汽车中MEMS传感器的运用

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MEMS传感器在汽车性能测试中的应用

MEMS传感器在汽车性能测试中的应用

加速度计可用于悬 吊系统、 安全气囊 ; 此外 , E S陀螺 M M
传感器还 可用于惯性导航、 防侧翻和 V C 。 D
本文着重介 绍 了 ME S传 感器 在 汽车 制动 性 能 M 测试仪和机动车方向盘转 向力 一转向角检测仪 中的实
际应用。
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关键 词 :ME S 传 感器 M 中图 分类号 : H 9 T 8 汽车制 动性 能 转 向力 转 向角 检测 仪 文献标 志码 : A
Ab ta t Atpe e t heisr me t s dfrme s rn r k efr n e o oo t e ndsern oc n ge o e se rn e lo sr c : r sn 。t n tu nsu e o a ui gb a e p roma c fa tmoi sa te g frea da l ft teigwh e f v i n h
高、 可非 接触测量等独 特优点 , 能在高温 、 射和强烈 辐
振动等恶劣条件下工作 。
MM E S电容式加速度传感器结构如图 2所示 。

MEMS技术在传感器制造中的应用

MEMS技术在传感器制造中的应用

MEMS技术在传感器制造中的应用近年来,随着科技的不断发展,MEMS技术在传感器制造中的应用越来越广泛。

MEMS技术作为微电子技术的重要分支之一,它的出现和应用,不仅为传感器制造行业带来了更加精确、灵敏、智能的传感器产品,也为现代科技的进步提供了坚实的基础。

本文将介绍MEMS技术在传感器制造中的特点、应用、优势和未来发展趋势。

一、MEMS技术在传感器制造中的特点MEMS技术是一种将微电子电路和微机械结构相结合的新型技术,它的特点包括:1.微小化:MEMS技术可以将传感器的体积大幅度缩小,不仅方便携带,而且能够更好地适应不同的测量环境。

2.多功能:MEMS技术可以将多种传感器进行组合,实现一个传感器同时测量多种参数的功能,提高设备的实用性。

3.可靠性:MEMS技术采用非接触式传感和无机械部件的传感方式,效果更加可靠。

二、MEMS技术可以应用在各种传感器的制造中,例如:1.加速度传感器:采用MEMS技术制造的加速度传感器,具有快速响应、高精度等特点,可以广泛应用于汽车安全气囊、机器人导航等领域。

2.压力传感器:MEMS技术下的压力传感器具有高精度、高灵敏度、高温度耐受力等特点,适用于空气压力检测、医疗健康等各种领域。

3.光电传感器:使用MEMS技术制造的光电传感器,可以大大减小尺寸,具有高精度、高速率、低功耗等特点。

三、MEMS技术在传感器制造中的优势1.无机械零件:传统传感器通常有机械零件,这些零部件容易故障,需要维护,而MEMS传感器不需要这些机械零部件,因此可以消除机械故障。

2.成本低:MEMS传感器的制造不需要太多人工干预,只需要少量的原材料,因此成本低。

3.制造灵活:使用MEMS技术可以轻松应用到各种制造技术中,从而增加制造灵活性。

四、未来发展趋势随着人们对高精度、小型化、多功能传感器的需求不断增加,MEMS技术在传感器制造中的应用前景非常广阔。

未来,MEMS技术在传感器制造中的发展主要集中在以下几个方面:1.传感器的超小型化:MEMS技术可以大大缩小传感器的尺寸和重量,未来随着MEMS技术的不断发展,传感器的超小型化趋势将成为必然的趋势。

mems压力传感器 应用场景

mems压力传感器 应用场景

题目:MEMS压力传感器的应用场景一、MEMS压力传感器的原理和特点MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)压力传感器是一种微型压力传感器,由微机械制造技术和集成电路技术相结合而成。

它的原理是利用微型机械结构感应外部压力变化,通过微小的电阻、电容变化来转换成电信号输出。

MEMS压力传感器具有体积小、重量轻、功耗低、频率响应快、精度高、价格低等特点。

二、MEMS压力传感器在汽车领域的应用1. 轮胎压力检测系统现代汽车配备了TPMS(Tire Pressure Monitoring System)系统,通过安装在车轮上的MEMS压力传感器,实时监测轮胎的气压,一旦轮胎气压异常,系统会发出警报提醒驾驶员。

