机械测试技术基础：汽车新型传感器概述

汽车新型传感器 概述  一一 前言前言 二二 汽车新型传感器汽车新型传感器 三三三三 传感器的干扰传感器的干扰传感器的干扰传感器的干扰  一一 前言前言 1.基本定义 Sensors are defined as “devices that transform (or transduce) physical quantities such as pressure or acceleration into output signals (usually electrical) that serve as inputs for control systems.”---- H. Norton  ¨传感器把非电量信号转换成电量信号，或者将物理量、传感器把非电量信号转换成电量信号，或者将物理量、 电量和化学量的信息转换成控制器能够处理的信号。电量和化学量的信息转换成控制器能够处理的信号。 ¨传感器的工作原理可分为：电阻式、磁阻式、热电式传感器的工作原理可分为：电阻式、磁阻式、热电式 和电势式等。和电势式等。  现代汽车电子控制系统不能缺少传感器，由现代汽车电子控制系统不能缺少传感器，由现代汽车电子控制系统不能缺少传感器，由现代汽车电子控制系统不能缺少传感器，由 传感器、控制器和执行器组成了汽车的电子控制传感器、控制器和执行器组成了汽车的电子控制传感器、控制器和执行器组成了汽车的电子控制传感器、控制器和执行器组成了汽车的电子控制 系统。传感器是一种转换器，用它来感知汽车的系统。传感器是一种转换器，用它来感知汽车的系统。传感器是一种转换器，用它来感知汽车的系统。传感器是一种转换器，用它来感知汽车的 外部条件与自身性能的变化，并及时将这些信息外部条件与自身性能的变化，并及时将这些信息外部条件与自身性能的变化，并及时将这些信息外部条件与自身性能的变化，并及时将这些信息 传送给控制器。执行器则根据控制器发出的指令传送给控制器。执行器则根据控制器发出的指令传送给控制器。执行器则根据控制器发出的指令传送给控制器。执行器则根据控制器发出的指令 完成某项操作，对汽车进行控制。传感器在汽车完成某项操作，对汽车进行控制。传感器在汽车完成某项操作，对汽车进行控制。传感器在汽车完成某项操作，对汽车进行控制。传感器在汽车 电控系统中占有重要位置，电控系统工作正常与电控系统中占有重要位置，电控系统工作正常与电控系统中占有重要位置，电控系统工作正常与电控系统中占有重要位置，电控系统工作正常与 否很大程度上取决于传感器性能的优劣。否很大程度上取决于传感器性能的优劣。否很大程度上取决于传感器性能的优劣。否很大程度上取决于传感器性能的优劣。 2 2 汽车传感器汽车传感器  汽车电子化和自动化程度越高，对传感器 的依赖性就越大，因此，国内外都将车用传感 器技术列为重点发展的高新技术。目前，一辆 普通轿车一辆普通轿车上大约安装几十到近百 只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达 二百余只。  车用传感器包括发动机、底盘以及车身测量车用传感器包括发动机、底盘以及车身测量 控制传感器等，分为温度、流量、压力、位置、控制传感器等，分为温度、流量、压力、位置、 液位、速度加速度、气体浓度等用途传感器。液位、速度加速度、气体浓度等用途传感器。 测量原理：电阻型传感器（应变、测量原理：电阻型传感器（应变、热敏电阻电热敏电阻电 位计）、位计）、霍尔传感器、霍尔传感器、磁阻型传感器、压电传磁阻型传感器、压电传 感器、光电传感器等。感器、光电传感器等。  一次封装  二次封装  ¨水温传感器-热敏电阻  VOLVO、凌志 节气门 节气门位置传感器  VW方向盘转角传感器 为控制单元传递方向盘 为控制单元传递方向盘 转角信号。