MEMS传感器
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mems压力传感器分类一、基于工作原理的分类1. 电阻式mems压力传感器:这种传感器利用电阻的变化来测量压力的变化。
当压力作用于传感器时,电阻发生变化,通过测量电阻值的变化来确定压力的大小。
2. 电容式mems压力传感器:这种传感器利用电容的变化来测量压力的变化。
当压力作用于传感器时,电容发生变化,通过测量电容值的变化来确定压力的大小。
3. 压阻式mems压力传感器:这种传感器利用压阻的变化来测量压力的变化。
当压力作用于传感器时,压阻发生变化,通过测量压阻值的变化来确定压力的大小。
4. 表面声波式mems压力传感器:这种传感器利用表面声波的变化来测量压力的变化。
当压力作用于传感器时,表面声波的传播速度发生变化,通过测量声波传播时间的变化来确定压力的大小。
二、基于结构的分类1. 膜片式mems压力传感器:这种传感器的结构中包含一个薄膜片,当压力作用于膜片时,膜片发生变形,通过测量膜片变形的程度来确定压力的大小。
2. 压阻式mems压力传感器:这种传感器的结构中包含一个压阻器件,当压力作用于压阻器件时,压阻器件发生变化,通过测量压阻器件变化的程度来确定压力的大小。
3. 压电式mems压力传感器:这种传感器的结构中包含一个压电材料,当压力作用于压电材料时,压电材料发生电荷分布变化,通过测量电荷分布变化的程度来确定压力的大小。
三、基于应用领域的分类1. 工业mems压力传感器:这种传感器广泛应用于工业领域,用于测量工业过程中的压力变化,如管道压力、储罐压力等。
2. 汽车mems压力传感器:这种传感器广泛应用于汽车领域,用于测量汽车发动机中的气缸压力、轮胎气压等。
3. 医疗mems压力传感器:这种传感器广泛应用于医疗领域,用于测量血压、呼吸压力等生理参数。
4. 环境mems压力传感器:这种传感器广泛应用于环境监测领域,用于测量大气压力、海洋深度等环境参数。
以上是对mems压力传感器的分类介绍,通过对不同分类的传感器的介绍,我们可以更好地了解mems压力传感器的工作原理和应用领域,为相关领域的应用和研究提供参考和指导。
mems传感器原理MEMS传感器原理一、引言MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems)传感器是一种微型传感器技术,通过将微机电系统与传感器技术相结合,实现了在微尺度上感知和测量各种物理量的能力。
本文将介绍MEMS传感器的原理和工作方式。
二、MEMS传感器的构成MEMS传感器通常由微机电系统(MEMS)和传感器元件两部分组成。
MEMS部分由微小的机械结构组成,通过微加工工艺制造而成,包括微加速度计、微陀螺仪、微压力传感器等;传感器元件则是通过MEMS部分感知和转换物理量,如加速度、角速度、温度、压力等。
三、MEMS传感器的工作原理1. 加速度传感器原理加速度传感器是MEMS传感器中最常见的一种类型。
它利用微机电系统中的微小质量块和微弹簧构造,通过测量微小弹簧的位移来感知加速度。
当受到外力作用时,微小质量块将发生位移,通过测量位移的变化来计算加速度的大小。
2. 陀螺仪原理陀螺仪是一种用于测量角速度的MEMS传感器。
它利用了旋转物体的角动量守恒原理。
陀螺仪中的微机电系统结构包括一个微小的旋转质量块和微弹簧。
当陀螺仪受到角速度作用时,旋转质量块会产生角动量,通过测量角动量的变化来计算角速度的大小。
3. 压力传感器原理压力传感器利用微机电系统中的微小薄膜结构来感知压力变化。
微小薄膜受到外部压力作用后,会发生微小位移,通过测量位移的变化来计算压力的大小。