这不仅提高了行车安全,还减少了燃油消耗和轮胎磨损。

2. 发动机控制系统发动机的进气歧管、油路系统、涡轮增压器等部件的压力都需要精确控制,MEMS压力传感器可以实时监测这些压力数据,为发动机控制系统提供精准的参数,提高了发动机的燃烧效率和动力输出。

三、MEMS压力传感器在医疗设备中的应用1. 人体生理参数监测MEMS压力传感器可以应用于血压仪、呼吸机、体重秤等医疗设备中,通过实时监测人体的生理参数,帮助医生对患者进行及时的诊断和治疗。

2. 医用气体输送控制医院的氧气、氮气输送系统中需要对气体压力进行严格控制,MEMS压力传感器可以实现对医用气体压力的实时监测和控制,提高了输气系统的安全性和稳定性。

四、MEMS压力传感器在工业自动化领域的应用1. 液体、气体压力监测在工业生产中,液体、气体的压力监测是非常重要的,可以通过安装在管道、容器中的MEMS压力传感器实时监测液体、气体的压力情况,实现对生产过程的自动化控制。

2. 液位检测MEMS压力传感器还可以应用于液位检测,通过测量液体的压力来判断液位的高低,广泛应用于石油化工、水处理、食品加工等工业领域。

五、MEMS压力传感器在航天航空领域的应用1. 飞机气压控制在飞机上,需要对飞机的气压进行实时监测和控制,以保障飞机飞行安全。

mems芯片应用场景

mems芯片应用场景

mems芯片应用场景随着科技的不断发展,MEMS(Micro Electro Mechanical System)芯片作为一种新型的微小机械器件,被广泛应用于各个领域。