测量范围为 转角信号。测量范围为 +-720 +-720度，度，44圈。圈。 利用光栅原理测量角度 利用光栅原理测量角度 测量精度： 测量精度：1.51.5度度 分辨速度： 分辨速度：1-20001-2000度度//秒秒  TCS/ESP开关E256 制动灯开关F ESP制动识别开关F83 在伺服器内 转速传感器G44-G47 方向盘转角传感器G85 侧向加速度传感器G200 制动压力传感器-1G201 横摆角速度传感器G202 制动压力传感器-2G214 纵向加速度传感器G249 附加信号 发动机管理系统 速箱管理系统 ABS回油泵 ABS进油阀 N99,N101,N133,N134 ABS 出油阀N100,N102 N135.N136 DDC阀N225,N226 DDC高压阀N227,N228 预压电磁线圈N247 继电器J508 ABS警告灯K47 制动系统警告灯K118 TCS/ESP警告灯K155 附加信号 发动机管理系统 速箱管理系统 巡航系统 自诊接口 ESP- ESP- Electronic Stability Programe Electronic Stability Programe Electronic Stability Programe ESP电控系统 宝来宝来 宝来04 04 04年型 年型 年型  3 问题 随着人们对汽车动力性、经济性、安全可靠性、舒 适性以及排放指标不断提高，需要测试的物理量不断 增多，精度提高。 （1）需求的传感器数量随之增加，信号传输、安 装固定等困难加大，成本提高。汽车保有量05年500万 辆，每辆平均安装20只，增加3只，1500万只； （2）信号有线传输无法实现；  （3）单一传感器无法得到确定信息； （4）现有传感器精度、灵敏与可靠性 无法满足要求； （5）现有传感器无法满足传感功能要 求。 因此推出或逐步研究新型传感器， 以满足汽车测试与控制要求。  1 微型集成传感器 微型集成传感器是基于从集成电路技术发 展而来的微机电系统(micromachining and microelectromechanical systems，MEMS)，它利 用微机械加工技术将微米级的敏感元件、信号 处理器、数据处理装置封装在一块芯片上，具 有体积小（比以往的同类器件缩小了400～ 1000倍）、价格便宜、便于集成等特点。由于 基于MEMS技术的微型传感器在降低汽车电子系 统成本及提高其性能方面的优势，它们已开始 逐步取代基于传统机电技术的传感器。 二二二二 汽车新型传感器汽车新型传感器汽车新型传感器汽车新型传感器          侧向加速度传感器G200横摆率传感器G202 组合传感器组合传感器 优点： •减小安装尺寸 •两个传感器在一起能够保证精确的配合数值，而且不改变。 •强化整体机构  2 智能传感器 ¨智能传感器(Smart Sensor): 传感器、变送器和它 的部分或全部处理器件、处理电路（CPU）集成在 一个芯片上的器件 ¨智能传感器特点：具有一定的仿生能力，如模糊逻 辑运算、主动鉴别环境，自动调整和补偿适应环境 的能力，自诊断、自维护等   3 无线传感器 无线传感器（wireless sensor）的典型 代表胎压传感器，直接安装在轮胎内部， 直接检轮胎压力、温度。尽管这种无线传 感器成本较高具有比传统的间接检测技术 更高的精度，因此，其市场前景仍颇为乐 观。预计到2010年，这种新型无线传感器 的市场需求量将会达到2200万个。    