薄膜的材料和结构设计对传感器的灵敏度和精度有重要影响。
4. 温度传感器原理温度传感器是一种基于热敏效应的MEMS传感器。
它利用了温度变化对材料电阻或电容的影响。
传感器中的热敏元件受到温度变化的影响,导致电阻或电容发生变化。
通过测量电阻或电容的变化来计算温度的大小。
四、MEMS传感器的应用MEMS传感器在各个领域有广泛的应用。
在汽车行业中,MEMS传感器被用于车辆稳定性控制、空气袋系统和安全气囊等。
在智能手机和可穿戴设备中,MEMS传感器被用于加速度计、陀螺仪和磁力计等。
4 MEMS传感器4.1概念与结构MEMS传感器是利用集成电路技术工艺和微机械加工方法将基于各种物理效应的机电敏感元器件和处理电路集成在一个芯片上的传感器。
MEMS是微电子机械系统的缩写,一般简称微机电。
如图14所示,主要由微型机光电敏感器和微型信号处理器组成。
前者功能与传统传感器相同,区别是用MEMS工艺实现传统传感器的机光电元器件。
后者功能是对敏感元件输出的数据进行各种处理,以补偿和校正敏感元件特性不理想和影响量引入的失真,进而恢复真实的被测量。
MEMS传感器主要用于控制系统。
利用MEMS技术工艺将MEMS传感器、MEMS执行器和MEMS控制处理器都集中在一个芯片上,则所构成的系统称为MEMS芯片控制系统。
图15表示了MEMS控制系统。
微控制处理器的主要功能包括A/D和D/A转换,数据处理和执行控制算法。
微执行器将电信号转换成非电量,使被控对象产生平动、转动、声、光、热等动作。
系统接口单元便于同高层的管理处理器通信,以适合远程分布测控。
4.2应用实例MEMS传感器具有体积小、质量轻、响应快、灵敏度高、易批产、成本低、可测量各种物理量、化学量和生物量等优势,在航天、航空、航海、兵器、机械、化工等领域,尤其是汽车工业获得较广泛应用,且国外已形成MEMS产业。
删S器件目前已有MEMS压力传感器、加速度计、陀螺、静电电机、磁力矩器、电池、多路转换开关和矩阵开关等。
本文简介压力传感器和加速度计。
1)压力传感器MEMS压力传感器一般采用压阻力敏原理,即被测压力作用于敏感元件引起电阻变化。
利用恒流源或惠斯顿电桥将电阻变化转化成电压。
这种传感器用单晶硅作基片,用^伍^假技术在基片上生成力敏薄膜,然后在膜上扩散杂质形成4只应变电阻,再将应变电阻连接成惠斯顿电桥电路,以获得较高的压力灵敏度,其输出大多为o~5 V模拟量。
一枚晶片可同时制作多个力敏芯片,易于批量生产。
力敏芯片性能受温度影响,采用调理电路补偿。
2)加速度计MEMS加速度传感器基于牛顿第二定律f一,m。
MEMS传感器MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器,与传统的传感器相比,它具有:微型化,集成化,低功耗,低成本,高精度,长寿命,动态性能好,可靠性高,适于批量生产,易于集成和实现智能化的特点,在微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。
MEMS传感器的种类有很多,发展很快但在这几年发展速度放缓,MEMS传感器的种类很多导致了其分类方法很多。
按其工作原理, 可分为物理型、化学型和生物型三类M EM S 传感器分类及典型应用。
按照被测的量又可分为加速度、角速度、压力、位移、流量、电量、磁场、红外、温度、气体成分、湿度、pH 值、离子浓度、生物浓度及触觉等类型的传感器。
目前MEMS传感器的工作原理主要有压阻式,电容式,压电式,力平衡式,热对流式,谐振式等。
一.1.MEMS压力传感器MEMS传感器的发展以20世纪60年代霍尼韦尔研究中心和贝尔实验室研制出首硅隔膜压力传感器和应变计为开端。
