常見的MEMS汽車傳感器介紹

在萬物互聯(lián)的新出行時代，智能汽車與無人駕駛成為了新時代的標志。要實現(xiàn)這樣的飛躍，離不開汽車電子科技的飛速發(fā)展，而其中最核心的部分就是MEMS汽車傳感器。

MEMS汽車傳感器憑借成熟的技術(shù)，滿足了汽車對于高可靠性、高精度和低成本的需求，推動了電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。在多重因素的推動下，如市場引導、科技推動、風險投資和政府支持，這一領(lǐng)域已經(jīng)飛速發(fā)展，并成為了投資開發(fā)的熱點。

在智能汽車中，所應(yīng)用的MEMS傳感器種類繁多，數(shù)量也相當可觀。常見的傳感器包括壓力傳感器，用于監(jiān)測進氣絕對壓力、汽車空調(diào)壓縮機壓力、胎壓等；角速度傳感器和陀螺儀則提供關(guān)鍵的車輛運動數(shù)據(jù)；加速度傳感器在安全氣囊系統(tǒng)、防滑系統(tǒng)、導航系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

此外，溫度傳感器負責監(jiān)控發(fā)動機的進氣溫度、機油溫度，以及變速器的油溫等；流量傳感器則用于檢測發(fā)動機的空氣進氣量、燃油噴射量等；氣體傳感器則關(guān)注車內(nèi)空氣質(zhì)量；而液位傳感器則確保燃油、冷卻液、制動液等液體的儲存量在合理范圍內(nèi)。

隨著技術(shù)的不斷進步和市場的日益成熟，我們可以預見，未來智能汽車中MEMS傳感器的應(yīng)用將會更加廣泛，其功能和性能也會不斷得到提升，為我們提供更加安全、智能、便捷的出行體驗。

在汽車行業(yè)中，壓力傳感器、加速度計、流量傳感器、陀螺儀和溫濕度傳感器這五種器件占據(jù)了MEMS系統(tǒng)的絕大多數(shù)份額，合計超過99%。

1.  MEMS壓力傳感器

MEMS壓力傳感器是應(yīng)用最為廣泛的傳感器之一。它在汽車中有超過18個應(yīng)用領(lǐng)域，這些應(yīng)用促進了壓力傳感器的快速發(fā)展。這些領(lǐng)域包括輪胎壓力監(jiān)測、電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)中的剎車傳感器、側(cè)面氣囊的部署，以及與日益嚴格的排放標準相關(guān)的引擎控制等。

MEMS壓力傳感器的核心原理是采用單晶硅作為材料，通過MEMS技術(shù)在材料中間制作出力敏膜片。在膜片上擴散雜質(zhì)形成四個應(yīng)變電阻，這些電阻以惠斯頓電橋的方式連接成電路，從而實現(xiàn)了高靈敏度的壓力測量。

車用MEMS壓力傳感器有多種形式，包括電容式、壓阻式、差動變壓器式和聲表面波式等。這些傳感器各具特點，能夠滿足汽車在不同環(huán)境和應(yīng)用中的需求，為汽車的安全、性能和環(huán)保性能提供了重要的技術(shù)支持。

2. MEMS加速度計

MEMS加速度計，作為汽車中的重要傳感器之一，其原理深深根植于牛頓的經(jīng)典力學定律。這種傳感器通常由懸掛系統(tǒng)和檢測質(zhì)量組成，通過微硅質(zhì)量塊的偏移，實現(xiàn)對加速度的精準檢測。

在汽車中，MEMS加速度計的應(yīng)用廣泛，主要涉及安全氣囊系統(tǒng)、防滑系統(tǒng)、導航系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)等關(guān)鍵領(lǐng)域。其準確的數(shù)據(jù)為這些系統(tǒng)提供了必要的支持，從而保障了汽車的安全性和穩(wěn)定性。

在形式上，除了常見的電容式和壓阻式，MEMS加速度計還有壓電式、隧道電流型、諧振式和熱電偶式等多種類型。其中，電容式MEMS加速度計以其高靈敏度和對溫度影響極小的特點，成為了MEMS微加速度計中的主流產(chǎn)品。