无线技术在减轻线束的重量和成本方面具有得天独厚无线技术在减轻线束的重量和成本方面具有得天独厚无线技术在减轻线束的重量和成本方面具有得天独厚无线技术在减轻线束的重量和成本方面具有得天独厚 的优势特别是在发动机控制方面，线束的大量增加使之变的优势特别是在发动机控制方面，线束的大量增加使之变的优势特别是在发动机控制方面，线束的大量增加使之变的优势特别是在发动机控制方面，线束的大量增加使之变 得非常复杂，而采用无线通信则是减少线束及其连接点的得非常复杂，而采用无线通信则是减少线束及其连接点的得非常复杂，而采用无线通信则是减少线束及其连接点的得非常复杂，而采用无线通信则是减少线束及其连接点的 有效途径。有效途径。有效途径。有效途径。 传感器的无线化发展还面临着一些技术难题。比如在传感器的无线化发展还面临着一些技术难题。比如在传感器的无线化发展还面临着一些技术难题。比如在传感器的无线化发展还面临着一些技术难题。比如在 安全气囊系统中，碰撞事故发生瞬间的几毫秒内会产生大安全气囊系统中，碰撞事故发生瞬间的几毫秒内会产生大安全气囊系统中，碰撞事故发生瞬间的几毫秒内会产生大安全气囊系统中，碰撞事故发生瞬间的几毫秒内会产生大 量的数据，目前的无线传感技术还无法保证及时、可靠地量的数据，目前的无线传感技术还无法保证及时、可靠地量的数据，目前的无线传感技术还无法保证及时、可靠地量的数据，目前的无线传感技术还无法保证及时、可靠地 将数据传送给处理器。应用无线传感器面临的另一问题是将数据传送给处理器。应用无线传感器面临的另一问题是将数据传送给处理器。应用无线传感器面临的另一问题是将数据传送给处理器。应用无线传感器面临的另一问题是 电源问题，由于汽车具有较长的使用寿命，这就需要不断电源问题，由于汽车具有较长的使用寿命，这就需要不断电源问题，由于汽车具有较长的使用寿命，这就需要不断电源问题，由于汽车具有较长的使用寿命，这就需要不断 为传感器更换电源，从而增加了汽车使用维护的难度。同为传感器更换电源，从而增加了汽车使用维护的难度。同为传感器更换电源，从而增加了汽车使用维护的难度。同为传感器更换电源，从而增加了汽车使用维护的难度。同 样，前面提到的轮胎气压直接检测传感器也存在着相同的样，前面提到的轮胎气压直接检测传感器也存在着相同的样，前面提到的轮胎气压直接检测传感器也存在着相同的样，前面提到的轮胎气压直接检测传感器也存在着相同的 问题。为解决这一问题，除了设法延长电池寿命外，西门问题。为解决这一问题，除了设法延长电池寿命外，西门问题。为解决这一问题，除了设法延长电池寿命外，西门问题。为解决这一问题，除了设法延长电池寿命外，西门 子子子 子VD0 VD0VD0VD0公司和公司和公司和公司和GoodyearGoodyearGoodyearGoodyear公司的工程师们还找到了一种无需电公司的工程师们还找到了一种无需电公司的工程师们还找到了一种无需电公司的工程师们还找到了一种无需电 池的解决方案，即通过外部元件向传感器发射无线电信号池的解决方案，即通过外部元件向传感器发射无线电信号池的解决方案，即通过外部元件向传感器发射无线电信号池的解决方案，即通过外部元件向传感器发射无线电信号 来传送能。来传送能。来传送能。来传送能。  蓝牙技术蓝牙技术蓝牙技术蓝牙技术( ( ( (Bluetooth)Bluetooth)Bluetooth)Bluetooth)是一种无线数据与语是一种无线数据与语是一种无线数据与语是一种无线数据与语 音通信的开放性全球规范，它将取代目前多种音通信的开放性全球规范，它将取代目前多种音通信的开放性全球规范，它将取代目前多种音通信的开放性全球规范，它将取代目前多种 电缆连接方式，以低成本的近距离无线连接为电缆连接方式，以低成本的近距离无线连接为电缆连接方式，以低成本的近距离无线连接为电缆连接方式，以低成本的近距离无线连接为 基础，使各种电子装置在无线状态下相互连接基础，使各种电子装置在无线状态下相互连接基础，使各种电子装置在无线状态下相互连接基础，使各种电子装置在无线状态下相互连接 传递数据。