压力传感器是影响最为深远且应用最广泛的MEMS传感器, 其性能由测量范围、测量精度、非线性和工作温度决定。
从信号检测方式划分, MEMS压力传感器可分为压阻式、电容式和谐振式等; 从敏感膜结构划分, 可分为圆形、方形、矩形和E 形等。
硅压力传感器主要是硅扩散型压阻式压力传感器, 其工艺成熟, 尺寸较小, 且性能优异, 性价比较高。
2.MEMS加速计MEMS加速度计用于测量载体的加速度, 并提供相关的速度和位移信息。
MEMS加速度计的主要性能指标包括测量范围、分辨率、标度因数稳定性、标度因数非线性、噪声、零偏稳定性和带宽等。
电容式、压电式和压阻式MEMS加速度计的性能比技术指标电容式压电式压阻式尺寸大小中等温度范围非常宽宽中等线形度误差高中等低直流响应有无有灵敏度高中等中等冲击造成的零位漂移无有无电路复杂程度高中等低成本高高低3.MEMS陀螺仪MEMS陀螺仪是一种振动式角速率传感器,其特点是几何结构复杂和精准度较高。
mems压力传感器原理及应用一、MEMS压力传感器的基本原理MEMS压力传感器是一种微机电系统(MEMS)技术应用的传感器,它通过测量介质的压力来实现对物理量的检测。
其基本原理是利用微机电系统技术制造出微小结构,通过这些结构对介质产生的压力进行敏感检测,并将检测到的信号转换为可读取的电信号。
二、MEMS压力传感器的结构1. 敏感元件:敏感元件是MEMS压力传感器最核心的部分,它通常由微型弹性薄膜或微型悬臂梁等制成。
当介质施加在敏感元件上时,它会发生形变,从而改变其阻抗、电容、电阻等物理参数。
2. 支撑结构:支撑结构是用于支撑敏感元件和保持其稳定工作状态的部分。
通常采用硅基板或玻璃基板制成。
3. 封装壳体:封装壳体主要用于保护敏感元件和支撑结构不受外界环境影响,并提供良好的密封性和机械强度。
三、MEMS压力传感器的工作原理1. 压电式压力传感器:压电式压力传感器是利用压电效应来测量介质的压力。
当介质施加在敏感元件上时,会使得其发生形变,并产生相应的电荷,从而实现对介质压力的检测。
2. 电阻式压力传感器:电阻式压力传感器是利用敏感元件阻值随着形变程度的变化来检测介质的压力。
当介质施加在敏感元件上时,会使得其发生形变,从而改变其阻值大小。
3. 电容式压力传感器:电容式压力传感器是利用敏感元件与基板之间的微小空气间隙产生的电容值随着形变程度的变化来检测介质的压力。
当介质施加在敏感元件上时,会使得其发生形变,从而改变其与基板之间空气间隙大小。
四、MEMS压力传感器的应用1. 工业领域:MEMS压力传感器广泛应用于工业自动化、流量计量、液位控制等领域中。
2. 汽车领域:MEMS压力传感器在汽车领域的应用主要包括轮胎压力检测、制动系统控制、发动机燃油喷射等方面。
3. 医疗领域:MEMS压力传感器在医疗领域的应用主要包括血压计、呼吸机等方面。
4. 生物医学领域:MEMS压力传感器在生物医学领域的应用主要包括心脏起搏器、人工耳蜗等方面。
mems传感器原理MEMS传感器原理。
MEMS传感器(Micro-Electro-Mechanical Systems Sensor)是一种微型化的传感器,它利用微机电系统技术,将微型机械结构、微电子器件和微加工技术相结合,实现了对微小物理量的检测和测量。
MEMS传感器在许多领域都有着广泛的应用,比如汽车行业、医疗设备、智能手机等。
本文将介绍MEMS传感器的原理及其工作机制。
1. MEMS传感器的原理。
MEMS传感器的原理基于微机电系统技术,其核心是微型机械结构和微电子器件。
在MEMS传感器中,微机械结构起着感应作用,而微电子器件则负责信号的处理和输出。
微机械结构通常由微米级的机械零件组成,比如微型弹簧、振动结构等,这些微机械结构对外界的物理量变化非常敏感。
