微型傳感器在汽車電子化、智能化工程中的應(yīng)用

3．流量傳感器

流量傳感器主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量和燃料流量的測量。進(jìn)氣量是燃油噴射量計(jì)算的基本參數(shù)之一?？諝饬髁?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/傳感器">傳感器的功能：感知空氣流量的大小，并轉(zhuǎn)換成電信號傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元?？諝饬髁康臏y量用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)確定燃燒條件、控制空燃比、起動(dòng)、點(diǎn)火等?？諝饬髁總鞲衅饔行D(zhuǎn)翼片式、卡門渦旋式、熱線式、熱膜式等4種類型。空氣流量傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)：工作范圍為0.11m3/min～103m3/min，工作溫度為-40℃～120℃，精度＞1%。燃料流量傳感器用于檢測燃料流量，主要有水輪式和循環(huán)球式，其動(dòng)態(tài)范圍為0～60kg/h，工作溫度為-40℃～120℃，精度為±1%，響應(yīng)時(shí)間＜10ms。

Honeywell的下屬微開關(guān)（microswitch）公司用熱微細(xì)加工技術(shù)制作出了微橋式空氣流量傳感器芯片，它用微細(xì)加工技術(shù)在硅圓片上加工出空腔，鉑電阻懸掛在空腔之上。當(dāng)空氣流過器件時(shí)，發(fā)生了從空氣流動(dòng)方向下方到上方的熱傳輸，因而，下方電阻被冷卻，上方電阻被加熱，由電橋電阻變化可測量出空氣流量。

4．位置和轉(zhuǎn)速傳感器

曲軸位置與轉(zhuǎn)速傳感器主要用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門的開度、車速等，為點(diǎn)火時(shí)刻和噴油時(shí)刻提供參考點(diǎn)信號，同時(shí)，提供發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號。
目前，汽車使用的位置和轉(zhuǎn)速傳感器主要有交流發(fā)電機(jī)式、磁阻式、霍爾效應(yīng)式、簧片開關(guān)式、光學(xué)式、半導(dǎo)體磁性晶體管式等，其測量范圍為0°～360°，精度優(yōu)于±0.5°，測彎曲角達(dá)±0.1°。

車速傳感器種類繁多，有敏感車輪旋轉(zhuǎn)的、也有敏感動(dòng)力傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，還有敏感差速從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的。當(dāng)車速高于100km/h時(shí)，一般測量方法誤差較大，需采用非接觸式光電速度傳感器，測速范圍為0.5km/h～250km/h，重復(fù)精度為0.1%，距離測量誤差優(yōu)于為0.3%。

5．氣體濃度傳感器

氣體濃度傳感器主要用于檢測車體內(nèi)氣體和廢氣排放。其中，最主要的是氧傳感器，它檢測汽車尾氣中的氧含量，根據(jù)排氣中的氧濃度測定空燃比，向微機(jī)控制裝置發(fā)出反饋信號，以控制空燃比收斂于理論值。常用的有氧化鍺傳感器（使用溫度為-40℃～900℃，精度為1%）、氧化鉻濃差電池型氣體傳感器（使用溫度為300℃～800℃）、固體電解質(zhì)式氧化鉻氣體傳感器（使用溫度為0～400℃，精度為0.5%），另外，還有二氧化欽氧傳感器以及二氧化錯(cuò)氧傳感器。和氧化鍺傳感器相比，二氧化鈦氧傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、輕巧、便宜，且抗鉛污染能力強(qiáng)的特點(diǎn)。二氧化鋯微離子傳感器由氧化鈣穩(wěn)定氧化錯(cuò)離子體、多孔鉑厚膜工作電極、鈀/氧化把厚膜參數(shù)電極、不透水層、電極接觸和保護(hù)層構(gòu)成。其中，氧化鈣穩(wěn)定氧化錯(cuò)由反應(yīng)濺射法積淀。工作電極和參考電極都由厚膜工藝制作。在理想的A/F點(diǎn)附近的輸出電壓發(fā)生驟變，當(dāng)空燃比變高，廢氣中的氧濃度增加時(shí)，氧傳感器的輸出電壓減小；當(dāng)空燃比變低，廢氣中的氧濃度降低時(shí)，氧傳感器的輸出電壓增大。電子控制單元識別這一突變信號，對噴油量進(jìn)行修正，從而相應(yīng)地調(diào)節(jié)空燃比，使其在理想空燃比附近變動(dòng)。

6．爆震傳感器

爆震傳感器用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，通過調(diào)整點(diǎn)火提前角控制和避免發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震。為了最大限度地發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)功率而不產(chǎn)生爆燃，點(diǎn)火提前角應(yīng)控制在爆燃產(chǎn)生的臨界值，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆燃時(shí)，傳感器將爆燃引起的震動(dòng)轉(zhuǎn)變成電信號，并傳給電子控制單元。檢測爆震有檢測氣缸壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體振動(dòng)和燃燒噪聲等三種方法。爆震傳感器有磁致伸縮式和壓電式。磁致伸縮式爆震傳感器的使用溫度為-40℃～125℃，頻率范圍為5kHz～10kHz；壓電式爆震傳感器在中心頻率5.417kHz處，其靈敏度可達(dá)200mV/gn，在振幅為0.1-10gn范圍內(nèi)具有良好線性度。

7．節(jié)氣門位置傳感器

節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門上，其功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開度信號轉(zhuǎn)變成電信號，并傳遞給電子控制單元，用以感知發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷大小和加減速工況。最常用的是可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器。該傳感器是一種典型的節(jié)氣門傳感器，主要由一個(gè)線形變位器和一個(gè)怠速觸點(diǎn)兩部分組成。電阻變位器用陶瓷薄膜電阻制成，滑動(dòng)觸點(diǎn)用復(fù)位彈簧控制，與節(jié)氣門同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。工作時(shí)，線形變位器的觸點(diǎn)在電阻體上滑動(dòng)，根據(jù)變化的電阻值，可以測得與節(jié)氣門開度成正比的線性輸出電壓信號。根據(jù)輸出電壓值，電子控制單元可獲知節(jié)氣門的開度和開度變化率，從而精確判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況，提高控制精度和效果。怠速信號滑動(dòng)觸點(diǎn)是常開觸點(diǎn)，只有在節(jié)氣門全閉時(shí)才閉合，產(chǎn)生怠速觸點(diǎn)信號，主要用于怠速控制、斷油控制及點(diǎn)火提前角的修正。
（二）安全系統(tǒng)方面用傳感器

安全是汽車考慮的首要因素，用于安全方面的傳感器也很多，如有用于汽車安全氣囊的微型加速度計(jì)，測角速率的表面微機(jī)械陀螺等。