传递数据。传递数据。传递数据。 车用蓝牙无线标准是一种新的短距离的无车用蓝牙无线标准是一种新的短距离的无车用蓝牙无线标准是一种新的短距离的无车用蓝牙无线标准是一种新的短距离的无 线标准，蓝牙技术线标准，蓝牙技术线标准，蓝牙技术线标准，蓝牙技术1.01.01.01.0版标准是为了取代有线连版标准是为了取代有线连版标准是为了取代有线连版标准是为了取代有线连 接，而现在的蓝牙标准是实现更高的传输率、接，而现在的蓝牙标准是实现更高的传输率、接，而现在的蓝牙标准是实现更高的传输率、接，而现在的蓝牙标准是实现更高的传输率、 减少与无线网络的相互干扰、提高打印技术和减少与无线网络的相互干扰、提高打印技术和减少与无线网络的相互干扰、提高打印技术和减少与无线网络的相互干扰、提高打印技术和 静态图片技术、以及高质量的音频数据。静态图片技术、以及高质量的音频数据。静态图片技术、以及高质量的音频数据。静态图片技术、以及高质量的音频数据。  （ （11）具有蓝牙功能的按键式听筒）具有蓝牙功能的按键式听筒 （（22）带话筒）带话筒 的无线电耳的无线电耳 （（33）具有蓝牙接口的个人数字助理）具有蓝牙接口的个人数字助理 （ （PDAPDA）（）（44））具有蓝牙接口的手提电脑具有蓝牙接口的手提电脑  蓝牙技术蓝牙技术蓝牙技术蓝牙技术给你的轿车带来的最大优点就是，一旦和给你的轿车带来的最大优点就是，一旦和给你的轿车带来的最大优点就是，一旦和给你的轿车带来的最大优点就是，一旦和 你的手机匹配，当开始发动汽车的时候汽车套件自动激你的手机匹配，当开始发动汽车的时候汽车套件自动激你的手机匹配，当开始发动汽车的时候汽车套件自动激你的手机匹配，当开始发动汽车的时候汽车套件自动激 活，能灵活地进行语音拨号、打出和接收电话，并能进活，能灵活地进行语音拨号、打出和接收电话，并能进活，能灵活地进行语音拨号、打出和接收电话，并能进活，能灵活地进行语音拨号、打出和接收电话，并能进 行音量的调节。在开车时你可以尽情地收听无线电广播，行音量的调节。在开车时你可以尽情地收听无线电广播，行音量的调节。在开车时你可以尽情地收听无线电广播，行音量的调节。在开车时你可以尽情地收听无线电广播， 当有电话呼叫时你无需手持电话、无需任何连线，蓝牙当有电话呼叫时你无需手持电话、无需任何连线，蓝牙当有电话呼叫时你无需手持电话、无需任何连线，蓝牙当有电话呼叫时你无需手持电话、无需任何连线，蓝牙 汽车套件会自动将无线电消音，接进呼叫，遮阳板或后汽车套件会自动将无线电消音，接进呼叫，遮阳板或后汽车套件会自动将无线电消音，接进呼叫，遮阳板或后汽车套件会自动将无线电消音，接进呼叫，遮阳板或后 视镜上的麦克风能传递对话。一旦结束通话，无线电又视镜上的麦克风能传递对话。一旦结束通话，无线电又视镜上的麦克风能传递对话。一旦结束通话，无线电又视镜上的麦克风能传递对话。一旦结束通话，无线电又 即刻恢复。即刻恢复。即刻恢复。即刻恢复。  4 4 非接触式感应位置传感器非接触式感应位置传感器 n Standard material标准材料标准材料 n Standard components标准元件标准元件 n Standard processes标准过程标准过程 Rotor转动体转动体 (here copper presses part) （（此为铜压缩片）此为铜压缩片） Stator固定片固定片 (here FR4 PCB) （（印刷电路板印刷电路板FR4）） Electronic components 电子元件电子元件 传感器的基本组成  Rotor StatorElectronics Transmitter coil Receiver coil Induction i  Rotor Stator  a. Misalignment x y b. Air gapc. Tilt angle x y   0.5mm z Typ. 0.5 ... 