当外界物理量作用于微机械结构时,微机械结构会产生微小的位移或变形,这种微小的位移或变形会引起微电子器件中的信号变化,最终输出检测到的物理量。
2. MEMS传感器的工作机制。
MEMS传感器的工作机制可以简单分为三个步骤,感应、转换和输出。
首先是感应阶段,当外界物理量作用于MEMS传感器时,微机械结构会产生微小的位移或变形。
这个过程类似于传统传感器中的敏感元件受到刺激后的变化,只不过在MEMS传感器中,这种变化是微米级甚至纳米级的微小变化。
接着是转换阶段,微机械结构的微小位移或变形会引起微电子器件中的信号变化。
这些微电子器件可以是微型电容、微型电阻、微型压电器件等,它们会将微小的位移或变形转换为电信号或其他形式的信号。
最后是输出阶段,经过信号转换后,MEMS传感器会输出检测到的物理量。
输出的信号可以是电压信号、电流信号、数字信号等,这取决于MEMS传感器的类型和应用场景。
3. MEMS传感器的特点。
MEMS传感器具有许多独特的特点,使其在众多传感器中脱颖而出。
首先,MEMS传感器具有微型化和集成化的特点。
由于采用了微机电系统技术,MEMS传感器的尺寸非常小,可以轻松集成到各种微型设备中,比如智能手机、可穿戴设备等。
详解MEMS传感器,不止是换马甲这么简单!在近日召开的“第三届全球传感器高峰论坛暨中国物联网应用峰会”上,工信部电子司集成电路处处长任爱光透露,工信部正在制定传感器发展规划,不久将发布。
而国家集成电路产业投资基金总经理丁文武近日也表示,大基金将支持物联网发展,重点投资传感器、MEMS 传感器等领域。
那么,问题来了,MEMS传感器是什么鬼?跟普通传感器有什么不同?它有什么用?我们一一道来!1. MEMS传感器是什么?认识MEMS传感器之前,我们先简要介绍一下传感器的定义。
传感器,顾名思义,就是“传递感知”的器件。
所谓的感知诸如光线感知、温湿度感知、压力感知等等,这些感知信号(或者说“感觉”)是非电信号,不适于硬件电路读取利用,因此需要一定的器件收集这些信息并处理成电信号(电压,电流,频率等)。
外界的信息纷繁复杂,也造就了器件迥异的外形,加之大部分采集的信息并不是电信号,因此普通传感器并未集成到电路中,而是作为独立的一个模块(如下图,左边部分)。
这时候的传感器穿的是“机械装”。
普通传感器模块示意图(蓝色部分为传感器数据的收集、处理和控制单元)而MEMS传感器,就是穿了半导体工艺外衣的普通传感器!MEMS传感器模块示意图MEMS传感器,全称叫微电子机械系统(Microelectro Mechanical Systems),是将微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,接口、通信和电源等采用半导体工艺集中到一体的微型器件或系统。
其实质可以理解为半导体技术对传统机械加工的一种工艺升级。
所以,MEMS传感器行业的核心就在于工艺技术,我们后面详解。
啧啧,换了个马甲,传感器就NB了哦!不信,你看!几种常见的传感器与对应的MEMS传感器对比:麦克风:气压传感器:普通传感器与MEMS传感器对比实例相信您也发现了,普通的传感器船上MEMS的外衣后,外形一致,并且尺寸缩小了不知多少倍。
不仅如此,MEMS传感器还有很多其他优点:1)普通传感器的机械特征非常明显,外形各异,而MEMS外形基本一致,类似于芯片的封装,适于低成本批量化生产;2)普通传感器尺寸很大,而MEMS尺寸很小,为毫米量级甚至更小,重量从微克到几十克,相应功耗也非常低;3)响应时间(响应时间是传感器灵敏性的指标)更短;4)利于集成,MEMS传感器的输出直接可以用来控制后续电路。
MEMS传感器和智能传感器的发展随着科技的不断进步,传感器技术也在不断得到发展和创新。
