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摘 要 现代汽车电子从所应用的电子元器件到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段 其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器。
关键词 智能 传感器汽车电子
一、智能传感器
智能传感器(intelligent sensor)是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机,具有采集、处理、交换信息的能力,是传感器集成化与微处理机相结合的产物。一般智能机器人的感觉系统由多个传感器集合而成,采集的信息需要计算机进行处理,而使用智能传感器就可将信息分散处理,从而降低成本。与一般传感器相比,智能传感器具有以下三个优点:通过软件技术可实现高精度的信息采集,而且成本低;具有一定的编程自动化能力;功能多样化。
(一)与传统传感器相比,智能传感器的特点是:
1. 精度高。2.高可靠性与高稳定性。3.高信噪比与高的分辨力。4.强的自适应性。5.低的价格性能比。
(二)概括而言,智能传感器的主要功能是:
1.具有自校零、自标定、自校正功能;2. 具有自动补偿功能;3.能够自动采集数据,并对数据进行预处理; 4.能够自动进行检验、自选量程、自寻故障;5.具有数据存储、记忆与信息处理功能;6.具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能;7.具有判断、决策处理功能。
电子自动化产业的迅速发展与进步促使传感器技术、特别是集成智能传感器技术日趋活跃发展,近年来随着半导体技术的迅猛发展,国外一些著名的公司和高等院校正在大力开展有关集成智能传感器的研制,国内一些著名的高校和研究所以及公司也积极跟进,集成智能传感器技术取得了令人瞩目的发展。
二、汽车电子用智能传感器:
微传感器与集成电路融合的新一代电子器件微传感器、智能传感器是近几年才开始迅速发展起来的新兴技术。在我国的报刊杂志上目前所使用的技术名称还比较含混,仍然笼统地称之为传感器,或者含糊地归纳为汽车半导体器件,也有将智能传感器(或智能执行器、智能变送器)与微系统、MEMS 等都归入了MEMS(微机电系统)名称下的。这里介绍当前一些欧美专著中常用的技术名词的定义和技术内涵。
首先必须说明的是,在绝大多数情况下,传感器其实是泛指了三大类器件:将非电学输入参量转换成电磁学信号输出的传感器;将电学信号转换成非电学参量输出的执行器;以及既能用作传感器又能用作执行器,其中较多的是将一种电磁学参量形式转变成另一种电磁学参量形态输出的变送器。它由两块芯片组成,一是具有自检测能力的加速度计单元(微加速度传感器),另一块则是微传感器与微处理器(MCU)间的接口电路和 MCU。这是一种较早期(1996 年前后)的,但已相当实用的器件,可用于汽车的自动制动和悬挂系统中,并且因微加速度计具有自检能力,还可用于安全气囊。微传感器的优势不仅是体积的缩小,更在于能方便地与集成电路组合和规模生产。
智能传感器、智能执行器和智能变送器—微传感器(或微执行器,或微变送器)和它的部分或全部处理器件、处理电路集成在一个芯片上的器件(例如上述的微加速度计的单芯片解决方案)。因此智能传感器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。显然,出于规模生产和降低生产成本的要求,智能传感器的设计思想、材料选择和生产工艺必须要尽可能地和集成电路的标准硅平面工艺一致。可以在正常工艺流程的投片前,或流程中,或工艺完成后增加一些特殊需要的工序,但也不应太多。
三、汽车电子操控与安全系统
中国的汽车产业近年来发展迅速,发展势头迅猛,因此一些专家预测:汽车业可能超过IT产业,成为中国的经济中,其实最重要的支柱产业之一,对汽车业的增长将相关与汽车行业包括资讯科技业的发展产生推动作用。虽然目前在我国一汽的产品中电子产品和技术的价值含量只占10%～15%左右,但国外汽车中电子产品和技术的价值含量平均约为22%,中高档轿车中汽车电子已占30%以上,而且这个比例还在不断地快速增长,预期很快将达到50%。