MEMS芯片具有体积小、功耗低、集成度高、成本低等优势,因此在许多应用场景中得到了广泛的应用。

本文将针对mems芯片的应用场景进行深入探讨。

一、移动设备领域MEMS芯片在移动设备领域有着广泛的应用。

例如,加速度传感器是MEMS芯片的一种重要应用,它可以用于手机、平板电脑等设备中的智能屏幕旋转功能,可以根据设备的倾斜角度自动旋转屏幕的方向。

此外,MEMS芯片还可以用于手机的抖动感应功能,当手机发生抖动时,MEMS芯片可以感知到并自动调整镜头的位置,从而提高拍照的稳定性。

二、汽车领域MEMS芯片在汽车领域的应用也越来越广泛。

例如,汽车中的安全气囊系统中就使用了MEMS芯片的加速度传感器。

当车辆发生碰撞时,MEMS芯片可以感知到车辆的加速度变化,并通过控制系统迅速充气,保护乘客的安全。

此外,MEMS芯片还可以用于汽车的稳定控制系统、车载导航系统等,提高汽车的行驶稳定性和导航精度。

三、医疗领域MEMS芯片在医疗领域的应用也非常广泛。

例如,MEMS芯片可以用于体温计、血压计等医疗设备中,实现对人体生理参数的测量和监测。

此外,MEMS芯片还可以用于人工耳蜗、心脏起搏器等医疗器械中,实现对人体功能的辅助和恢复。

四、工业领域在工业领域,MEMS芯片也有着广泛的应用。

例如,MEMS芯片可以用于工业机器人中的姿态传感器,实现对机器人姿态的感知和控制。

此外,MEMS芯片还可以用于工业自动化设备中的压力传感器、流量计等,实现对工业过程参数的测量和控制。

五、环境监测领域MEMS芯片在环境监测领域也有着重要的应用。

例如,MEMS芯片可以用于空气质量监测设备中的气体传感器,实时监测环境中的各种有害气体浓度。

此外,MEMS芯片还可以用于水质监测设备中的PH传感器、溶解氧传感器等,实现对水质的监测和分析。

mems芯片应用场景

mems芯片应用场景

mems芯片应用场景随着科技的进步和人们对于智能化生活的需求不断增加,mems芯片作为一种重要的微纳技术,在各个领域得到了广泛的应用。

mems芯片的小巧、高效和低功耗的特点,使得它在多个领域有着重要的应用场景。

一、消费电子领域mems芯片在消费电子领域有着广泛的应用,比如智能手机、平板电脑、智能手表等。

在智能手机中,mems芯片可以用于实现重力感应、陀螺仪、加速度计等功能,使得手机可以自动旋转屏幕、进行姿态识别等操作。

而在智能手表中,mems芯片可以用于实现步数计数、心率监测等功能,满足人们对于健康和运动的需求。

二、汽车领域mems芯片在汽车领域的应用也十分广泛。

比如在汽车稳定性控制系统中,mems芯片可以用于实现车辆的倾斜角度检测和方向盘角度检测,从而实现车辆的稳定控制。

此外,在车载导航系统中,mems芯片可以用于实现车辆的加速度和角速度测量,实现车辆的导航和定位。

三、医疗领域mems芯片在医疗领域也有着重要的应用。

比如在心脏起搏器中,mems芯片可以用于控制起搏器的工作模式和频率,从而帮助患者维持正常的心脏功能。

此外,在医疗检测设备中,mems芯片可以用于实现血压监测、血糖监测等功能,帮助医生及时掌握患者的健康状况。

四、工业领域mems芯片在工业领域也有着重要的应用。

比如在工业自动化控制系统中,mems芯片可以用于实现对机器人的姿态检测和控制,保证机器人的准确操作。

此外,在工业生产过程中,mems芯片可以用于实现对温度、湿度等参数的监测,帮助企业提高生产效率和产品质量。

五、航空航天领域mems芯片在航空航天领域也有着重要的应用。

比如在飞行控制系统中,mems芯片可以用于实现飞机的姿态测量和控制,确保飞机的平稳飞行。

此外,在航天器中,mems芯片可以用于实现对姿态、加速度等参数的测量,帮助科研人员了解航天器的运行状态。

六、环境监测领域mems芯片在环境监测领域也有着重要的应用。

比如在大气污染监测中,mems芯片可以用于实现对空气质量的监测,帮助人们了解和改善环境污染问题。

MEMS传感器的应用走势及提高精度的方法探讨

MEMS传感器的应用走势及提高精度的方法探讨

MEMS传感器的应用走势及提高精度的方法探讨MEMS(Microelectromechanical Systems)传感器是一种将微纳米技术与传感器技术结合的新型传感器,具有小尺寸、低功耗、高分辨率等优点。

随着科技的不断发展,MEMS传感器在各个领域的应用逐渐增多,同时也面临着如何提高精度的挑战。

本文将探讨MEMS传感器的应用走势及提高精度的方法。

第一部分:MEMS传感器的应用走势1.汽车领域:MEMS传感器在汽车领域的应用非常广泛,主要应用于车辆稳定性控制、安全气囊、轮胎压力监测等方面。

随着自动驾驶技术的发展,MEMS传感器在汽车中的应用将会更加重要。

2.智能手机和消费电子产品:MEMS传感器在智能手机和消费电子产品中的应用也非常广泛,如加速度计、陀螺仪、磁力计等。

这些传感器可以实现手机的重力感应、指南针定位等功能,为用户提供更好的交互体验。

3.医疗器械:MEMS传感器在医疗器械领域的应用也越来越多,如血压计、心率监测器、呼吸监测器等。

这些传感器可以实时监测患者的生理数据,为医生提供更好的诊断和治疗依据。

4.工业自动化:MEMS传感器在工业自动化中的应用也很广泛,如加速度计、压力传感器、流量传感器等。

这些传感器可以实时监测工业设备的运行状态,实现设备的故障预警和节能优化。

1.器件设计优化:通过优化器件的结构和材料选择,可以提高MEMS传感器的精度。

例如,可以采用优质的材料、增加传感器的灵敏度等方式来提高传感器的精度。

2.信号处理算法优化:通过优化传感器的信号处理算法,可以提高传感器的精度。

例如,可以采用滤波器对原始信号进行滤波,减少噪声干扰。

另外,还可以使用自适应算法来提高传感器的稳定性和精度。

3.温度补偿技术:MEMS传感器的精度易受环境温度的影响,温度补偿技术可以有效降低温度对传感器精度的影响。

例如,可以通过使用温度传感器来对传感器的输出进行校正,提高精度。

4.校准和测试技术:进行传感器的校准和测试也是提高精度的关键。

mems压力传感器原理及应用

mems压力传感器原理及应用

mems压力传感器原理及应用一、MEMS压力传感器的基本原理MEMS压力传感器是一种微机电系统(MEMS)技术应用的传感器,它通过测量介质的压力来实现对物理量的检测。

