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汽车系统的功能分区 汽车的行驶、制动、安全气囊等使用过程都 得通过传感器的精确控制。 传统的传感器：体积和重量大、成本高 MEMS微型传感器：？？？ MEMS 传感器 上图：一种MEMS 传感器实例 下图：MEMS 传感器市场增长 分段图 十大汽车MEMS 传感器公司 其中主要的 传感器类型有： （1）加速度 传感器（ESP） （2）角速度 传感器 （3）压力 传感器 硅的机械特性（与钢相比）： （1）3倍更小的密度 （2） 4倍的屈服强度 （3） 3倍更低的热膨胀 硅的电子和机械性能优越结合创造了MEMS ：体积小、便于大批量和高精度生产、单件 成本低、大规模和多功能阵列。 汽车用传感器是 用于汽车通信和 电控系统的各种 传感器的统称。 按汽车传感器 的控制对象分： 微型传感器在汽车中的主要应用： （1） 发动机控制 （2）安全系统 （3）车辆监控 （4）自诊断 汽车发动机控制用传感器 （1）温度传感器 （2）压力传感器 （3）位置和转速传感器 （4）流量传感器 （5）气体浓度传感器 （6）爆震传感器 1）温度传感器 汽车用温度传感器主要用于检测发动机温度 、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以 及催化温度等。 热敏电阻式 线绕电阻式 热偶电阻式 热敏电阻式温度传感器灵敏度高、响应特性较 好，但线性差、适应温度较低。 线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性 差； 热偶电阻式温度传感器的精度高，测量温度范围 宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。 2）压力传感器 压力传感器是汽车中用得最多的传感器，主 要用于检测气囊贮气压力、传动系统流体压 力、注入燃料压力、发动机机油压力、进气 管道压力、空气过滤系统的流体压力等。 电容式 压阻式 差动变压器式 声表面波式 电容式：检测负压、液压、气压，测量范围20~100kPa ，输入能量高，动态响应特性好、环境适应性好 压阻式：受温度影响较大，需要另设温度补偿电路，但适 应于大批量生产。 差动变压器式：有较大的输出，易于数字输出，但抗干 扰性差。 声表面波式：体积小、质量轻、功耗低、可靠性高、灵 敏度高、分辨力高、数字输出等特点，用于汽车吸气阀压力 检测，能在高温下稳定地工作。 3）流量传感器 主要用于发动机空气流量和燃料流量的测量 。 空气流量传感器：空气流量的测量用于发动机控制系统确定 燃烧条件、控制空燃比、起动、点火等。 旋转翼片式、卡门涡旋式、热线式、热膜式 燃料流量传感器：用于检测燃料流量。 水轮式、循环球式 4）位置和转速传感器 主要用于检测发动机曲轴转角、发动机转速 、节气门的开度、车速等，为点火时刻和喷 油时刻提供参考点信号，同时，提供发动机 转速信号。 交流发电机式、磁阻式、霍尔效应式、簧片 开关式、光学式、半导体磁性晶体管式 5）气体浓度传感器 主要用于检测车体内气体和废气排放。最主 要的是氧传感器，它检测汽车尾气中的氧含 量，根据排气中的氧浓度测定空燃比，向微 机控制装置发出反馈信号，以控制空燃比收 敛于理论值。 氧化锗传感器、氧化铬浓差电池型气体传感器、固 体电解质式氧化铬气体传感器、二氧化钛氧传感器 以及二氧化锆氧传感器 6）爆震传感器 用于检测发动机的振动，通过调整点火提前 角控制和避免发动机发生爆震。 为了最大限度地发挥发动机功率而不产生爆燃，点 火提前角应控制在爆燃产生的临界值，当发动机产 生爆燃时，传感器将爆燃引起的震动转变成电信号 ，并传给电子控制单元。检测爆震有检测气缸压力 、发动机机体振动和燃烧噪声等3种方法。 磁致伸缩式、压电式 汽车安全系统方面用传感器 （1）用于汽车安全气囊的微型加速度计 安全气囊目前是而且将来也是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。 （2）测角速率的表面微机械陀螺 传统的陀螺仪是由高速旋转的转子、内环、外环和基座组成，内外环通 常是用滚珠轴承支撑，加工精度高、难度大、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。 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。 Challenges of MEMS Devices 体微机械加工 表面微加工 MEMS压力 传感器： 在未来