常見(jiàn)的MEMS汽車(chē)傳感器介紹

毋庸置疑，汽車(chē)是人們出行的必需品之一。而隨著5G、智能網(wǎng)聯(lián)的蓬勃發(fā)展，全球邁入萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，智能汽車(chē)、無(wú)人駕駛正迅速成為新出行時(shí)代的標(biāo)志。隨之而來(lái)，智能汽車(chē)的性能需不斷提升和優(yōu)化，這必須得益于汽車(chē)電子科技的迅速發(fā)展，而其中最具代表的核心元件是MEMS汽車(chē)傳感器。

MEMS汽車(chē)傳感器由于技術(shù)上日趨成熟完善，可滿(mǎn)足汽車(chē)環(huán)境苛刻、可靠性高、精度準(zhǔn)確、成本低的要求，極大地推動(dòng)了電子技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用，并在市場(chǎng)引導(dǎo)、科技推動(dòng)、風(fēng)險(xiǎn)投資、政府介入等多重作用下飛速發(fā)展，現(xiàn)已成為相關(guān)部門(mén)爭(zhēng)先投資開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。 智能汽車(chē)內(nèi)所用到的MEMS傳感器多達(dá)25-50只，且種類(lèi)駁雜繁多，一般常見(jiàn)的MEMS汽車(chē)傳感器包括：

壓力傳感器 用于監(jiān)測(cè)進(jìn)氣絕對(duì)壓力、汽車(chē)空調(diào)壓縮機(jī)壓力、胎壓測(cè)量等

角速度傳感器 陀螺儀

加速度傳感器 用于安全氣囊系統(tǒng)、防滑系統(tǒng)、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)等

溫度傳感器 發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度、機(jī)油溫度，變速器的油溫等

流量傳感器 用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)空氣進(jìn)氣量和燃油噴射量、排氣再循環(huán)、防滑驅(qū)動(dòng)、剎車(chē)防抱死系統(tǒng)以及電控懸架等

氣體傳感器 用于檢測(cè)車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量等

液位傳感器 用于檢測(cè)燃油、冷卻液、制動(dòng)液、蓄電池液儲(chǔ)存量等

目前，壓力傳感器、加速度計(jì)、流量傳感器、陀螺儀、溫濕度傳感器，五種器件合計(jì)占汽車(chē)MEMS系統(tǒng)的99%以上。 MEMS壓力傳感

MEMS壓力傳感器是汽車(chē)中應(yīng)用最多的傳感器之一， 至少有18個(gè)汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域促進(jìn)壓力傳感器的增長(zhǎng)，包括：輪胎壓力，電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)中的剎車(chē)傳感器，側(cè)面氣囊，與日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的引擎控制，大氣壓力與廢氣再循環(huán)壓力。這種傳感器用單晶硅作材料，以采用MEMS技術(shù)在材料中間制作成力敏膜片，然后在膜片上擴(kuò)散雜質(zhì)形成四個(gè)應(yīng)變電阻，再以惠斯頓電橋方式將應(yīng)變電阻連接成電路，來(lái)獲得高靈敏度。車(chē)用MEMS壓力傳感器有電容式、壓阻式、差動(dòng)變壓器式、聲表面波式等幾種常見(jiàn)的形式。

MEMS加速度計(jì)

MEMS加速度計(jì)的原理是基于牛頓的經(jīng)典力學(xué)定律，通常由懸掛系統(tǒng)和檢測(cè)質(zhì)量組成，通過(guò)微硅質(zhì)量塊的偏移實(shí)現(xiàn)對(duì)加速度的檢測(cè)，主要用于汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng)、防滑系統(tǒng)、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)等，除了有電容式、壓阻式以外，MEMS加速度計(jì)還有壓電式、隧道電流型、諧振式和熱電偶式等形式。其中，電容式MEMS加速度計(jì)具有靈敏度高、受溫度影響極小等特點(diǎn)，是MEMS微加速度計(jì)中的主流產(chǎn)品。

