MEMS压力传感器在汽车上的应用.doc

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1、工业技术INDUSTRYTECHNOLOGYMEMS压力传感器在汽车上的应用河南司法警官职业学院滕敏汽车性能的不断提升得益于汽车电子的不断发展，而起核心作用的元件是传感器。MEMS压力传感器广泛应用于汽车电子中，如TPMS压力传感器、进气歧管压力传感器、大气压力传感器、发动机机油压力传感器、安全气囊用压力传感器等。MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器，两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。本文中，笔者从安全和节能的角度考虑，介绍几种MEMS压力传感器在汽车上的应用。一、发动机机油压力传感器机油

2、压力传感器是用于测量汽车发动机机油压力的重要传感器，其可靠性直接关系到汽车和人的安全。机油关系到发动机的润滑、降低磨损、降温和密封等方面，一旦机油压力过低就会因缺油发生干摩擦，造成剧烈的磨损和发热，可能损坏发动机，影响机车的正常运转。一般国产汽车的生产厂家基本上是在发动机上安装一个电位器式压力传感器，由一个波纹膜片和一个具有机械触点的滑线电位器组成。由于此类压力传感器具有机械触点，而汽车的应用环境时有恶劣，高低温差大、较大的颠簸和振动等，使得该传感器的机械和电气寿命都受到严重影响，这就使产品可靠性和寿命偏低，也是汽车压

3、力控制仪表装置有待解决的问题。必须研制无触点的此类传感器，以取代传统的电位器式油压传感器。近年来，MEMS技术的发展为设计汽车传感器提供了新的重要途径。一些研究人员针对上述传统机油压力传感器存在的问题，提出一种新型基于MEMS技术的压力传感器，对压力敏感头的结构进行了设计，开发出精度高、性能可靠的传感器。压力敏感头是机油压力传感器的核心部件，是由MEMS压力敏感芯片、波纹膜片、陶瓷底座、TO底座、充油腔体及硅油等组成。在压力敏感头上装上信号调理电路，并装配在一个金属外壳中，即可构成机油压力传感器。MEMS机油压力传感器

4、不仅能够替代传统的产品，直接与汽车的机油压力指示表和低压报警灯连接，指示出发动机的机油压力和提供低压报警信号，而且还具有无机械运动部件、耐高温、耐腐蚀、结构简单、精度高、可靠性高、易于批量生产等优点，并且，符合汽车电子化发展的需求，是汽车油压传感器的一种理想的升级换代产品。二、轮胎压力传感器汽车在高速行驶的过程中，由于剧烈地振动、环境温差较大以及道路上随时检修困难，导致轮胎故障较难预测，也是突发性交通事故发生的重要原因，防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。在我国，高速公路上70％的交通事故是由于爆胎引起的。如果轮胎不

5、够结实或者已经有“伤”，就可能导致爆胎。实践证明，轮胎充气压力高于或低于标准气压时，对行驶里程均有不利的影响，都会缩短汽车的使用寿命。所以预防爆胎就要防止轮胎缺气和慢撒气。除平时常用的轮胎养护方法外，目前，业界公认的防爆胎的有效方法就是安装汽车胎压监测系统。TPMS一种通过放置于汽车轮胎内的压力传感器实现监测轮胎压力情况的系统，主要用于在汽车行驶时，实时的对轮胎气压进行自动监测，当轮胎漏气或低气压时会及时报警，以保障行车安全。与此同时，TPMS也被用于保持标准轮胎气压，达到减少轮胎磨损，降低油耗的目的。目前，TPMS

6、主要分为两种类型。一种是间接式TPMS，此系统通过汽车ABS系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别（缺气的轮胎转速比正常轮胎转速要快），以达到监视胎压的目的。另一种是直接式TPMS，它利用安装在每一个轮胎里的锂电池为电源的压力传感器来直接测量轮胎的气压，通过无线调制发射到安装在驾驶台的监视器上，并对各轮胎气压进行显示，当有异常时自动报警。直接式TPMS采用固定在每个车轮中的压力传感器直接测量每个轮胎的气压，这些传感器会通过射频信号将胎压数据发送到中央接收器进行分析，分析结果将被传送至安装在车内的显示器上。显示器的类型

7、和当今大多数车辆上装配的简单的胎压指示器不同，它可以显示每个轮胎的实际气压，甚至还包括备用轮胎的气压。但是，直接式用电池供电，寿命有限，电池处理也是问题，因此系统的低功耗节电是一个重要的课题，成为约束系统功能的瓶颈。只有在大多数时间让系统进入睡眠状态，才能省电并延长电池寿命。此外，无源化也是TPMS发展的趋势之一。三、进气歧管压力传感器进气歧管压力传感器（MAP）是一种间接测量发动机进气量的传感器。为了适应发动机在高速大负荷和低速小负荷时对供油量不同的需要，减少燃油泵不必要的机械磨损。MAP根据发动机的负荷状态测出进气

8、歧管内绝对压力的变化，并转换成电压信号，与转速信号一起输送到发动机电控单元，作为确定喷油器基本喷油量的依据。提高其动力性能，降低油耗，减少废气排放。MAP的种类较多，就其信号产生原理可分为压阻式、电容式、膜盒传动的差动变压器式和表面弹性波式等，在当今发动机电子控制系统中,应用最为广泛的是半导体压敏电阻式进气歧管压力传感器。国产奥迪