隨著技術(shù)的不斷進步，我們期待未來會有更多高性能、高可靠性的MEMS加速度計問世，為汽車行業(yè)的發(fā)展提供更為強大的技術(shù)支持。

3. MEMS流量傳感器

MEMS流量傳感器，是基于傳統(tǒng)熱膜片風力計原理與現(xiàn)代薄膜片技術(shù)的完美結(jié)合。它巧妙地利用了薄膜片電阻的加工技術(shù)，將性能穩(wěn)定的電阻集成到一片薄膜之上。這種傳感器的獨特之處在于，借助MEMS加工技術(shù)，不僅大幅縮短了傳感器的響應(yīng)時間，而且通過前后橋電路的設(shè)計，能夠精準判斷流體的流向，從而實現(xiàn)對回流流量的準確測量。

為了克服溫度變化對測量精度的影響，MEMS流量傳感器巧妙地采用了兩片熱敏電阻，分別對前后橋進行溫度補償，確保了傳感器在各種環(huán)境下的穩(wěn)定性能。

在汽車領(lǐng)域，流量傳感器發(fā)揮著舉足輕重的作用。它主要用于檢測發(fā)動機的空氣進氣量和燃油噴射量，幫助控制系統(tǒng)將空燃比控制在最佳值附近，從而提高發(fā)動機的效率和性能。此外，流量傳感器還廣泛應(yīng)用于排氣再循環(huán)、防滑驅(qū)動、剎車防抱死系統(tǒng)以及電控懸架等眾多關(guān)鍵領(lǐng)域，為汽車的安全性和舒適性提供了重要保障。

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，我們期待MEMS流量傳感器能夠在未來發(fā)揮更大的作用，為汽車行業(yè)的進步貢獻更多力量。

4.  微陀螺儀

微陀螺儀，作為一種角速率傳感器，在汽車領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它主要應(yīng)用于汽車導航的GPS信號補償和底盤控制系統(tǒng)中，確保汽車在行駛過程中的穩(wěn)定性和安全性。

微陀螺儀主要有振動式和轉(zhuǎn)子式等幾種形式，其中振動陀螺儀應(yīng)用最為廣泛。這種傳感器利用單晶硅或多晶硅的振動質(zhì)量塊在被基座帶動旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的哥氏效應(yīng)來感測角速度。這種獨特的原理使得微陀螺儀能夠精確地測量汽車行駛過程中的角速度變化。

當汽車在轉(zhuǎn)彎時，微陀螺儀通過測量角速度來指示方向盤的轉(zhuǎn)動是否到位。同時，它還可以與低加速度計一起構(gòu)成主動控制系統(tǒng)，主動在內(nèi)側(cè)或外側(cè)車輪上加上適當?shù)闹苿?，以防止汽車脫離車道。這種智能的控制方式大大提高了汽車行駛的安全性和穩(wěn)定性。

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，微陀螺儀的應(yīng)用也將越來越廣泛。未來，我們可以期待微陀螺儀在自動駕駛、智能導航等領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為汽車行業(yè)的進步貢獻力量。

5.  MEMS濕度傳感器

近年來，新冠疫情的爆發(fā)推動了汽車行業(yè)的科技研發(fā)與創(chuàng)新，車企紛紛致力于打造健康汽車和健康座艙。為了實現(xiàn)這一目標，車企們紛紛采用先進的科技手段，包括推出智能空氣凈化系統(tǒng)、采用環(huán)保材料和防疫科技等。

在這些創(chuàng)新中，傳感器技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其中，溫濕度傳感器是健康座艙中不可或缺的一部分。通過與PM2.5傳感器、甲醛傳感器、CO/CO2傳感器以及AQS空氣質(zhì)量傳感器等協(xié)同工作，溫濕度傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測車內(nèi)的環(huán)境狀況，確保乘客在舒適的環(huán)境中乘坐。

溫濕度傳感器的應(yīng)用不僅提升了汽車乘坐的舒適性，還進一步保障了乘客的健康與安全。通過精準感知車內(nèi)環(huán)境的溫濕度變化，系統(tǒng)能夠智能調(diào)節(jié)空氣凈化系統(tǒng)和空調(diào)等設(shè)備，為乘客創(chuàng)造一個健康、安全、舒適的乘坐環(huán)境。

隨著科技的不斷發(fā)展，我們期待未來會有更多高性能、高可靠性的傳感器應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，為健康座艙的打造提供更加全面、精準的技術(shù)支持。