1.5mm     4° Ａ装配精度要求低Ａ装配精度要求低  PWM analogue Output signals half slope synchronous Characteristic curves for redundant systems crossed i offset Ｃ利用专用芯片，可灵活输出所需信号，Ｃ利用专用芯片，可灵活输出所需信号， 在线标定简单易行在线标定简单易行  Inductive Sensor Sensor-Integrated ECU (SIECU) Static / Dynamic D 结构简单，封装容易，集成方便结构简单，封装容易，集成方便 ．甚至直接和控制器集成在一起，．甚至直接和控制器集成在一起， 实现完整的功能要求实现完整的功能要求  Turbocharger Actuator Vehicle Level Sensor 1999 Steering Angle Sensor Throttle Body Sensor Accelerator Pedal Sensor End of Shaft Sensor 2001200320072005 Floor Mounted Pedal Swiveling Module Steering Angle/Torque Sensor  Integrated Throttle Position Sensor Throttle Position Sensor with Rotor 例例1 节气门位置传感器节气门位置传感器  Measuring range:120° Measuring task:Feedback of position Fitting position:Engine compartment (on the turbocharger) System:Variable turbocharger 例例2 增压执行器位置传感器增压执行器位置传感器  例例3 油门踏板位置传感器油门踏板位置传感器  5 5 纳米巨磁电阻纳米巨磁电阻传感器传感器 纳米巨磁纳米巨磁纳米巨磁纳米巨磁传感器（传感器（传感器（传感器（Giant Magneto-impedanceGiant Magneto-impedanceGiant Magneto-impedanceGiant Magneto-impedance））） ）, , , ,根 根根根 据纳米微晶的巨磁阻抗效应研制的新型传感器，灵据纳米微晶的巨磁阻抗效应研制的新型传感器，灵据纳米微晶的巨磁阻抗效应研制的新型传感器，灵据纳米微晶的巨磁阻抗效应研制的新型传感器，灵 敏度高、稳定性高、非触，工作温度（敏度高、稳定性高、非触，工作温度（敏度高、稳定性高、非触，工作温度（敏度高、稳定性高、非触，工作温度（-50-150℃-50-150℃-50-150℃-50-150℃）））） 铁基纳米微晶材料铁基纳米微晶材料纳米纳米纳米纳米 巨磁巨磁巨磁巨磁电阻电阻电阻电阻在磁场两端电在磁场两端电 压发生很大变化。压发生很大变化。  (1) (1) (1) (1)纳米磁敏开关纳米磁敏开关纳米磁敏开关纳米磁敏开关 利用纳米材料的巨磁阻抗效应研制的各种型利用纳米材料的巨磁阻抗效应研制的各种型利用纳米材料的巨磁阻抗效应研制的各种型利用纳米材料的巨磁阻抗效应研制的各种型 号的磁敏开关元件，可广泛用于汽车里程表计数、号的磁敏开关元件，可广泛用于汽车里程表计数、号的磁敏开关元件，可广泛用于汽车里程表计数、号的磁敏开关元件，可广泛用于汽车里程表计数、 电喷发动机测速，防盗报警等方面。性能指标为：电喷发动机测速，防盗报警等方面。