汽车用传感器是汽车计算机系统的输入设备,在汽车运行过程中,将各种工作条件信息(如车速、各种介质的温度、发动机工作条件等)转换为电信号,发送给计算机,使发动机处于最佳工作状态。车辆用传感器很多,所以判断传感器故障时不要只考虑传感器本身,而是要考虑出故障的整个电路。因此,在查找故障时,除了检查传感器外,还检查线束、插头、传感器和电气控制装置之间的相关电路。
详细介绍
汽车技术发展的特点之一是越来越多的零部件采用电子控制。根据传感器的作用,可以归类为测量温度、压力、流量、位置、气体浓度、速度、亮度、干湿度、距离等功能的传感器,每个职务在传感器发生故障时,相应的设备无法正常工作或工作。因此传感器在汽车中的作用非常重要。
汽车传感器过去只是用于发动机,并扩展到底盘、车身和照明电气系统。这些系统使用100多种传感器。各种传感器中常见的有:
01进气压力传感器:反映进气歧管内绝对压力大小的变化,为发动机电气控制单元(ECU)提供计算燃油喷射持续时间的基准信号。2空气流量计:测量发动机吸入的空气量,作为喷射时间的基准信号提供给ECU。三节气门位置传感器:测量节气门开放角度,为ECU提供堵油、燃料/空气比控制、点火前进角度补偿的基准信号。4曲轴位置传感器:检测曲轴和发动机转速,并作为确定点火时序和操作顺序的基准信号提供给ECU。5
氧传感器:检测排气中的氧浓度,并提供ECU作为控制最佳值(理论)附近燃料/空气比率的基准信号。
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进气温度传感器:检测进气温度,作为ECU计算空气密度的汽车传感器的基础。
7冷却剂温度传感器:检测冷却水的温度,并向ECU提供引擎温度信息。8爆震传感器:专门检测安装在气缸上的发动机的爆震状态,根据ECU的信号调整点火前进角度。
这些传感器主要用于变速器、方向机、悬臂和ABS。
变速器:有速度传感器、温度传感器、轴向速度传感器、压力传感器等,方向仪有转角传感器、扭矩传感器、液压传感器。
悬挂:速度传感器、加速度传感器、车身高度传感器、横向倾角传感器、转角传感器等。
现在我们来了解一下汽车的主要传感器。
气流传感器是将吸入的空气转换为电信号,发送到电气控制单元(ECU),是决定喷射的基本信号之一。根据测量原理,可分为四种类型:旋翼空气流量传感器、卡门涡扇空气流量传感器、热线空气流量传感器和热膜式空气流量传感器。前两个是体积流类型,后两个是质量流类型。主要使用热线空气流量传感器和热膜式空气流量传感器两种。
进气压力传感器可以根据发动机的负载状态测量进气歧管内的绝对压力,并作为确定喷油器基本燃料喷射量的标准,将电信号和旋转信号一起传输到计算机上。半导体减压电阻式进气压力传感器被广泛使用。
节气门位置传感器安装在节气门上,用于检测节气门的打开度。它通过杠杆机构与节气门联系在一起,反映了发动机的其他工作条件。该传感器在测试发动机的各种操作条件后,可以输入电气控制单元(ECU)来控制各种喷射量。开关触点节气门位置传感器、线性可变电阻节气门位置传感器、集成节气门位置传感器三种类型。
曲轴位置传感器
曲轴位置传感器也称为曲轴角度传感器,是计算机控制的点火系统中最重要的传感器,它可以检测停止信号、曲轴旋转信号和发动机转速信号,并将其输入计算机,使计算机能够根据气缸的点火顺序发出最佳点火时间命令。曲轴位置传感器有三种类型:电磁脉冲式曲轴位置传感器、霍尔效应曲轴位置传感器和光电效应曲轴位置传感器。曲轴位置传感器类型不同,控制方法和控制精度也不同。曲轴位置传感器通常安装在曲轴皮带轮或链轮侧、凸轮轴前端或分配器上。
爆震传感器安装在发动机的气缸块上,随时监视发动机的爆震情况。采用了共振型和非共振型两大类。
测试功能
测试对象的多样性和快速变化性
汽车中常用的传感器类型包括车轮速度