MEMS传感器和智能传感器作为传感器技术的新兴方向,其在各个领域的应用逐渐增多,为人们的生活和工作带来了许多便利。
本文将重点介绍MEMS传感器和智能传感器的定义和原理,并分析其未来的发展趋势。
1. MEMS传感器MEMS是Micro-Electro-Mechanical Systems的缩写,即微机电系统。
MEMS传感器是一种集成了微机电系统技术的传感器,通常由微型机械部件和电子元件组成。
它利用微型机械部件感知外界环境的变化,并通过电子元件将这些变化转化为电信号。
MEMS传感器在体积小、成本低、功耗小的特点下,具有灵敏度高、响应速度快等优点,可以应用于汽车、医疗、航空航天等多个领域。
2. 智能传感器智能传感器是指将传感器与微处理器、通信模块相结合,实现智能化功能的传感器。
它除了具备传感器的基本功能外,还能够对采集到的数据进行处理和分析,并能够主动与外部设备通信。
智能传感器的出现大大提高了传感器的智能化程度,使得传感器能够更好地服务于人们的生活和工作。
MEMS传感器的工作原理是利用微型机械部件对外界环境的变化进行感知,然后将这些变化转化为电信号输出。
加速度传感器利用微机械重力加速度检测技术感知物体的运动状态,光学传感器利用微小的光学元件感知光信号的变化等。
这些微型机械部件通过微加工工艺制备成簇多结构,使得传感器具有高灵敏度和高精度的特点。
随着微加工技术和材料技术的不断成熟,MEMS传感器的制造工艺得到了极大的改进,传感器的灵敏度和精度得到了大幅提高。
在汽车、手机、医疗等领域,MEMS传感器已经得到了广泛的应用。
未来,随着生物、化工等新兴领域的发展,MEMS传感器将有望在更多领域展现出其强大的应用潜力。
智能传感器在物联网、智能家居等领域的应用已经逐渐增多。
随着人工智能和大数据技术的不断发展,智能传感器在数据处理和通信方面的能力将得到进一步提升。
MEMS汽车传感器MEMS即微电子机械系统的制造,是从专用集成电路(ASIC)技术发展过来的,MEMS技术给汽车界带来的是体积更加小、技术更加先进、价格更加便宜、性能更加可靠的传感器。
随着电子技术的发展,传感器也随之发展,在电子技术中传感器有着不可取代的地位。
随着传感器的发展,传感器在应用的方面也更加广泛,比起传统型传感器MEMS传感器更加适用于现代汽车中。
汽车传感器的性能指标其中包括:环境适应性、精度指标、可靠性、耐久性、响应性和制造成本等。
现代汽车中,MEMS传感器和其他传统型传感器比起来,在各方面有着显著的优势。
MEMS(Micro Electromechanical System),现代电子系统中,用MEMS技术制作的微型传感器在人们接触的领域中有着十分广阔的应用前景,在现代汽车电子控制系统中,传感器负担着信息采集和传输的作用,它将采集到的信息传给电子控制单元ECU进行处理后,向执行器发出指令来进行电子控制的。
传感器在电子控制系统中是非常重要的,可以说各个系统的控制过程都是要依靠传感器进行的信息反馈来实现自动控制工作的。
随着电子技术的发展,传感器也跟着发展。
在现代汽车中,传感器的使用数量和技术水平决定了汽车控制系统的功能,很多汽车以传感器技术的高低和传感器使用的数量决定整个汽车档次的高低。
一、MEMS传感器概述目前,汽车电子技术已经发展到了一个新阶段,即包括电子技术MEMS(含微机技术)、传感器技术、优化控制技术、网络技术和机电一体化耦合交叉技术等综合技术的大型系统。
有些汽车的电子控制装置已经占到了整车造价的2/3,汽车上电子化的应用程度已经成为衡量汽车档次高低的主要标志。
所谓MEMS技术就是一项在普通的硅基片上综合了传感器、执行器、机械单元和电子器件(并使之协调工作)的技术。
