【導(dǎo)讀】{ "error_code": 17, "error_msg": "Open api daily request limit reached" }

　　

【正文】 電路，并提高智能化程度來 確?？刂茊卧獎幼鞯恼_性、可靠性和適時性。 2．現(xiàn)在幾乎所有的汽車的機械結(jié)構(gòu)部件都已受電子裝置控制 ， 但汽車車體內(nèi)的空間有限，構(gòu)件系統(tǒng)的空間更是極其有限。理想的情況當(dāng)然是，電子控制單元應(yīng)與受控制 部件緊密結(jié)合，形成一個整體。因此器件和電路的微型化、集成化是不可回避的道路。 3 電子控制單元必須具有足夠的智能化程度。以安全氣囊為例，它在關(guān)鍵時刻必須要能及時、正確地瞬時打開，但在極大多數(shù)時間內(nèi)氣囊是處在待命狀態(tài)，因此安全氣囊的 ECU 必須具有自檢、自維護能力，不斷確認(rèn)氣囊系統(tǒng)的可正常運作的可靠性，確保動作的 “ 萬無一 失 ” 。 31 4．汽車的各種功能部件都有各自的運動、操控特性，并且，對電子產(chǎn)品而言，大多處于非常惡劣的運行環(huán)境中，而且各不相同。諸如工作狀態(tài)時的高溫，靜止待命時的低溫，高濃度的油蒸汽和活性（毒性）氣體，以及高速運動和高強度的沖擊和振動等。因此，電子元器件和電路必須要有高穩(wěn)定、抗環(huán)境和自適應(yīng)、自補償調(diào)整的能力 。 5．與上述要求同樣重要，甚至有時是關(guān)鍵性的條件是，汽車電子控制單元用的電子元器件、模塊必須要能大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，并能將成本降低到可接受的程度。一些微傳感器和智能傳感器就是這方面的典范。例如智能加速度傳感器，它不 僅能較好地滿足現(xiàn)代汽車的各項需要，而且因為可以在 集成電路 標(biāo)準(zhǔn)硅工藝線上批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較低（幾美元至十幾或幾十美元），所以在汽車工業(yè)中找到了自己最大的應(yīng)用市場，反過來也有力地促進了汽車工業(yè)的電子信息化 。傳感器通常有三大類器件分別為： ① 將非電學(xué)輸入?yún)⒘哭D(zhuǎn)換成電磁學(xué)信號輸出的傳感器 ； ② 將電學(xué)信號轉(zhuǎn)換成非電學(xué)參量輸出的執(zhí)行器 ③ 以及既能用作傳感器又能用作執(zhí)行器，其中較多的是將一 種電磁學(xué)參量形式轉(zhuǎn)變成另一種電磁學(xué)參量形態(tài)輸出的變送器 。 智能傳感器（ Smart Sensor）、智能執(zhí)行器和智能變送器 —— 微傳感器（或微執(zhí)行器，或微變送器）和它的部分或全部處理器件、處理電路集成在一個芯片上的器件（例如上述的微加速度計的單芯片解決方案）。因此智能傳感器具有一定的仿生能力，如模糊邏輯運算、主動鑒別環(huán)境，自動調(diào)整和補償適應(yīng)環(huán)境的能力，自診斷、自維護等。顯然，出于規(guī)模生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本的要求，智能傳感器的設(shè)計思想、 32 材料選擇和生產(chǎn)工藝必須要盡可能地和集成電路的標(biāo)準(zhǔn)硅平面工藝一致?？梢栽谡９に嚵鞒?的投片前，或流程中，或工藝完成后增加一些特殊需要的工序，但也不應(yīng)太多。 一種智能硅壓力傳感器的布局示意圖 在一個封裝中，把一只微機械壓力傳感器與模擬用戶接口、 8 位模 數(shù)轉(zhuǎn)換器（ SAR）、微處理器（摩托羅拉 69HC08）、存儲器和串行接口 （ SPI）等集成在一個芯片上。其前端的硅壓力傳感器是采用體硅微細(xì)加工技術(shù)制作的。制備硅壓力傳感器的工序既可安排在集成 CMOS 電路工藝流程之前，亦可在后。這種智能壓力傳感器的技術(shù)和市場都已成熟，已廣泛用于汽車（機動車）所需的各式各樣的壓力測 33 量和控制單元中，諸如各種氣壓 計、噴嘴前集流腔壓力、廢氣排氣管、燃油、 輪胎 、 液壓傳動裝置等。智能壓力傳感器的應(yīng)用很廣，不局限于汽車工業(yè)。目前，生產(chǎn)智能壓力傳感器的廠商已不少，市售商品的品種也很多，已經(jīng)出現(xiàn)激烈的競爭。結(jié)果是智能壓力傳感器體積越來越小，隨之控制單元所需的外圍接插件和分立元件越來越少，但功能和性能卻越來越強，而且生產(chǎn)成本降低很快 。 最貼近生活的智能傳感器可能要算是用于攝像頭、 數(shù)碼相機 、攝像機 、 手機 攝像中的 CCD 圖像傳感器了。這是一種非智能型傳感器莫屬的情 況，因為 CCD 陣列中每個硅單元由光轉(zhuǎn)換成的電信號極弱，必須直接和及時移位寄存、并處理轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的圖像格式信號。還有更復(fù)雜一些的，在中、高檔長焦距（ IOX）光學(xué)放大數(shù)碼相機和攝像機上裝備的電子和光學(xué)防抖系統(tǒng)，特別是高端產(chǎn)品中的真正光學(xué)防抖系統(tǒng)。它的核心是雙軸向或 3 軸向的微加速度計或微陀螺儀，通過它監(jiān)測機身的抖動，并換算成鏡頭的各軸向位移量，進而驅(qū)動鏡頭中可變角度透鏡的移動，使光學(xué)系統(tǒng)的折射光路保持穩(wěn)定。 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，相信在不久的將來傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用比現(xiàn)在還要廣泛，當(dāng)然其功能還要跟強大。 