传感器、曲轴/凸轮轴位置传感器、温度传感器、压力传感器、爆震传感器等。针对层出不穷的车型,每个功能相同的传感器在外形上又有着各种各样的差异,再加上测量指标、生产环境等要求越来越苛刻,使得传统单一的测试工作台无法兼顾如此多样的传感器生产。测试内容的近似性
在实际生产中,不同传感器的测试内容又有着一定的近似性。因为从测试原理上讲,汽车传感器主要分为主动式/被动式、温度、压力传感器等类型。也就是说,对于不同的传感器,只要测试原理是一样的,那就意味着它们的测试仪器等设备也是一样的。
高效、灵活的测试设备
汽车传感器生产线都要求采用经济、高效、自动、灵活的测试设备,而且要具备高自动化、高效率、高产能、高可靠性的特点。传感器生产厂家希望一次性投入以后,测试设备本身还能不断地进行扩充,有效地支持最新产品和更高的性能指标要求,从而保证设备资本投入的有效性。
其他要求
为了保证生产质量,设备需要具备一定的生产过程统计能力,并有助于减少由于人为因素造成的生产质量降低的问题。集成化、智能化是汽车传感器的发展趋势。如果只进行终检测试,发现问题为时已晚,所以往往测试会和生产过程交互进行。这样,一方面要求测试设备与生产线上其他设备良好衔接,另一方面能够实现设备间的信息和数据共享。
常用类型
在差速器或者半轴上面的传感器,来感觉转动的圈数,
里程表传感器
一般用霍尔,光电两个方式来检测信号,其目的利用里程表记数可有效的分析判断汽车的行驶速度和里程,因为半轴和车轮的角速度相等,已知轮胎的半径,直接通过里程参数来计算。在传动轴上设计两个轴承,大大减轻了运行中的力距,减少了摩擦力,增强了使用寿命;由原来的动态检测信号改为齿轮运转式检测信号;由原来直插式垂直变速箱改为倒角式接口变速箱。里程表传感器插头一般是在变速箱上,有的打开发动机盖可以看到,有的要在地沟操作。
机油压力传感器
是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。常用的有硅压阻式和硅电容式,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。一般情况上,我们通过机油压力传感器来检测汽车的机油向内的机油还有多少,并将检测到的信号转换成我们可以理解的信号,提醒我们还有多少机油,或者还可以走多远,甚至是提醒汽车需要加机油了。
水温传感器
它的内部是一个半导体热敏电阻,温度愈低,电阻愈大;反之电阻愈小,安装在发动机缸体或缸盖的水套上,与冷却水直接接触。从而侧得发动机冷却水的温度。电控单元根据这一变化测得发动机冷却水的温度,温度愈低,电阻愈大;反之电阻愈小。电控单元根据这一变化测得发动机冷却水的温度,作为燃油喷射和点火正时的修正号。就是我们可以通过发动机水温的温度了解汽车运行的状态,停止或者运动,或者运动的时间有多长等。
空气流量传感器
它的作用是检测发动机进气量的大小,并将进气量信息转换成电信号输出,并传送到ECU。我们知道汽车的行驶是需要点火装置点火得到向前的冲量,因此,充气量得大小是ECU计算汽车在点火的时候点火装置需要喷油时间和喷油量和点火时间的依据。它的作用是可以让我们更好的让汽车进行加减速行驶。
ABS传感器
在制动活塞旁边(卡制动碟的卡钳,里面是制动活塞),ABS工作就是保证制动活塞和制动碟不卡死,保证它们处于滑动摩擦和静摩擦的边缘。大多由电感传感器来监控车速,abs传感器通过与随车轮同步转动的齿圈作用, 输出一组准正弦交流电信号,其频率和振幅与轮速有关.该输出信号传往ABS电控单元(ECU),实现对轮速的实时监控。
安全气囊传感器
安全气囊传感器
也称碰撞传感器,按照用途的不同,分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感器。触发碰撞式用于检测碰撞时的加速度变化,并将碰撞信号传给气囊电脑,作为气囊电脑的触发信号;防护碰撞式它与触发碰撞式串联,用于防止气囊误爆。