其基本原理是利用微机电系统技术制造出微小结构,通过这些结构对介质产生的压力进行敏感检测,并将检测到的信号转换为可读取的电信号。

二、MEMS压力传感器的结构1. 敏感元件:敏感元件是MEMS压力传感器最核心的部分,它通常由微型弹性薄膜或微型悬臂梁等制成。

当介质施加在敏感元件上时,它会发生形变,从而改变其阻抗、电容、电阻等物理参数。

2. 支撑结构:支撑结构是用于支撑敏感元件和保持其稳定工作状态的部分。

通常采用硅基板或玻璃基板制成。

3. 封装壳体:封装壳体主要用于保护敏感元件和支撑结构不受外界环境影响,并提供良好的密封性和机械强度。

三、MEMS压力传感器的工作原理1. 压电式压力传感器:压电式压力传感器是利用压电效应来测量介质的压力。

当介质施加在敏感元件上时,会使得其发生形变,并产生相应的电荷,从而实现对介质压力的检测。

2. 电阻式压力传感器:电阻式压力传感器是利用敏感元件阻值随着形变程度的变化来检测介质的压力。

当介质施加在敏感元件上时,会使得其发生形变,从而改变其阻值大小。

3. 电容式压力传感器:电容式压力传感器是利用敏感元件与基板之间的微小空气间隙产生的电容值随着形变程度的变化来检测介质的压力。

当介质施加在敏感元件上时,会使得其发生形变,从而改变其与基板之间空气间隙大小。

四、MEMS压力传感器的应用1. 工业领域:MEMS压力传感器广泛应用于工业自动化、流量计量、液位控制等领域中。

2. 汽车领域:MEMS压力传感器在汽车领域的应用主要包括轮胎压力检测、制动系统控制、发动机燃油喷射等方面。

3. 医疗领域:MEMS压力传感器在医疗领域的应用主要包括血压计、呼吸机等方面。

4. 生物医学领域:MEMS压力传感器在生物医学领域的应用主要包括心脏起搏器、人工耳蜗等方面。

mems传感器发展现状

mems传感器发展现状

mems传感器发展现状随着科技的不断发展和智能化的进程,MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems)传感器在各个领域得到了广泛的应用。

MEMS传感器是一种将微纳技术应用于传感器制造的技术,具备体积小、功耗低、响应快、成本低等优点。

以下是MEMS传感器在几个领域的发展现状。

1. 汽车行业:MEMS传感器在汽车行业的应用非常广泛。

例如,加速度传感器可以用于汽车的碰撞检测和空气囊的部署;压力传感器可以用于轮胎压力监测系统,提高行驶安全性;倾角传感器可以用于车辆的自动平衡系统等。

随着自动驾驶技术的发展,MEMS传感器在汽车行业的应用前景更加广阔。

2. 移动设备:MEMS传感器在移动设备中得到了广泛应用,如加速度计、陀螺仪和磁力计等。

这些传感器可以实现屏幕自动旋转、手势控制、电子指南针等功能。

随着智能手机和可穿戴设备的普及,MEMS传感器的需求也大幅增加。

3. 医疗行业:MEMS传感器在医疗行业中也得到了应用。

例如,血压传感器可以用于实时监测高血压患者的血压变化并及时报警;温度传感器可以用于体温监测;心率传感器可以用于心脏疾病的监测等。

MEMS传感器的小尺寸和低功耗特点使其非常适合在医疗设备中使用。

4. 工业控制和安全:MEMS传感器在工业控制和安全中的应用也越来越多。

例如,压力传感器可以用于工业设备的压力监测和泄漏检测;湿度传感器可以用于环境监测和空调控制等。

随着工业智能化的推进,MEMS传感器在工业控制领域的应用将会进一步增加。

总的来说,MEMS传感器在各个领域的应用都有所扩展,尤其是汽车、移动设备、医疗和工业控制等领域。

随着科技的进步和应用场景的不断扩展,MEMS传感器的应用前景将更加广阔。

同时,随着技术的成熟和成本的降低,MEMS传感器的发展也将越来越迅速。

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汽车中MEMS传感器的运用学号:201411106117 专业班级:电信141 姓名:王林杰汽车电子产业被认为是MEMS传感器的第一波应用高潮的推动者,MEMS传感器在汽车上应用的快速发展主要是受益于各国政府全面推出汽车安全规定和汽车智慧化的发展趋势。

