汽車電子中納米技術(shù)傳感器的應(yīng)用分析

王森泯

【摘要】汽車傳感器屬于汽車電子操控系統(tǒng)中重要成分，主要作用是感受汽車運(yùn)轉(zhuǎn)期間的溫度、速度、壓力、氣體濃度等變化情況，且將信息轉(zhuǎn)移至控制器或儀表內(nèi)，從而使駕駛?cè)藛T完成車輛操作。傳感器所供應(yīng)的狀態(tài)信息是汽車電子操作的根本，在汽車中起到了信息傳達(dá)的作用。納米技術(shù)無(wú)論是在汽車性能、信息傳遞、安全性中都發(fā)揮著不可替代的作用。因此，對(duì)納米技術(shù)傳感器于汽車電子中的應(yīng)用進(jìn)行研究，對(duì)提升汽車事業(yè)發(fā)展意義重大。

【關(guān)鍵詞】汽車電子 納米技術(shù) 傳感器 應(yīng)用

引言

汽車技術(shù)的發(fā)展得益于材料技術(shù)的快速發(fā)展，而當(dāng)前納米技術(shù)在汽車上的應(yīng)用異常火熱，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，納米技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，形成了納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、以及納米化工學(xué)等，所衍生出的納米技術(shù)產(chǎn)品屢見(jiàn)不鮮，且朝著汽車行業(yè)邁進(jìn)[1]。納米技術(shù)能夠很好的使用在汽車各個(gè)位置，包括車輪、車身、發(fā)電機(jī)、傳感器，以及排氣系統(tǒng)等，納米技術(shù)的出現(xiàn)，使得上述器件擁有全新的功能。目前，市場(chǎng)電子信息化程度逐步加快，納米技術(shù)傳感器于汽車電子中的應(yīng)用日新月異，對(duì)發(fā)展汽車信息事業(yè)起到極大的推動(dòng)作用。

1 納米微型電子傳感器在汽車中的運(yùn)用

現(xiàn)代汽車技術(shù)的主流特色是越來(lái)越多的零部件使用電子傳控，比如：廢氣排放、空調(diào)、座位自動(dòng)調(diào)節(jié)、燈光控制等，電子自動(dòng)控制的原理為傳感器信息傳遞；有相關(guān)數(shù)據(jù)顯示[2]，普通汽車中有數(shù)十只傳感器，而高級(jí)轎車中傳感器數(shù)量高達(dá)一百多種。傳感器是納米技術(shù)重要衍生物，伴隨著納米技術(shù)的不斷成熟，價(jià)格低廉、功能強(qiáng)大的微型傳感器將廣泛運(yùn)用于社會(huì)生活的各個(gè)層面。例如：將微型傳感器安裝在汽車輪胎內(nèi)，可生產(chǎn)出智能輪胎，這種輪胎能夠智能提醒司機(jī)輪胎充氣換氣時(shí)間。此外，還有些專門于惡劣環(huán)境下工作的微型傳感器，例如：發(fā)動(dòng)機(jī)微型傳感器，能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)工作，時(shí)刻監(jiān)督發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

伴隨著納米電子技術(shù)的飛速發(fā)展進(jìn)步，傳感器技術(shù)也隨之獲得了前所未有的發(fā)展契機(jī)，傳感器已經(jīng)開始使用納米電極技術(shù)，這種技術(shù)將納米級(jí)的敏感原件封存于納米電極之中，完成單電子監(jiān)測(cè)，從而明顯提升測(cè)試準(zhǔn)確性，且其單位體積較小、重量不大、耐用性能高、價(jià)格優(yōu)勢(shì)極為明顯。

2 傳感器于汽車電動(dòng)機(jī)監(jiān)控中的應(yīng)用

發(fā)電機(jī)的電子監(jiān)控始終是納米技術(shù)于汽車應(yīng)用的重要領(lǐng)域，發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用傳感器是整部汽車的中心，保護(hù)溫度傳、濕度、壓力、流量、氣體等傳感器[3]。這些傳感器為發(fā)電機(jī)電子監(jiān)控單元供應(yīng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行情況信息，使駕駛?cè)苏莆瞻l(fā)動(dòng)機(jī)的整體運(yùn)行狀態(tài)，從而提升發(fā)動(dòng)機(jī)使用周期和安全性能。