气体浓度传感器
主要用于检测车体内气体和废气排放。其中,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。当空燃比变高,废气中的氧浓度增加时,氧传感器的输出电压减小;当空燃比变低,废气中的氧浓度降低时,输出电压增大。电子控制单元识别这一突变信号,对喷油量进行修正,从而相应地调节空燃比,使其在理想空燃比附近变动。
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、车速检测,汽车加速度检测、汽车减速检测等,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。汽车使用的位置和转速传感器主要有交流发电机式、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。、
速度传感器
速度传感器是电动汽车较为重要的传感器,也是应用较多的传感器。就其定义而言,速度传感器主要是用来测量速度的传感器,分为转速传感器、车速传感器、车轮转速传感器等。
速度传感器
转速传感器主要用于电动汽车电动机旋转速度的检测。常用的转速传感器有三种,分别为电磁感应式转速传感器、光电感应式转速传感器、霍尔效应式转速传感器,均采用非接触式测量原理,以增强检测的安全性、提高检测精度。
车速传感器用来测量电动汽车行驶速度。车速传感器信号主要用于仪表板的车速表显示及发动机怠速、电动汽车加速其间的控制等。目前我国绝大部分电动汽车上的速度表都是以汽车轮胎的旋转转速转换成汽车速度进行测速的。这在汽车制动、打滑的情况下,以及轮胎因新旧、摩擦、路面、胎压高低等造成其外圆周长的变化都会造成误差过大,甚至无法工作,车速传感器主要有电磁感应式、光电式、可变磁阻式和霍尔式集中。 电动汽车上普遍采用电磁感应式和霍尔式速度传感器。
传感器特性
传感器是指能感受规定的物理量,并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。简单地说,传感器是把非电量转换成电量的装置。
传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。
1)、敏感元件是指能直接感受(或响应)被测量的部分,即将被测量通过传感器的敏感元件转换成与被测量有确定关系的非电量或其它量。
2)、转换元件则将上述非电量转换成电参量。
3)、测量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处理转换成电压、电流或频率等可测电量,以便进行显示、记录、控制和处理的部分。
传感器的静态特性参数指标
⒈灵敏度
灵敏度是指稳态时传感器输出量y和输入量x之比,或输出量y的增量和输入量x的增量之比,用k表示为
k=dY/dX
⒉分辨力
传感器在规定的测量范围内能够检测出的被测量的最小变化量称为分辨力。
⒊测量范围和量程
在允许误差限内,被测量值的下限到上限之间的范围称为测量范围。
⒋线性度(非线性误差)
在规定条件下,传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度或非线性误差。
⒌迟滞
迟滞是指在相同的工作条件下,传感器的正行程特性与反行程特性的不一致程度。
⒍重复性
重复性是指在同一工作条件下,输入量按同一方向在全测量范围内连续变化多次所得特性曲线的不一致性。
⒎零漂和温漂
传感器在无输入或输入为另一值时,每隔一定时间,其输入值偏离原示值的最大偏差与满量程的百分比为零漂。而温度每升高1℃,传感器输出值的最大偏差与满量程的百分比,称为温漂。