全球平均每辆汽车包含10個传感器,在高档汽车中,大约采用25至40只MEMS传感器,车越好,所用的MEMS就越多。

MEMS传感器可满足汽车环境苛刻、可靠性高、精度准确、成本低的要求。

其应用方向和市场需求包括车辆的防抱死系统(ABS)、电子车身稳定程序(ESP)、电控悬挂(ECS)、电动手刹(EPB)、斜坡起动辅助(HAS)、胎压监控(EPMS)、引擎防抖、车辆倾角计量和车内心跳检测等等。

(一)汽车发动机控制用到的传感器发动机的电子控制一直被认为是MEMS技术在汽车中的主要应用领域之一。

发动机控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心,种类很多,包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。

这些传感器向发动机的电子控制单元提供发动机的工作状况信息,供电子控制单元对发动机工作状况进行精确控制,以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。

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、吸人气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。

温度传感器有热敏电阻式、线绕电阻式和热偶电阻式三种主要类型。

这三种类型传感器各有特点,其应用场合也略有区别。

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。

其中,通用型的测温范围为-50℃~30℃,精度为1.5%,响应时间为10 ms;高温型为600℃~1000℃,精度为5%,响应时间为10ms;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。

其他已实用化的产品有铁氧体式温度传感器(测温范围为-40℃~120℃,精度为2.0%)、金属或半导体膜空气温度传感器(测温范围为-40℃~150℃,精度为2.0%,5%,响应时间约20 ms)等。

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。

目前,致力于汽车用压力传感器开发和生产的主要公司有摩托罗拉,德科电子仪器,Lucas Novasensor,Hi Stat,NipponDenzo,西门子,德州仪器等。

比较常用的汽车压力传感器有电容式、压阻式、差动变压器式、声表面波式。

电容式压力传感器主要用于检测负压、液压、气压,测量范围为20kPa~100kPa,其特点是输入能量高,动态响应特性好、环境适应性好;压阻式压力传感器的性能则受温度影响较大,需要另设温度补偿电路,但适应于大批量生产;差动变压器式压力传感器有较大的输出,易于数字输出,但抗干扰性差;声表面波式压力传感器具有体积小、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。

德国Infineon公司研制的智能轮胎压力传感器KP500内部集成了压力和温度传感模块,它不需要在传感器模块中增加加速度传感器,可以在汽车启动时自动开机进人自检,能测量压力、温度和电压等。

所有的功能都是利用表面微机械加工技术集成在0.8μm的双极互补金属氧化物半导体( BiCMOS) 上。

每个传感器模块中的电可擦可编程只读存储器中存储着惟一的32位芯片识别码。

芯片识别码可以由同步串行接口读出,而且,可以用于辨识各个轮胎压力传感器的位置。

在接收数据的时候,首先,要检查芯片识别码,如果发现芯片识别码不符,就放弃收到的数据帧。

3.流量传感器流量传感器主要用于发动机空气流量和燃料流量的测量。

进气量是燃油喷射量计算的基本参数之一。

空气流量传感器的功能:感知空气流量的大小,并转换成电信号传输给发动机的电子控制单元。

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。

空气流量传感器有旋转翼片式、卡门涡旋式、热线式、热膜式等4种类型。

空气流量传感器的主要技术指标:工作范围为0.11m3/min~103m3/min,工作温度为-40℃~120℃,精度>1%。

燃料流量传感器用于检测燃料流量,主要有水轮式和循环球式,其动态范围为0~60kg/h,工作温度为-40℃~120℃,精度为±1%,响应时间<10ms。

Honeywell 的下属微开关(micro switch)公司用热微细加工技术制作出了微桥式空气流量传感器芯片,它用微细加工技术在硅圆片上加工出空腔,铂电阻悬挂在空腔之上。

当空气流过器件时,发生了从空气流动方向下方到上方的热传输,因而,下方电阻被冷却,上方电阻被加热,由电桥电阻变化可测量出空气流量。

4.位置和转速传感器曲轴位置与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。

目前,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等,其测量范围为0°~360°,精度优于±0.5°,测弯曲角达±0.1°。

车速传感器种类繁多,有敏感车轮旋转的、也有敏感动力传动轴转动的,还有敏感差速从动轴转动的。

当车速高于100km/h时,一般测量方法误差较大,需采用非接触式光电速度传感器,测速范围为0.5km/h~250km/h,重复精度为0.1%,距离测量误差优于为0.3%。