电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素,汽车(机动车)的动力性能操控性能安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高,都将依赖于机械系统及结构和电子产品信息技术间的完美结合。
实际上,汽车电子已经经历了几个发展阶段:从分立电子元器件搭建的电路监测控制,经过了电子元器件或组件加微处理器构筑的各自独立的专用的半自动和自动的操控系统,现在已经进入了采用高速总线,统一交换汽车运行中的各种电子装备和系统的数据,实现综合智能调控的新阶段新的汽车电子系统由各个电子控制单元(ECU)组成,可以独立操控,同时又能协调到整体运行的最佳状态。
汽车发展对汽车电子的一些基本要求:
1.电子操控系统的动作必须快速、正确、可靠、传感器(+调理电路)+微处理器,然后再通过微处理器(+功率放大电路)+执行器的技术途径已经不再能满足现代汽车的要求,需要通过硬件集成直接交换数据和简化电路,并提高智能化程度来确保控制单元动作的正确性可靠性和适时性。2.现在几乎所有的汽车的机械结构部件都已受电子装置控制,但汽车车体内的空间有限,构件系统的空间更是极其有限理想的情况当然是,电子控制单元应与受控制部件紧密结合,形成一个整体因此器件和电路的微型化集成化是不可回避的道路。3.电子控制单元必须具有足够的智能化程度以安全气囊为例,它在关键时刻必须要能及时正确地瞬时打开,但在极大多数时间内气囊是处在待命状态,因此安全气囊的ECU 必须具有自检自维护能力,不断确认气囊系统的可正常运作的可靠性,确保动作的万无一失。4.汽车的各种功能部件都有各自的运动操控特性,并且,对电子产品而言,大多处于非常恶劣的运行环境中,而且各不相同。诸如工作状态时的高温,静止待命时的低温,高浓度的油蒸汽和活性(毒性)气体,以及高速运动和高强度的冲击和振动等。
参考文献:
[1] 赵继文.传感器与应用电路设计[M].北京:科学出版社,2002。
[2] 汽车造型中的张力和表现性研究 湖南大学 2007 中国优秀硕士学位论文全文数据库。
[3] 丁冰,汽车安全气囊的控制,《现代汽车技术》。
[4] 百度百科 智能传感器 2010.
关键词 智能 传感器汽车电子
一、智能传感器
智能传感器(intelligent sensor)是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机,具有采集、处理、交换信息的能力,是传感器集成化与微处理机相结合的产物。一般智能机器人的感觉系统由多个传感器集合而成,采集的信息需要计算机进行处理,而使用智能传感器就可将信息分散处理,从而降低成本。与一般传感器相比,智能传感器具有以下三个优点:通过软件技术可实现高精度的信息采集,而且成本低;具有一定的编程自动化能力;功能多样化。
(一)与传统传感器相比,智能传感器的特点是:
1. 精度高。2.高可靠性与高稳定性。3.高信噪比与高的分辨力。4.强的自适应性。5.低的价格性能比。
(二)概括而言,智能传感器的主要功能是:
1.具有自校零、自标定、自校正功能;2. 具有自动补偿功能;3.能够自动采集数据,并对数据进行预处理; 4.能够自动进行检验、自选量程、自寻故障;5.具有数据存储、记忆与信息处理功能;6.具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能;7.具有判断、决策处理功能。
电子自动化产业的迅速发展与进步促使传感器技术、特别是集成智能传感器技术日趋活跃发展,近年来随着半导体技术的迅猛发展,国外一些著名的公司和高等院校正在大力开展有关集成智能传感器的研制,国内一些著名的高校和研究所以及公司也积极跟进,集成智能传感器技术取得了令人瞩目的发展。
二、汽车电子用智能传感器:
微传感器与集成电路融合的新一代电子器件微传感器、智能传感器是近几年才开始迅速发展起来的新兴技术。在我国的报刊杂志上目前所使用的技术名称还比较含混,仍然笼统地称之为传感器,或者含糊地归纳为汽车半导体器件,也有将智能传感器(或智能执行器、智能变送器)与微系统、MEMS 等都归入了MEMS(微机电系统)名称下的。这里介绍当前一些欧美专著中常用的技术名词的定义和技术内涵。