性能指标为：电喷发动机测速，防盗报警等方面。性能指标为：电喷发动机测速，防盗报警等方面。性能指标为： 灵敏度：触发磁场小于灵敏度：触发磁场小于灵敏度：触发磁场小于灵敏度：触发磁场小于0.50.50.50.5毫特斯拉毫特斯拉毫特斯拉毫特斯拉 工作温度：工作温度：工作温度：工作温度：-50-50-50-50～～ ～～150℃150℃150℃150℃ 工作电压：工作电压：工作电压：工作电压：6 6 6 6～～ ～～30V30V30V30V 输出电平：输出电平：输出电平：输出电平：0.10.10.10.1～～ ～～Vcc-0.1VVcc-0.1VVcc-0.1VVcc-0.1V 跳变时间：小于跳变时间：小于跳变时间：小于跳变时间：小于101010 10μ μμμs s s s  (2) (2) (2) (2)纳米线性位移传感器纳米线性位移传感器纳米线性位移传感器纳米线性位移传感器 当材料处于某种磁结构时，外磁场与磁阻呈当材料处于某种磁结构时，外磁场与磁阻呈当材料处于某种磁结构时，外磁场与磁阻呈当材料处于某种磁结构时，外磁场与磁阻呈 现良好的线性关系，精度优于现良好的线性关系，精度优于现良好的线性关系，精度优于现良好的线性关系，精度优于1%1%1%1%，可用于汽油，可用于汽油，可用于汽油，可用于汽油 油量测量。油量测量。油量测量。油量测量。  6 6 6 6 传感器网络传感器网络传感器网络传感器网络 通过有线网或无线网将一组（族）传感器连接通过有线网或无线网将一组（族）传感器连接 起来，构成传感器网络。起来，构成传感器网络。 经过微处理器和信息融合算法，提取相关复合经过微处理器和信息融合算法，提取相关复合 信息或提高信息置信度、冗余度。信息或提高信息置信度、冗余度。 例如：基于视觉反馈的例如：基于视觉反馈的 汽车安全系统，通过汽车安全系统，通过 安装足够的视频传感器，传感车辆全方位信息，安装足够的视频传感器，传感车辆全方位信息， 进行融合处理，提取可靠重要安全信息。进行融合处理，提取可靠重要安全信息。  6 6 传感器网络传感器网络 通过有线网（如通过有线网（如Can BusCan Bus））或无线网将一组或无线网将一组 （族）传感器连接起来，构成传感器网络上传多（族）传感器连接起来，构成传感器网络上传多 个传感器信息，经过处理（信息融合）得到置信个传感器信息，经过处理（信息融合）得到置信 度较高信息。度较高信息。 例如，基于视频的例如，基于视频的 汽车主动安全系统，可以汽车主动安全系统，可以 安装足够的视频传感器，复合信息，得到重要、安装足够的视频传感器，复合信息，得到重要、 冗余的冗余的 汽车安全信息。汽车安全信息。  7 7 7 7 仿生仿生仿生仿生传感器传感器传感器传感器 汽车距离探测用的超声波传感器是仿蝙蝠超声原理，汽车距离探测用的超声波传感器是仿蝙蝠超声原理， 海豚声，利用次声波。相信，仿生传感器在汽车技术领 海豚声，利用次声波。相信，仿生传感器在汽车技术领 域大有所为。 域大有所为。  三三三三 传感器的干扰传感器的干扰传感器的干扰传感器的干扰 汽 汽车车产产生 生的的干干扰 扰如如汽汽车 车的的点点火 火系系统统不 不但但会会影 影响 响 外 外界界的的电 电子子电电器 器设设备备的 的正正常常上 上作作，，而 而且且也也会 会影影响响汽 汽 车 车电电子子电 电器器设设备 备的的正正常 常工工作作。 。同同时时外 外界界的的电 电磁磁干干扰 扰 也 也会会影影响 响汽汽车车上 上的的电电子 子电电器器设 设备备的的正 正常常工工作 作。。因因此 此， ， 电 电磁磁环环境 境对对电电子 子电电器器产 产品品的的性 性能能产产生 生潜潜在在的 的不不利利的 的 影 影响响，，导 导致致其其性 性能能劣劣化 化或或功功能 能丧丧失失。 。