传感器工作机理
一)磁电效应
根据法拉第电磁感应定律,N匝线圈在磁场中运动,切割磁力线(或线圈所在磁场的磁通变化)时,线圈中所产生的感应电动势的大小取决于穿过线圈的磁通的变化率,
直线移动式磁电传感器
直线移动式磁电传感器由永久磁铁、线圈和传感器壳体等组成
当壳体随被测振动体一起振动且在振动频率远大于传感器的固有频率时,由于弹簧较软,运动件质量相对较大,运动件来不及随振动体一起振动(静止不动)。此时,磁铁与线圈之间的相对运动速度接近振动体的振动速度。
转动式磁电传感器
软铁、线圈和永久磁铁固定不动。由导磁材料制成的测量齿轮安装在被测旋转体上,每转过一个齿,测量齿轮与软铁之间构成的磁路磁阻变化一次,磁通也变化一次。线圈中感应电动势的变化频率(脉冲数)等于测量齿轮上的齿数和转速的乘积。
二)霍耳式传感器
⒈霍耳效应
半导体或金属薄片置于磁场中,当有电流(与磁场垂直的薄片平面方向)流过时,在垂直于磁场和电流的方向上产生电动势,这种现象称为霍耳效应。
⒉霍耳元件
常用的霍耳材料锗(Ge)、硅(Si)、锑化铟(InSb)、砷化铟(InAs)等。N型锗容易加工制造,霍耳系数、温度性能、线性度较好;P型硅的线性度最好,霍耳系数、温度性能同N型锗,但电子迁移率较低,带负载能力较差,通常不作单个霍耳元件。
三)压电式传感器
⒈压电效应
对某些电介质沿着一定方向加力而使其变形时,在一定表面上产生电荷,当外力撤除后,又恢复到不带电状态,这种现象称为正压电效应。在电介质的极化方向施加电场,电介质会在一定方向上产生机械变形或机械压力,当外电场去除后,变形或应力随之消失,此现象称为逆压电效应。
⒉压电元件
压电式传感器是物性型的、发电式传感器。常用的压电材料有石英晶体(SiO2)和人工合成的压电陶瓷。
压电陶瓷的压电常数是石英晶体的几倍,灵敏度较高。
四)光电式传感器
⒈光电效应
当光线照射物体时,可看作一串具有能量E的光子轰击物体,如果光子的能量足够大,物质内部电子吸收光子能量后,摆脱内部力的约束,发生相应电效应的物理现象,称为光电效应。
1)在光线作用下,电子逸出物体表面的现象,称为外光电效应,如光电管、光电倍增管等。
2)在光线作用下,物体的电阻率改变的现象,称为内光电效应,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等。
3)在光线作用下,物体产生一定方向电动势的现象,称为光生伏特现象,如光电池(属于对感光面入射光点位置敏感的器件)等。
⒉光敏电阻
光敏电阻受到光线照射时,电子迁移,产生电子—空穴对,使电阻率变小。光照越强,阻值越低。入射光线消失,电子—空穴对恢复,电阻值逐渐恢复原值。
⒊光敏管
光敏管(光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等)属于半导体器件。
⒋电致发光
固体发光材料在电场激发下产生的发光现象称为电致发光。电致发光是将电能直接转换成光能的过程。发光二极管(LED)是以特殊材料掺杂制成的半导体电致发光器件。当其PN结正向偏置时,由于电子—空穴复合时产生过剩能量,该能量以光子形式放出而发光。
五)热电式传感器
1.热电效应
将两种不同性质的金属导体A、B接成一个闭合回路,如果两接合点温度不相等(T0≠T),则在两导体间产生电动势,并且回路中有一定大小的电流存在,此现象称为热电效应。
⒉热电阻传感器
热电阻材料通常为纯金属,广泛使用的是铂、铜、镍、铁等
⒊热敏电阻传感器
热敏电阻用半导体制成,与金属热电阻相比有以下特点:
1)电阻温度系数大,灵敏度高;
2)结构简单,体积小,易于点测量;
3)电阻率高,且适合动态测量;
4)阻值与温度变化的关系是非线性的;
5)稳定性较差。
分类
