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車用傳感器的探究
（作者未知） 2005/12/22
摘要：隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的飛速發(fā)展，電子技術(shù)及各種現(xiàn)代新型裝置已經(jīng)成為汽車的重要組成部分，新型汽車電子技術(shù)給汽車工業(yè)帶來了劃時代的變化。安全、舒適、無污染、經(jīng)濟性一直是汽車工業(yè)和用戶追求的目標,實現(xiàn)這些目標的關鍵在于汽車的電子化和智能化，先決條件則是各種信息的及時獲取，這勢必要求在汽車中大量采用各種傳感器。
關鍵詞：傳感器 汽車工業(yè) 電子技術(shù) 微電子機械系統(tǒng) 信息
近年來從半導體集成電路技術(shù)發(fā)展而來的MEMS (Microelectromechnical System, 微電子機械系統(tǒng))技術(shù)日漸成熟。利用這一技術(shù)可以制作各種能敏感檢測力學量、磁學量、熱學量、化學量和生物量的微型傳感器，這些傳感器的體積和能耗小，可實現(xiàn)許多全新的功能，便于大批量和高精度生產(chǎn)，單件成本低，易構(gòu)成大規(guī)模和多功能陣列，這些特點使得它們非常適合于汽車方面的應用。 80年代初，微型壓阻式多路絕對壓力（Manifold Absolute Pressure）傳感器開始大批量生產(chǎn)，取代了早期采用LVDT技術(shù)的壓力傳感器。80年代中期微型加速度傳感器開始用于汽車安全氣囊,它們是到目前為止大量生產(chǎn)的、并在汽車中得到廣泛應用的微型傳感器。然而微型傳感器的大規(guī)模應用勢必將不限于發(fā)動機燃燒控制和安全氣囊,在未來幾年內(nèi)包括發(fā)動機運行管理、廢氣與空氣質(zhì)量控制、ABS(antilock brake system,防抱死系統(tǒng))、車輛動力學控制、自適應導航、車輛行駛安全系統(tǒng)（如氣囊和障礙物檢測與避撞等）在內(nèi)的應用將為MEMS技術(shù)提供廣闊的市場。
一、傳感器的定義
國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。
二、傳感器的發(fā)展
全世界的汽車產(chǎn)量將從2000年的4750萬輛(包括客車、特種車輛和輕型卡車)增長到2005年的5400萬輛。2000年汽車用電子產(chǎn)品的市場為227億美元，預計到2005年達到309億美元，年平均增長率達到6.3%。相應的每部汽車在電子產(chǎn)品方面所花費的成本從2000年的477美元增加到2005年的572美元。
據(jù)文獻報道，2000年汽車傳感器的市場為61.7億美元(9.04億件產(chǎn)品)，到2005年將達到84.5億美元(12.68億件)，增長率為6.5%(按美元計)和7.0%(按產(chǎn)品件數(shù)計)。2000年北美所占汽車傳感器市場份額最大，為47%，接下來分別是歐洲(26%),日本(22%),和韓國 (5%)。
速度和位置傳感器占2000年全部汽車傳感器市場(以美元計)的38%，接下來是氧氣傳感器（20%）、空氣質(zhì)量流量傳感器（13%）、加速度計(11%)、壓力傳感器(10%)、溫度傳感器(5%)及其他(3%)。
2003～2005年度汽車傳感器的主要增長領域包括以下幾個方面：用于車輛動力學控制和安全氣囊的加速度計；用于傳動、剎車、冷卻、輪胎、燃油等方面的壓力傳感器；用于車輛動態(tài)控制、翻車報警和GPS后備的偏航速率傳感器；用于輪速以及凸輪軸、機軸、踏板位置敏感的位置傳感器；車廂環(huán)境監(jiān)控的濕度傳感器；日光、雨水和濕度傳感器；用于近距離障礙物檢測和避撞的測距傳感器。 汽車部件需要滿足多項環(huán)境、可靠性和成本等方面的要求。具體來說，它們一方面必須能經(jīng)受各種高低溫、振動、沖擊、潮濕、腐蝕性氣氛、電磁干擾等不利因素的考驗；另一方面也必須適于大批量生產(chǎn)，一般要達到每年一百萬件以上，這不僅是汽車量產(chǎn)的需求，也是收回設計和制造方面的巨額投資所必需的。此外，其可靠性也應與汽車高達10年/15
萬英里的使用壽命相一致。
三、常見傳感器的結(jié)構(gòu)分析
絕大多數(shù)微型傳感器采用硅材料。眾所周知，硅材料容易獲得很高的純度，有良好的機械性能且重量較輕，本身具有光電效應、壓阻效應和霍爾效應等多種傳感特性，且便于制作信號敏感與處理電路集成的傳感器。微型傳感器的主流工藝是硅基微機械加工工藝，它來源于已經(jīng)成熟的半導體工藝，可以同時加工出大量幾乎完全相同的機械結(jié)構(gòu)。因此，除了具有體積小、重量輕、能耗低等優(yōu)點外，微型傳感器的可靠性較高，其供貨價格也可以遠遠低于采用傳統(tǒng)機電技術(shù)和工藝的傳感器。MEMS技術(shù)勢必將成為汽車傳感器的主流技術(shù)。最近的有關汽車方面的報告估計汽車用MEMS產(chǎn)品的銷售額將從2003年的17.5億美元增加到（未完，下一頁）
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