機電一體化系統(tǒng) 中如何 選擇傳感器 傳感器的基本要求 ： ① 體積小、重量輕、適應(yīng)型好 ② 精度和靈敏性高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、信噪比高 ③ 安全可靠、壽命長 ④ 便于與計 34 算機對接 ⑤ 不易受被檢測對象和外部環(huán)境的影響 ⑥ 環(huán)境適應(yīng)能力強⑦ 現(xiàn)場安裝處理簡單操作方便，價格表便宜。 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別 ， 在選擇傳感器之前，應(yīng)對其使用環(huán)境進行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過使用期后，在使用前應(yīng)重新進行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。 根據(jù)測量對象 與測量環(huán)境確定傳感器的類型 要進行 — 個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大?。槐粶y位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進口，價格能否承受，還是自行研制。在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體 性能指標(biāo)。 靈敏度的選擇 通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應(yīng)的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量 35 無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的于擾信號。傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。 響應(yīng)特性 （反應(yīng)時間） 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應(yīng)總有 — 定延遲，希望延遲時間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。在動態(tài)測量中，應(yīng)根據(jù)信號的特點 (穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機等 )響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過火的誤差。 線性范圍 傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值 。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。 36 穩(wěn)定性 傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán) 境適應(yīng)能力。 精度 精度是傳感器的一個重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。如果測量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。 在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的 場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長時間的考驗。 機電一體化系統(tǒng)中常用傳感器的發(fā)展 縱觀幾十年來的傳感技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，不外乎分為兩個方面：一是提高與改善傳感器的技術(shù)性能，二是尋找新原理、新材料、新工藝及新功能等。 近年 傳感器的發(fā)展動向 是 開發(fā)新型傳感器 。 新型傳感器，大致應(yīng)包括： ① 采用新原理； ② 填補傳感器空白； ③ 仿生傳感器等諸方面。它們之間是互相聯(lián)系的。傳感器的工作機理是基于各種效應(yīng)和定 37 律，由此啟發(fā)人們進一步探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器件，這是發(fā)展高性能、 多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。結(jié)構(gòu)型傳感器發(fā)展得較早，目前日趨成熟。結(jié)構(gòu)型傳感器，一般說它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積偏大，價格偏高。物性型傳感器大致與之相反，具有不少誘人的優(yōu)點，加之過去發(fā)展也不夠。世界各國都在物性型傳感器方面投入大量人力、物力加強研究，從而使它成為一個值得注意的發(fā)展動向。其中利用量子力學(xué)諸效應(yīng)研制的低靈敏閾傳感器，用來檢測微弱的信號，是發(fā)展新動向之一。例如：利用核磁共振吸收效應(yīng)的磁敏傳感器，可將靈敏閾提高到地磁強度的；利用約瑟夫遜效應(yīng)的熱噪聲溫度傳感器，可測的超低溫；利用光子滯后效應(yīng)，做出 了響應(yīng)速度極快的紅外傳感器等。此外，利用化學(xué)效應(yīng)和生物效應(yīng)開發(fā)的、可供實用化學(xué)傳感器和生物傳感器，更是有待開拓的新領(lǐng)域。 大自然是生物傳感器的優(yōu)秀設(shè)計師和工藝師。它通過漫長的歲月，不僅造就了集多種感官于一身的人類，而且還構(gòu)造了許多功能奇特、性能高超的生物感官。例如狗的嗅覺（靈敏閾為人的）、鳥的視覺（視力為人的倍），蝙蝠飛蛾海豚的聽覺（主動型生物雷達(dá) — 超聲波傳感器）等等。這些動物的感官功能，超過了當(dāng)今傳感器技術(shù)所能實現(xiàn)的范圍。研究它們的機理，開發(fā)仿生傳感器，也是引人注目的方向。 38 總 結(jié) 人體為從外