常用的有如下三种:
⒈按传感器的物理量分类,可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器
⒉按传感器工作原理分类,可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。
⒊按传感器输出信号的性质分类,可分为:输出为开关量(“1”和"0”或“开”和“关”)的开关型传感器;输出为模拟型传感器;输出为脉冲或代码的数字型传感器。
发展历史
在20世纪60年代,汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器,它们与仪表或指示灯连接。
进入70年代后,为了治理排放,又增加了一些传感器来帮助控制汽车的动力系统,因为同期出现的催化转换器、电子点火和燃油喷射装置需要这些传感器来维持一定的空燃比以控制排放。80年代,防抱死制动装置和气囊提高了汽车安全性。
今天,传感器有用来测定各种流体温度和压力(如进气温度、气道压力、冷却水温和燃油喷射压力等)的传感器;有用来确定各部分速度和位置的传感器(如车速、节气门开度、凸轮轴、曲轴、变速器的角度和速度、排气再循环阀(EGR)的位置等);还有用于测量发动机负荷、爆震、断火及废气中含氧量的传感器;确定座椅位置的传感器;在防抱死制动系统和悬架控制装置中测定车轮转速、路面高差和轮胎气压的传感器;保护前排乘员的气囊,不仅需要较多的碰撞传感器和加速度传感器。面对制造商提供的侧量、顶置式气囊以及更精巧的侧置头部气囊,还要增加传感器。随着研究人员用防撞传感器(测距雷达或其他测距传感器)来判断和控制汽车的侧向加速度、每个车轮的瞬时速度及所需的转矩,使制动系统成为汽车稳定性控制系统的一个组成部分。
老式的油压传感器和水温传感器是彼此独立的,由于有着明确的最大值或最小值的限定,其中一些传感器的实际作用就相当于开关。随着传感器向电子化和数字化方向发展,它们的输出值将得到更多的相关利用。
市场状况
传感器在汽车上的应用不断扩大,它们在汽车电子稳定性控制系统(包括轮速传感器、陀螺仪以及刹车处理器)、车道偏离警告系统和盲点探测系统(包括雷达、红外线或者光学传感器)各个方面都得到了使用。
2005年,美国ABI研究公司公布了一份专门针对传感器市场的研究报告。这份名为《汽车传感器:加速计、陀螺仪、霍耳效应、光学、压力、雷达以及超音速传感器》的报告,对2012年前主要传感器的地区性使用前景作了预测。报告讨论了使用传感技术的许多先进安全系统,并提供了主要40家生产厂家的详细资料,以及100多家生产厂家名录。泰华调查公司的一位资深分析师认为,是主动式安全系统推动了传感器被越来越多地使用。在汽车业,安全系统成为传感器的最大市场。
根据“全球信息公司”的调查报告,全球轻型汽车传感器OEM市场年均增长率7.4%,到2010年将达到140亿美元的规模,其增长幅度远远超出汽车本身的年均增长率。在发达国家,随着汽车电子系统日益完善,电子传感新技术快速发展,但已经成熟的传感器产品的增长将趋缓甚至可能下降;在发展中国家,基本的汽车传感器主要用于汽车发动机、安全、防盗、排放控制系统,增长量十分可观。用于发展中国家汽车幕?敬?衅鞑?分饕?ü齇EM生产,以减少成本。汽车传感器供应商面临严峻挑战:一方面要扩大产能产量,另一方面要不断减低成本,这种发展趋势未来将不可能改变。
汽车发动和驱动系统仍是传感器的最大和最成熟的市场,然而与其它应用相比,增速将放缓;随着全球燃油价格的提高,“改进燃烧效率”将是汽车传感器的新的应用“亮点”领域;在汽车安全和防盗系统中的应用将是最快的增长的市场;尾气排放控制系统市场的发展则十分稳定,前景良好。按区域划分的几大应用市场是,在美国,主要用于胎压检测;在欧洲,用于汽车行人警告系统;在新兴产业国家,主要用于安全气囊和自动安全带系统。以每辆车来衡量,氧传感器用量最多,技术上不断进步。