比比如如汽 汽车车的的安 安 全 全气气囊囊在 在行行驶驶过 过程程中中突 突然然受受到 到干干扰扰触 触发发，，这 这可可能能造 造 成很严重的事故。成很严重的事故。  当前，汽车电子产品正朝着日益增多的趋势发展，当前，汽车电子产品正朝着日益增多的趋势发展， 电子技术在解决汽车的经济性、安全性、舒适性等电子技术在解决汽车的经济性、安全性、舒适性等 方面起着非常重要的作用。一方面，如何提高汽车方面起着非常重要的作用。一方面，如何提高汽车 电子设备的抗电磁干扰能力，来保证汽车的可靠性电子设备的抗电磁干扰能力，来保证汽车的可靠性 和安全性成为一个非常重要和迫切的研究课题；另和安全性成为一个非常重要和迫切的研究课题；另 一方面，如何合理有效的利用电磁干扰这个手段来一方面，如何合理有效的利用电磁干扰这个手段来 破坏敌对目标的电子系统破坏敌对目标的电子系统, ,可能成为警方打击犯罪的可能成为警方打击犯罪的 新式工具也是一个值得深入研究的课题。新式工具也是一个值得深入研究的课题。 例如，美国研究人员发明了一种无线电强制停车技例如，美国研究人员发明了一种无线电强制停车技 术。这种新技术主要通过装在车尾箱的一个电池和术。这种新技术主要通过装在车尾箱的一个电池和 一个可以存储电流的电容器产生作用，在使用时只一个可以存储电流的电容器产生作用，在使用时只 需要按动汽车仪表板上的按钮，尾箱中的电容器就需要按动汽车仪表板上的按钮，尾箱中的电容器就 会释放出电流，并通过车顶天线向目标车辆发射窄会释放出电流，并通过车顶天线向目标车辆发射窄 束密集无限电波，使目标车辆的电子系统电流突然束密集无限电波，使目标车辆的电子系统电流突然 升高，扰乱喷油系统和发动机点火信号，最终迫使升高，扰乱喷油系统和发动机点火信号，最终迫使 目标车辆减速或停驶。目前美英警方正在测试这一目标车辆减速或停驶。目前美英警方正在测试这一 技术，它可能成为警方打击犯罪的新式工具。技术，它可能成为警方打击犯罪的新式工具。  传感器抗电磁干扰主要包括传感器传感器自身干传感器抗电磁干扰主要包括传感器传感器自身干 扰和处理电路的干扰两个方面。由于车辆电子控扰和处理电路的干扰两个方面。由于车辆电子控 制系统采用的传感器数量较多，由传感器引发的制系统采用的传感器数量较多，由传感器引发的 安全问题需要在设计和使用中引起足够重视。安全问题需要在设计和使用中引起足够重视。  研究实例：霍尔传感器的干扰试验研究实例：霍尔传感器的干扰试验 在汽车上，霍尔传感器广泛应用于电控系统中的汽油机转速测量和在汽车上，霍尔传感器广泛应用于电控系统中的汽油机转速测量和 发动机曲轴位置测量、制动防抱死系统（ 发动机曲轴位置测量、制动防抱死系统（ABSABS）中的轮速测量。因为汽）中的轮速测量。因为汽 油机电控系统和汽车 油机电控系统和汽车ABSABS系统中的转速和位置信号对控制系统以至整车系统中的转速和位置信号对控制系统以至整车 的安全和稳定起着至关重要的作用，所以对负责采集这些信号的霍尔传 的安全和稳定起着至关重要的作用，所以对负责采集这些信号的霍尔传 感器的稳定性和可靠性就需要特别关注。由于霍尔传感器是利用霍尔元 感器的稳定性和可靠性就需要特别关注。由于霍尔传感器是利用霍尔元 件对磁场敏感这一特性工作的传感器，这也决定了这类对磁场敏感的传 件对磁场敏感这一特性工作的传感器，这也决定了这类对磁场敏感的传 感器在信号采集过程中比其它类型的传感器更容易受到电磁干扰 感器在信号采集过程中比其它类型的传感器更容易受到电磁干扰 。在。在 较恶劣的电磁环境下，比如靠近发射电台、雷达站、变电站、高压传输 较恶劣的电磁环境下，比如靠近发射电台、雷达站、变电站、高压传输 线，进入磁场异常地区，或者是战场环境等，霍尔传感器可能发生信号 线，进入磁场异常地区，或者是战场环境等，霍尔传感器可能发生信号 丢失现象，导致电子控制系统无法正常工作，进而影响控制系统以至整 丢失现象，导致电子控制系统无法正常工作，进而影响控制系统以至整 车的安全性。 