2.1 溫度傳感器介紹

汽車使用納米溫度傳感器的目的在于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、水溫、燃油溫度，以及氣體溫度等；伴隨著納米加工技術(shù)的飛速發(fā)展，傳感器技術(shù)將進(jìn)一步從微型傳感器發(fā)展至納米傳感器。微型傳感器一般體積極小，可以使得都在功能得以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)其利于大批量生產(chǎn)、生產(chǎn)成本不高、功能性強(qiáng)，這些優(yōu)點(diǎn)能夠讓其廣泛運(yùn)用于汽車領(lǐng)域。

2.2 壓力傳感器介紹

納米技術(shù)將成為21世紀(jì)高新技術(shù)，使用微機(jī)械加工生產(chǎn)的納米產(chǎn)品，具有體積小、性能好，以及成本低的優(yōu)勢(shì)，預(yù)估由微傳感、微執(zhí)行器和處理裝置集成的系統(tǒng)將先后進(jìn)入商業(yè)市場(chǎng)；壓力納米傳感器是汽車中應(yīng)用最多的傳感器，主要涵蓋傳動(dòng)系統(tǒng)流體壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)油壓力、進(jìn)氣管道壓力等。

3 傳感器于安全系統(tǒng)方面的應(yīng)用

安全系統(tǒng)是汽車考慮的重要環(huán)節(jié)，隨著科技的逐步發(fā)展汽車的安全性能逐漸增強(qiáng)，而傳感器于安全系統(tǒng)方面的應(yīng)用也逐漸廣泛，例如：使用測(cè)角速率表面的微機(jī)械陀螺、安全氣囊的微型加速度計(jì)等。

3.1 微型加速度傳感器介紹

當(dāng)前，納米技術(shù)于安全氣囊領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多，硅加速度計(jì)的量程正常情況下約為50gn；早期摩托羅拉公司使用體微細(xì)加工技術(shù)生產(chǎn)的硅加速度傳感器。有相關(guān)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，一種全新的硅微三軸加速度計(jì)，擁有4個(gè)敏感提，4個(gè)獨(dú)立的信號(hào)解讀電極和參考電極，其很好的使用了敏感梁于其厚度方向擁有很小的剛度[4]，從而可完成敏感加速度。于加速度計(jì)的橫截面中，鑒于各個(gè)不同方向的結(jié)果，敏感梁的厚度方向和加速度計(jì)的發(fā)現(xiàn)方向?yàn)?5.26°。

3.2 表面微機(jī)械陀螺

常規(guī)的陀螺儀是由快速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、內(nèi)環(huán)、外環(huán)和基座構(gòu)成，陀螺儀各環(huán)之間是由滾珠軸承支持，一般是通過(guò)機(jī)械加工的方式生產(chǎn)，對(duì)加工精度、工藝都有極高的要求[5]。而微型機(jī)械陀螺儀由于繁瑣和系統(tǒng)的檢測(cè)電路納米裝置，同常規(guī)的陀螺儀相比，起利用的是對(duì)稱的敏感質(zhì)量來(lái)支持梁的重量，同時(shí)借助梁使電極和敏感電極鏈接一體。

3.3 傳感器于車輛檢測(cè)和自診斷的應(yīng)用

在車輛檢測(cè)和自我診斷方面，納米技術(shù)主要是對(duì)輪胎壓力檢測(cè)；另外是運(yùn)用于冷卻、剎車失靈等系統(tǒng)的傳感器，且還有亮度檢測(cè)系統(tǒng)中使用光傳感；于電子駕駛系統(tǒng)中采用磁傳感、氣流速度檢測(cè)；于自動(dòng)空調(diào)中檢測(cè)車內(nèi)溫度、濕度、風(fēng)量等；于傳導(dǎo)系統(tǒng)中采用方位傳感器，檢測(cè)車速等。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，傳感器技術(shù)逐漸朝著微型化、智能化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展進(jìn)步，對(duì)于多種學(xué)科形成的邊緣傳感器監(jiān)控原理和技術(shù)，其監(jiān)控信號(hào)類型各式各樣，監(jiān)控功能也逐漸增強(qiáng)，檢測(cè)精密性也越來(lái)越高。整體而言，傳感器技術(shù)對(duì)汽車領(lǐng)域的發(fā)展意義重大，且傳感器對(duì)于國(guó)家工業(yè)、經(jīng)濟(jì)、綜合國(guó)力的提升意義重大。因此，增強(qiáng)對(duì)傳感器技術(shù)的研究，為提升我國(guó)科技綜合水平有著非凡的意義。

【參考文獻(xiàn)】

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