MEMMS流量傳感器

MEMS流量傳感器是基于傳統(tǒng)的熱膜片風(fēng)力計(jì)原理借助先進(jìn)的薄膜片技術(shù)，將性能穩(wěn)定的薄膜片電阻加工到一片薄膜上。由于采用了MEMS加工，因此一方面縮短了傳感器響應(yīng)時(shí)間，另一方面由于采用了前后橋電路，可以判斷出流體流向，從而進(jìn)一步測(cè)量出回流流量。為了防止溫度變化對(duì)測(cè)量精度的影響，傳感器中采用了兩片熱敏電阻分別對(duì)前后橋進(jìn)行了溫度補(bǔ)償。流量傳感器主要用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)氣量和燃油噴射量，從而將空燃比控制在最佳值附近，此外流量傳感器還廣泛利用于排氣再循環(huán)、防滑驅(qū)動(dòng)、剎車(chē)防抱死系統(tǒng)以及電控懸架等許多方面。

微陀螺儀

微陀螺儀是一種角速率傳感器，主要用于汽車(chē)導(dǎo)航的GPS信號(hào)補(bǔ)償和汽車(chē)底盤(pán)控制系統(tǒng)，主要有振動(dòng)式、轉(zhuǎn)子式等幾種。應(yīng)用最多的屬于振動(dòng)陀螺儀，它利用單晶硅或多晶硅的振動(dòng)質(zhì)量塊在被基座帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的哥氏效應(yīng)來(lái)感測(cè)角速度。例如：汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)陀螺儀測(cè)量角速度來(lái)指示方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)是否到位，主動(dòng)在內(nèi)側(cè)或者外側(cè)車(chē)輪上加上適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)以防止汽車(chē)脫離車(chē)道，通常它與低加速度計(jì)一起構(gòu)成主動(dòng)控制系統(tǒng)。

MEMS濕度傳感器

新冠疫情推動(dòng)了車(chē)企加速健康汽車(chē)、健康座艙的科技研發(fā)與創(chuàng)新。目前車(chē)企紛紛推出智能空氣凈化系統(tǒng)并采用環(huán)保材料、防疫科技，開(kāi)發(fā)“健康座艙”，配備PM2.5 傳感器、溫濕度傳感器、甲醛傳感器、CO/CO2傳感器、AQS空氣質(zhì)量傳感器。

不難看出，未來(lái)隨著人工智能和車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及對(duì)交通安全的更高要求來(lái)說(shuō)，MEMS傳感器將在智能汽車(chē)上扮演更加重要的角色。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)起到舉足輕重作用的MEMS汽車(chē)機(jī)油壓力傳器，是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，由于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油中含有大量有機(jī)物質(zhì)，以及機(jī)械磨損帶來(lái)的金屬碎屑，因此要求機(jī)油壓力傳感器必須耐受腐蝕性介質(zhì)及玷污，并且檢測(cè)汽車(chē)啟動(dòng)后發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力是否穩(wěn)定在規(guī)定值范圍內(nèi)，如發(fā)現(xiàn)異常，則通過(guò)組合儀表發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

近來(lái)，一家以北京大學(xué) MEMS研發(fā)團(tuán)隊(duì)為技術(shù)依托、以京津冀國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新中心成果轉(zhuǎn)化機(jī)制為平臺(tái)，并且擁有多項(xiàng)自主研發(fā)專(zhuān)利和技術(shù)力量的高新技術(shù)企業(yè)“北京智芯傳感科技有限公司”在國(guó)內(nèi)眾多傳感器廠(chǎng)家中脫穎而出，其主要產(chǎn)品聚焦MEMS壓力傳感器，并提供模組和行業(yè)解決方案。

智芯傳感掌握了MEMS傳感器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、封裝、標(biāo)定及模組的核心流程工藝，產(chǎn)品在包括工業(yè)工程、汽車(chē)摩托車(chē)、消費(fèi)電子、衛(wèi)生醫(yī)療、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域批量交付并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，已成為我國(guó)MEMS壓力傳感器領(lǐng)域極具影響力的新生力量。

審核編輯：湯梓紅