相关的离子流。

　　这个能反映发动机各种燃烧状况的信息控制系统由带测头的火花塞、装有测试附件的点火线圈及一套处理离子流信号的电子模块构成，它可以判别每个缸的点火、燃烧及爆震情况。进一步的功能将是对发动机的混合气状况加以监控，即根据离子流所显示的燃烧情况来控制每个缸的空燃比。

　　快速起动的氧传感器

　　冷车运转时的发动机所排放的CO和HC是最多的，这就要求氧传感器尽快起动进入闭环控制状态。NGK火花塞有限公司研制出一种新型氧传感器，它能在15s内达到闭环控制。通过缩小加热区和降低阻抗，改进了传感器的加热装置。由于采用新材料和新的温控系统，使加热器的寿命与现有类型相近，改善了低温特性。

　　侧滑传感器

　　博世公司开发一种双向传感器，它是由采用压电晶体的线性加速度计组合而成。这样的组合更有利于传感器的设置、信号处理和封装。这种传感器有两个经过显微加工的信号发生器并各自对应着所测加速度方向的基准面，对应于某个基准面的独立信号就能测出相应的作用力。而很高的品质因数Q值使传感器的封装可以在常压下进行。

　　压电谐振式角速度传感器

　　三菱电子公司开发的这种传感器为玻璃一硅一玻璃结构，其谐振部分是一个用浸蚀法制成的硅梁。通过外置振荡器激发，其谐振频率约为4KHz。梁的厚度与硅片相同，它的宽度和长度通过浸蚀加工来决定。硅梁和玻璃支架的连接采用了真空下的阳极焊接工艺，以确保其固有频率变化很小。

　　角速度的变化可根据硅梁振动频率变化引起的梁两侧玻璃支架上金属电极间的电容变化值测出。传感器电路由电容电压（C—V）转换器和同步解调器构成。C—V转换器是一个转换电容的比较器（ASIC）。当测量范围在±200°/s时，非线性为±1%。

　　高压传感器

　　Denso公司开发一种浸入式高压传感器。这些传感器可用来检测机油、液压系统、汽油以及空调制冷剂的压力，如制动器的液压控制系统、怠速下的空调机压缩器和动力转向泵、燃油控制系统、悬架控制系统以及自动变速器中的液压换挡系统。这些系统的压力变化在2～20MPa，而传感器可耐压38MPa。

　　这种传感器使用一种树脂胶而不是通常使用的金属和玻璃来封装，以形成足够大的油分子通道，实现了外型和元件间封尺寸的优化设计。包括压力感应元件和放大电路在内的所有元件都集中在一块芯片上。

　　未来的汽车用传感器技术，总的发展趋势是多功能化、集成化、智能化。多功能化是指一个传感器能检测2个或者2个以上的特性参数或者化学参数。集成化是指利用IC制造技术和精细加工技术制作IC式传感器。智能化是指传感器与大规模集成电路相结合，带有MPU，具有智能作用。新近研发的汽车用传感器具有如下特点：数字化信号输出、线性化微处理器补偿、传感器信号共用和加工、传感器间接测量、复合传感器信号处理、IC化和精细加工等。

　　纤传感器现已开发出温度、压力、位置、转速、液位、流量、振动、陀螺等上百种类型。由于光纤传感器具有灵敏度高、体积小、质量轻、可弯曲、绝缘性好、无电磁干扰、宽频带、低损耗等特点，今后将会广泛应用到汽车上。

　　为提高汽车安全性和舒适性，生物体测量等方面的传感器也在研究中。例如，驾驶员视野盲区障碍物测量、保持2车前后车距、碰撞自动保护等装置中用传感器。

　　中国汽车工业的快速发展推动了中国汽车电子产业的蓬勃发展，中国汽车电子的高速发展正在引起全球汽车电子产业的关注。预计在未来几年内，随着中国整车厂与世界技术的接近，整车产品性能不断提升，汽车电子产品占汽车整车成本的比重会进一步提高，整车厂对动力、安全、底盘、车身等各类汽车传感器技术和质量的要求会越来越高。

　　微型化、智能化、非接触测量和MEAS传感技术，将逐步取代传统的机械式、应变片式、滑动电位器等传感技术，汽车传感器在安全、节能、环保以及智能化方面将取得重大突破。各大传感器厂商在性能上的比拼带来的是汽车传感器技术含量的提升，同时生产成本也会随规模的扩大逐步降低，更多的生产过程和生产工艺采用新的技术，会推动新的技术革命，进而又推动汽车传感器工业的发展。

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