车的安全性。  但是在恶劣的电磁环境中，达到霍尔传感器从高电平向低电平跳变但是在恶劣的电磁环境中，达到霍尔传感器从高电平向低电平跳变 的门限触发磁感应强度 的门限触发磁感应强度BB H-L H-L是可能的。一旦磁感应强度值达到了霍 是可能的。一旦磁感应强度值达到了霍 尔传感器的触发值，霍尔传感器就会产生误触发信号，造成霍尔 尔传感器的触发值，霍尔传感器就会产生误触发信号，造成霍尔 传感器的故障。 传感器的故障。 如果霍尔传感器工作环境的磁感应强度值在一段时间内保持在由低如果霍尔传感器工作环境的磁感应强度值在一段时间内保持在由低 电平向高电平跳变的触发范围内，霍尔器件就有可能无法完成向 电平向高电平跳变的触发范围内，霍尔器件就有可能无法完成向 高电平的跳变，进而导致可能丢失部分信号；如果环境磁感应强 高电平的跳变，进而导致可能丢失部分信号；如果环境磁感应强 度值高于 度值高于BB L-H L-H最大值，则传感器输出在理论上会始终保持在低电平 最大值，则传感器输出在理论上会始终保持在低电平 状态，传感器会在一段时间内致盲，导致一连串的信号丢失，这 状态，传感器会在一段时间内致盲，导致一连串的信号丢失，这 样就导致转速传感器完全失效。 样就导致转速传感器完全失效。         微传感器微传感器微传感器微传感器( (尺寸从几微米到几毫米的传感器总称尺寸从几微米到几毫米的传感器总称) )特别特别 是以是以MEMS(MEMS(微电子机械系统微电子机械系统) )技术为基础的传感器已逐步实用化，技术为基础的传感器已逐步实用化， 这是今后发展的重点之一。这是今后发展的重点之一。 　　微机械设想早在　　微机械设想早在19591959年就被提出，其后逐渐显示出采用年就被提出，其后逐渐显示出采用MEMSMEMS 技术制造各种微型新型传感器、执行器和微系统的巨大潜力。这技术制造各种微型新型传感器、执行器和微系统的巨大潜力。这 项研发在工业、农业、国防、航空航天、航海、医学、生物工程、项研发在工业、农业、国防、航空航天、航海、医学、生物工程、 交通、家庭服务等各个领域都有巨大的应用前景。交通、家庭服务等各个领域都有巨大的应用前景。MEMSMEMS技术近十技术近十 年来的发展令人瞩目，多种新型微传感器已经实用化，微系统研年来的发展令人瞩目，多种新型微传感器已经实用化，微系统研 究已处于突破前夜，创新的空间很大，已成为竞争研究开发的重究已处于突破前夜，创新的空间很大，已成为竞争研究开发的重 点领域。点领域。 　　　　MEMSMEMS器件主要分为惯性测量、压力测量、微流量、光器件主要分为惯性测量、压力测量、微流量、光MEMSMEMS、、 射频射频MEMSMEMS以及其它以及其它MEMSMEMS器件等多种类型及品种，而目前市售的器件等多种类型及品种，而目前市售的 MEMSMEMS器件主要有器件主要有5 5种：压力传感器、加速度传感器、微型陀螺、喷种：压力传感器、加速度传感器、微型陀螺、喷 墨头、硬盘驱动头。销售最多的是墨头、硬盘驱动头。销售最多的是ITIT领域的喷墨头、硬盘驱动头领域的喷墨头、硬盘驱动头 和汽车领域中的压力传感器、加速度传感器、微型陀螺。而用于和汽车领域中的压力传感器、加速度传感器、微型陀螺。而用于 生物、化学测试系统的生物、化学测试系统的Lab-onchipLab-onchip和其他类型生物芯片则刚刚显和其他类型生物芯片则刚刚显 露出巨大的潜力。露出巨大的潜力。  Thanks! 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