MEMS技术所生产的全部最新的传感器系列已经开始慢慢大量的出现在今天的车辆上,将逐步取代传统型传感器,它们占据车辆中很大的份额。
MEMS中主要包括了微型传感器、微型机构、微型执行器和相应的处理电路等几部分,它是融合了很多种精密的加工技术,并在应用现代化电子信息技术的最新基础成果上所发展起来的。
MEMS技术的第一轮商业化浪潮是始于20世纪70年代末80年代初,当时所采用的是大型蚀刻硅片结构和背蚀刻膜片所制作压力传感器。
由于薄硅片振动膜会在压力下变形,会影响其表面的压敏电阻走线,而这种变化可以把压力转换成电信号。
后来的电路则包括了电容感应移动质量加速计,应用于触发汽车的安全气囊和定位陀螺仪。
MEMS技术的第二轮商业化出现于20世纪90年代,主要围绕着PC和信息技术的兴起。
TI公司根据静电驱动斜微镜阵列推出了投影仪,而热式喷墨打印头在现在仍然在大量使用。
MEMS技术的第三轮商业化可以说出现于世纪之交,微光学器件通过全光开关及相关器件而成为光纤通讯的补充。
虽然该市场现在依旧萧条,但微光学器件从长期看来将会是MEMS技术的另一个增长强劲的领域。
目前MEMS产业所呈现的新趋势是产品应用的扩展,MEMS传感器开始向工业、医疗、测试仪器等各个新领域扩张。
推动第四轮商业化的其它应用包括一些电子元件、在硅片上制作的音频、生物和神经元探针等其他领域,以及所谓的“片上实验室”生化药品开发系统和微型药品输送系统的静态和移动器件。
MEMS主要应用于发动机、底盘和车身中。
其中发动机的电子控制系统,被认为是MEMS技术在汽车中的主要应用领域之一。
Delco、飞思卡尔和世博公司生产了数以百万计的多路压力传感器,除了多路压力和质量流量以外,发动机的控制器还需要获取其他参数,如大气的压力参数,以便根据推算出的海拔高度信息从而确定合理的空气和燃油比,先进的MEMS技术将在这些应用中发挥越来越重要的作用。
在废气循环(EGR)系统中,陶瓷电容式压力传感器以不能满足现状,正被微型硅压阻式传感器(即MEMS传感器)慢慢取代。
发动机的油压检测也为MEMS技术提供了一个重要的机会。
现代很多系统在应用中的最大障碍是传感器的价格和这类微型压力传感器必须能够在环境温度很高的发动机中正常工作、其敏感芯片部分必须与工作介质隔离开,MEMS传感器则是很好的解决了这类问题。
MEMS压力传感器还可以应用于监控燃油油箱中的蒸汽压,以确保无燃油泄漏。
传感器需要满足多项环境、可靠性和经济性等各个方面的要求,还要经受各种高低温、震动、冲击、耐久、电子干扰等因素,也必须要适用于大批量生产和低制造方面的成本。
所以传感器要求环境适应性好、体积小、不受数量限制、工作稳定性可靠性高、再现性好、能够大规模生产等要求。
一般汽车上对传感器的要求如下::1、传感器数量不受限制。
2、有较好的环境适应性。
汽车工作环境温度一般是在—40~80℃和各种道路条件下运行,特别是发动机承受着巨大的热负荷、热冲击、震动等,因此要求传感器适应温度、湿度、冲击、振动、腐蚀及油污等恶劣工作环境。
3、再现性好。
由于计算机在汽车上的应用,要求传感器的再现性一定要好,因为即使传感器线性不良,也可以通过电脑加以修正。
4、具有批量生产和通用性。
由于汽车工业的发展,要求传感器应具有批量生产的可能性。
一种传感器可用于多种控制,如把速度信号微分,可求的加速度信号等,所以传感器应具有通用性。
5、要求小型化,便于安装使用,检测识别方便。
6、要求汽车传感器工作稳定性好、可靠性高。
7、应符合有关标准要求。
目前传统型传感器已开始无法满足现代汽车在电子系统中的应用,MEMS 传感器和其他的传统型传感器相比具有体积小、质量轻、响应快、灵敏度高、易生产、成本低等各方面的优势,MEMS传感器比传统型传感器更加适用于现代汽车中,MEMS传感器比起传统型传感器有着各方面的优点,它正逐步取代传统传感器在汽车中的地位。