5.气体浓度传感器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。

常用的有氧化锗传感器(使用温度为-40℃~900℃,精度为1%)、氧化铬浓差电池型气体传感器(使用温度为300℃~800℃)、固体电解质式氧化铬气体传感器(使用温度为0~400℃,精度为0.5%),另外,还有二氧化钦氧传感器以及二氧化错氧传感器。

和氧化锗传感器相比,二氧化钛氧传感器具有结构简单、轻巧、便宜,且抗铅污染能力强的特点。

二氧化锆微离子传感器由氧化钙稳定氧化错离子体、多孔铂厚膜工作电极、钯/氧化把厚膜参数电极、不透水层、电极接触和保护层构成。

其中,氧化钙稳定氧化错由反应溅射法积淀。

工作电极和参考电极都由厚膜工艺制作。

在理想的A/F点附近的输出电压发生骤变,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,氧传感器的输出电压增大。

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。

6.爆震传感器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三种方法。

爆震传感器有磁致伸缩式和压电式。

磁致伸缩式爆震传感器的使用温度为-40℃~125℃,频率范围为5kHz~10kHz;压电式爆震传感器在中心频率5. 417kHz处,其灵敏度可达200 mV/gn,在振幅为0.1-10 gn范围内具有良好线性度。

7.节气门位置传感器节气门位置传感器安装在节气门上,其功能是将发动机节气门的开度信号转变成电信号,并传递给电子控制单元,用以感知发动机的负荷大小和加减速工况。

最常用的是可变电阻式节气门位置传感器。

该传感器是一种典型的节气门传感器,主要由一个线形变位器和一个怠速触点两部分组成。

电阻变位器用陶瓷薄膜电阻制成,滑动触点用复位弹簧控制,与节气门同轴转动。

工作时,线形变位器的触点在电阻体上滑动,根据变化的电阻值,可以测得与节气门开度成正比的线性输出电压信号。

根据输出电压值,电子控制单元可获知节气门的开度和开度变化率,从而精确判断发动机的运行工况,提高控制精度和效果。

怠速信号滑动触点是常开触点,只有在节气门全闭时才闭合,产生怠速触点信号,主要用于怠速控制、断油控制及点火提前角的修正。

(二)安全系统方面用传感器安全是汽车考虑的首要因素,用于安全方面的传感器也很多,如有用于汽车安全气囊的微型加速度计,测角速率的表面微机械陀螺等。

1.微加速度传感器目前,安全气囊是而且将来也是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。

较早的如像摩托罗拉公司用体微细加工技术制作的硅加速度传感器。

瑞典Henrik等人报道了一种新型的硅微三轴加速度计,其外形结构参数为6mm×4mm×l.4 mm,它有4个敏感质量块,4个独立的信号读出电极和4个参考电极。

它巧妙地利用了敏感梁在其厚度方向具有非常小的刚度而能够敏感加速度,在其他方向刚度相对很大而不能敏感加速度的结构特征。

在加速度计的横截面上,由于各向异性腐蚀的结果,敏感梁的厚度方向与加速度计的法线方向(z轴)成35.26°(tan 35.26°= 0.707)。

2.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,这种陀螺仪的内外环通常是用滚珠轴承支撑,这些通常是用机械加工方法制成,需要加工精度高、难度大、而且,做成的陀螺仪体积大、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。

Said Emre A1 per等人报道了一种结构对称,并具有解耦特性的表面微机械陀螺。

该敏感结构在其最外边的4个角都设置了支承“锚”,与传统的直接支承在“锚”上的实现方式不同,它利用一种对称结构敏感质量块支承在连接梁上,并通过梁将驱动电极和敏感电极有机地连接在一起。

用微器件仿真软件包(MEMCAD)仿真分析后可知,两个方向上的振动相互不影响,所以,这样的连接方式不用考虑机械耦合。

该微机械陀螺的平面外轮廓的结构参数为1mm2,厚度仅为2μm。

其工作原理是:当在敏感质量块上施加一直流偏置电压,在活动叉指和固定叉指间施加适当的交流激励电压时,敏感质量块将在y轴方向上产生固有振动。

当陀螺感受到绕z轴的角速度时,由于科氏效应,敏感质量块将产生沿x轴的附加振动。

通过测量附加振动的振动幅值就可以得到被测的角速度。

在常规的大气情况下,该敏感结构具有优于0.37°/s的分辨力。

(三)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。

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