应用
汽车传感器的应用非常广泛,比如:
1,汽油指示器,就是通过液位传感器来实现的,这种液位传感器利用液位的高低再转换成数字信号,可以很方便地从仪表上读取
2,水温传感器,水温传感器是通过在水箱里装设的测温节点器,当水温过高了或过低了还可以报警,也可以从显示仪表上直接读取。
3,车内空调,车内空调是通过装在车内的温度传感器来控制的,温度传感器有一个温度设置,当温度过低时就自动启动,当温度超过了又自动降温
4,雨刮器传感器,雨刮器是通过传感器来感知雨水的大小,从而来控制雨刮器的频率,也就是说雨水大就刮得快,雨水小就刮得慢。
5,发动机管理系统,采用各种传感器,将发动机吸入空气量、冷却水温度、发动机转速与加减速等状况转换成电信号,送入控制器。控制器将这些信息与储存信息比较、精确计算后输出控制信号。EMS不仅可以精确控制燃油供给量,以取代传统的化油器,而且可以控制点火提前角和怠速空气流量等,极大地提高了发动机的性能。
6,控制系统原理:通过安装在加速踏板上的踏板传感器,将踏板信息传递到电子控制器中的节气门控制模块,节气门控制模块通过一定的处理程序计算出节气门的开度并驱动直流电机完成节气门进气通道面积的调整,从而控制进气量,满足发动机不同工况下的进气需求。
7,爆震传感器功能:检测发动机缸体振动情况,以供电子控制器识别发动机爆震工况。原理:爆震传感器是一种振动加速度传感器。它装在发动机气缸体上,可装一只或多只。传感器的敏感元件为一压电晶体,发动机爆震时,发动机振动通过传感器内的质块传递到晶体上。压电晶体由于受质块振动产生的压力,在两个极面上产生电压,把振动转化为电压信号输出。
8,怠速调节器功能:提供怠速旁通空气通道,并通过改变通道截面积影响旁通气量,实现发动机怠速工况时转速闭环控制。
原理:怠速调节器内一块可在轴上自由转动的永久磁铁上刚性连接着一块旋转滑块永久磁铁可以在电缆线圈驱动下旋转,使滑块随之旋转。滑块的角位置决定了执行器旁通气流通道的开度,因而可以调节旁通气量的大小。电子控制器通过改变输送给执行器脉冲信号的占空比决定滑块的角位置,从而决定了旁通空气流量。
9,氧传感器功能:测定发动机排气中氧气含量,确定汽油与空气是否完全燃烧。电子控制器根据这一信息实现以过量空气系数λ=1为目标的闭环控制,以确保三元催化转化器对排气中HC、CO和NOX三种污染物都有最大的转化效率。
原理:氧传感器传感元件是一种陶瓷管,外侧通排气,内侧通大气。陶瓷管是一种固态电解质,加热后依靠陶瓷管外壁的催化剂使排气中的各种成份发生化学反应,氧离子可通过陶瓷管扩散。
10,节气门位置传感器 功能:提供发动机负荷信息、工况信息。
原理:此传感器实际上是具线性输出特性的转角电位计。电位计转臂与节气门同轴安装,当节气门转动时,带动电位计转臂滑到一定的电阻位置,电位计输出与节气门位置成比例的电压信号。
发展趋势
未来的汽车传感器技术的发展趋势是微型化、多功能化、集成化和智能化。
20世纪末期,设计技术、材料技术,特别是Mems (微电子机械系统)技术的发展使微型传感器提高到了一个新的水平,利用微电子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同一芯片上,它具有体积小、价格便宜、可靠性高等特点,并且可以明显提高系统测试精度。采用Mems技术可以制作检测力学量、磁学量、热学量、化学量和生物量的微型传感器。由于Mems微型传感器在降低汽车电子系统成本及提高其性能方面的优势,它们已开始逐步取代基于传统机电技术的传感器。Mems传感器将成为世界汽车电子的重要构成部分。