首先必须说明的是,在绝大多数情况下,传感器其实是泛指了三大类器件:将非电学输入参量转换成电磁学信号输出的传感器;将电学信号转换成非电学参量输出的执行器;以及既能用作传感器又能用作执行器,其中较多的是将一种电磁学参量形式转变成另一种电磁学参量形态输出的变送器。它由两块芯片组成,一是具有自检测能力的加速度计单元(微加速度传感器),另一块则是微传感器与微处理器(MCU)间的接口电路和 MCU。这是一种较早期(1996 年前后)的,但已相当实用的器件,可用于汽车的自动制动和悬挂系统中,并且因微加速度计具有自检能力,还可用于安全气囊。微传感器的优势不仅是体积的缩小,更在于能方便地与集成电路组合和规模生产。
智能传感器、智能执行器和智能变送器—微传感器(或微执行器,或微变送器)和它的部分或全部处理器件、处理电路集成在一个芯片上的器件(例如上述的微加速度计的单芯片解决方案)。因此智能传感器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。显然,出于规模生产和降低生产成本的要求,智能传感器的设计思想、材料选择和生产工艺必须要尽可能地和集成电路的标准硅平面工艺一致。可以在正常工艺流程的投片前,或流程中,或工艺完成后增加一些特殊需要的工序,但也不应太多。
三、汽车电子操控与安全系统
中国的汽车产业近年来发展迅速,发展势头迅猛,因此一些专家预测:汽车业可能超过IT产业,成为中国的经济中,其实最重要的支柱产业之一,对汽车业的增长将相关与汽车行业包括资讯科技业的发展产生推动作用。虽然目前在我国一汽的产品中电子产品和技术的价值含量只占10%～15%左右,但国外汽车中电子产品和技术的价值含量平均约为22%,中高档轿车中汽车电子已占30%以上,而且这个比例还在不断地快速增长,预期很快将达到50%。
电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素,汽车(机动车)的动力性能操控性能安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高,都将依赖于机械系统及结构和电子产品信息技术间的完美结合。
实际上,汽车电子已经经历了几个发展阶段:从分立电子元器件搭建的电路监测控制,经过了电子元器件或组件加微处理器构筑的各自独立的专用的半自动和自动的操控系统,现在已经进入了采用高速总线,统一交换汽车运行中的各种电子装备和系统的数据,实现综合智能调控的新阶段新的汽车电子系统由各个电子控制单元(ECU)组成,可以独立操控,同时又能协调到整体运行的最佳状态。
汽车发展对汽车电子的一些基本要求:
1.电子操控系统的动作必须快速、正确、可靠、传感器(+调理电路)+微处理器,然后再通过微处理器(+功率放大电路)+执行器的技术途径已经不再能满足现代汽车的要求,需要通过硬件集成直接交换数据和简化电路,并提高智能化程度来确保控制单元动作的正确性可靠性和适时性。2.现在几乎所有的汽车的机械结构部件都已受电子装置控制,但汽车车体内的空间有限,构件系统的空间更是极其有限理想的情况当然是,电子控制单元应与受控制部件紧密结合,形成一个整体因此器件和电路的微型化集成化是不可回避的道路。3.电子控制单元必须具有足够的智能化程度以安全气囊为例,它在关键时刻必须要能及时正确地瞬时打开,但在极大多数时间内气囊是处在待命状态,因此安全气囊的ECU 必须具有自检自维护能力,不断确认气囊系统的可正常运作的可靠性,确保动作的万无一失。4.汽车的各种功能部件都有各自的运动操控特性,并且,对电子产品而言,大多处于非常恶劣的运行环境中,而且各不相同。诸如工作状态时的高温,静止待命时的低温,高浓度的油蒸汽和活性(毒性)气体,以及高速运动和高强度的冲击和振动等。
参考文献:
[1] 赵继文.传感器与应用电路设计[M].北京:科学出版社,2002。
[2] 汽车造型中的张力和表现性研究 湖南大学 2007 中国优秀硕士学位论文全文数据库。
[3] 丁冰,汽车安全气囊的控制,《现代汽车技术》。
[4] 百度百科 智能传感器 2010.