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传感器在汽车系统的应用及前景

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核心提示:

  传感器已大举进军汽车、医疗、工业和航天应用领域。但您也许尚未看到任何变化。在安全、便利、娱乐以及效率因素等方面日益增长的需求,加上世界各地政府的法令将会使传感器的应用得到空前膨胀。
    除了预计传感器将在无线和消费品领域应用的急剧膨胀之外,您还会明白为何传感器生产商有望在2010年结束前迅速开发庞大的市场和应用领域。这些传感器中的大多数将是微机电系统(MEMS)和微系统技术(MST)类型,以及应用前景十分广阔的微传感器。
    对于汽车系统,传感器生产商可很容易地发现大量的传感应用,不仅包括测量传感压力,而且包括通过传感系统测量惯性、位置、接近度、温度、流速、力量强度、张力、扭矩、震动和倾斜状况。用于测量这些参数的传感技术各不相同。通用汽车技术中心的技术人员Alex Cade认为,“汽车领域的传感需求正呈跳跃式增长。”他列举了底盘控制、车辆定位/位置、物体探测、视觉强化、汽车环境加温、通风、空调以及引擎和传动控制等传感器的增长领域。增强车辆稳定性只是他列举的众多例子中的一个。
    美国国家公路运输管理局(NHTSA)最近关于侧面碰撞安全气囊的提议要求在每辆汽车上增加两至六个传感器。尽管该提议没有被强制要求使用,但美国、欧洲和日本的汽车生产商表示,出于安全考虑,他们将在2010年结束前为所有车辆安装侧面碰撞安全气囊。某些汽车供应商,如TRW和Delphi将一组加速计和压力传感器(后者反应速度较前者快)应用于侧面碰撞安全气囊。
汽车惯性传感已成为另外一个热点。实际上,Motorola和Analog Devices提议使用惯性传感元件组来管理大量的将用于车辆动态、导航、安全和电子转向应用的传感功能 。

 


   “防抱死制动系统、电子制动力分布系统、循迹控制系统和主动偏航控制系统之间的相互作用使得汽车具有动态稳定性,”Analog Devices的高级应用工程师Harvey Weinberg如是说。Motorola的John P. Schuster补充道:“元件组方法可利用一个核心平台支持多种应用。它以航天陀螺仪为基础,且成本低,体积小,可应用于汽车。”

  光传感技术崭露头角


    一种由Optrand开发的用于测量引擎压力的新方法采用了一种多功能设备,该设备将一个基于光纤技术的压力传感器装入一个用于柴油引擎的电热塞中。压力感应电热塞由一个感应头、一根光缆和许多信号调节电子元件组成,在压力超过5巴时,其水冷式参考变频器能提供62%的精确度,在压力低于5巴时,误差低于0.2巴。该公司预计将于2007年首次采用该设备。
Honeywell计划在低成本的无键输入的无源系统中采用光传感技术,部分采用该技术的产品可嵌入汽车的门把手。该传感器将包含一个装有收发器的钥匙状光学元件。为进入车内,车主在车门把手和车身之间放置了一个钥匙状元件。
      霍尔效应感应器将在众多汽车功能中找到应用场所,包括感应减速和制动踏板的位置、凸轮轴位置和转速、气压以及歧管绝对压力(MAP)。Infineon Technologies AG的应用工程师Werner Roessler认为,有源霍尔效应传感器可用于传动系控制以及凸轮和曲轴等相关应用。“与无源感应器相比,这提供了更高的精确性、更佳的启动策略并且具有探测曲轴启动点位置的能力,”他说。Melexis Inc计划将此技术用于感应非接触式位置。


一个新的感应范例


    电场感应利用电极和它们之间的电场来工作。Freescale Semiconductor认为,它可用来替代安全气囊和其它用途的感应器。
“该感应方法有助于使安全气囊更为智能化,由于不仅考虑了乘客的头部位置(即头部是否移动?),而且考虑了乘客的体积和重量,气囊将不会过早打开,”Freescale的应用工程师Don Laybourn说。
    此类传感器可安装在边沿或其它地方带有电极的方向盘上,这样可确定方向盘是否被松开(如当一名驾驶员睡着时或被致残时),然后将发出警告信号。此方法同样也可以让车辆慢慢停下来。
    车辆座位电极可在车辆行驶时确定驾驶员位置没有人的情况下对车辆进行制动。这将防止车辆进入失控状态,例如当汽车停靠在斜坡上时。车窗雨水和积霜感应则是另外一种应用。

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