汽车传感器和电子系统向着采用Mems传感器的方向发展。Philips Electronics公司和Continental Treves公司10年销售1亿只用于汽车ABS系统的传感器芯片,生产上达到了一个新的里程碑。两个公司共同开发有源磁场传感器的前瞻性技术,产品应用在汽车厂家生产的最新的轿车上。Continental Teves公司用这种磁阻式转速传感器制作了轮速传感器,用于ABS系统,防滑系统等。
Mems传感器成本低、可靠性好、尺寸小,可以集成在新的系统中,工作时间达到几百万个小时。Mems器件最早的是绝压传感器(Map)和气囊加速度传感器。正在研发和小批量生产的MEMS/MST产品有:轮速旋转传感器,胎压传感器,制冷压力传感器,发动机油压传感器,刹车压力传感器和偏离速率传感器等等。在今后的5-7年Mems器件将大量应用到汽车系统中。
随着微电子技术的发展和电子控制系统在汽车上的应用迅速增加,汽车传感器市场需求将保持高速增长,以Mems技术为基础的微型化、多功能化、集成化和智能化的传感器将逐步取代传统的传感器,成为汽车传感器的主流。
21世纪初期(2010前后),敏感元件与传感器发展的总趋势是小型化、集成化、多功能化、智能化、系统化。传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高,并加速新一代传感器的开发和产业化。
微机械加工技术(MEMT)和微米/纳米技术将得到高速发展,将成为21世纪传感器领域中带有革命变化的高新技术。采用MEMT制作的MEMS产品(微传感器和微系统),具有划时代的微小体积、低成本、高可靠等独特的优点,预计由微传感器、微执行器以及信号和数据处理装置总装集成的微系统将进入商业市场。
随着新型敏感材料的加速开发,微电子、光电子、生物化学、信息处理等各学科、各种新技术的互相渗透和综合利用,可望研制出一批新颖、先进的传感器。如:新一代光纤传感器、超导传感器、焦平面阵列红列探测器、生物传感器、诊断传感器、智能传感器、基因传感器以及模糊传感器等。
硅传感器的研究、生产和应用将成为主流,半导体工业将更加有力地带动传感器的设计手日工艺制造技术;而微处理器和计算机将进一步带动新一代智能传感器和网络传感器的数据管理和采集。
敏感元件与传感器的更新换代周期将越来越短,其应用领域将得到拓展,二次传感器和传感器系统的应用将大幅度增长,廉价传感器的比例将增大,必将促进世界传感器市场的迅速发展。
高科技在传感技术中的应用比例更加增大。传感技术涉及多学科的交叉,它的设计需要多学科综合理论分析,常规方法已难于满足,CAD技术将得到广泛应用。如:国外在90年代初就研究出了用于硅压力传感器设计的MEMS CAD软件,大型有限元分析软件ANSYS,包含了力、热、声、流体、电、磁等分析模块,在MEMS器件的设计和模拟方面取得了成功。
传感器产业将进一步向着生产规模化、专业化和自动化方向发展。工业化大生产的平面工艺技术将是促进传感器价格大幅度降低的主要动力。而传感器制造的后工序一一封装工艺和测试标定(两者的费用约占产品总成本的50%以上)的自动化,将成为关键生产工艺予以突破。
传感器产业的企业结构仍将呈现“大、中、小并举”“集团化、专业化生产共存”的格局,集团化的大公司(含跨国集团公司〉将越来越显示出它的垄断作用,而专业化生产的中、小企业因其能适应市场小批量产品的需求,仍有其生存、发展的空间和机遇。
多功能化是指一个传感器能检测2个或者两个以上的特性参数或者化学参数,从而减少汽车传感器数量,提高系统可靠性。
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CPU,具有智能作用,以减少ECU的复杂程度,减少其体积,并降低成本。
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