传感器在汽车上的应用十分广泛的,一般平均普通型轿车上面大约安装了几十到上百只传感器,而豪华轿车上有200多只传感器其中至少采用25至40只MEMS传感器。
目前汽车市场中很多的传感器都可用MEMS传感器所替代。
MEMS传感器在汽车市场中有着众多的消费者,MEMS传感器在这些消费者中有着极其稳定而又巨大的市场,这些终端消费者愿意为了这些小巧新颖的微型传感装置而付出,尽管他们不能真正的看到这一装置,因为这些小芯片被很好地隐藏且分装在整个汽车里。
如下表:表1 电子控制系统主要的传感器现代汽车电子控制中,传感器被广泛的应用在发动机、底盘、车身和各个系统中。
传感器在这些系统中负担着采集和传输的作用,它将采集的信息交由ECU(电子控制单元)进行处理后,向执行器发出指令从而完成电子控制。
传感器在电子控制和自我诊断中是非常重要的装置,它能及时识别外界的变化和系统本身的变化,并根据变化的信息去控制系统本身的工作。
各个系统控制过程都是依靠传感器,来进行信息的反馈的,从而实现自动控制工作的。
MEMS传感器的应用可分类为传动、安全和舒适/便利,MEMS传感器技术提高的主要二个必要的性能是安全和环境。
如果没有这一高级尖端的传感器,在汽车系统中没有安全控制系统防滑系统和安全气囊的汽车将是难以想象的,MEMS传感器在汽车的另一个领域是舒适系统,除了某些CD机及收音机外、空调系统、电控车镜、座椅及巡航系统等,都广泛的应用到MEMS传感器,MEMS 传感器在汽车中的发展是广泛的。
现代汽车电子控制系统中,传感器工作性能的好坏决定了电子控制的精确程度。
因为传感器工作性能的好坏,直接影响到了汽车的运行状况、汽车行驶的安全性和经济性。
现代电子控制系统中主要传感器包括有发动机电子燃油喷射系统温度传感器、压力传感器、位置传感器、转速传感器、流量传感器、爆震传感器、车速传感器、旋转位移传感器、液位传感器、氧传感器等各类传感器。
二、MEMS传感器的应用优势MEMS技术问世以来,在压力传感器方面得到了广泛的应用,并且不断地向产业化进行发展,目前,已成为中国压力传感器最引人关注的市场重点之一。
目前的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种,两者都是在硅片基础上所生成的微电子机械传感器。
MEMS硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形应力杯硅薄膜内壁,采用MEMS技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处,组成惠斯顿测量电桥,作为力电变换测量电路,将压力这个物理量直接变换成电量,其测量精度能达0.01-0.03%FS。
硅压阻式压力传感器结构,上下二层是玻璃体,中间是硅片,硅片中部做成一应力杯,其应力硅薄膜上部有一真空腔,使之成为一个典型的绝压型压力传感器。
应力硅薄膜与真空腔接触这一面经光刻生成的电阻应变片电桥电路。
当外面的压力经引压腔进入传感器应力杯中,应力硅薄膜会因受外力作用而微微向上鼓起,发生弹性变形,四个电阻应变片因此而发生电阻变化,破坏原先的惠斯顿电桥电路平衡,电桥输出与压力成正比的电压信号。
硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的,它具有较高的工作测量精度、较低的功能消耗和极低的成本资金。
惠斯顿电桥的压阻式传感器,如果没有压力变化,其输出为零,几乎可以说不消耗电。
相对于传统的压力传感器(如电容原理)和传统的加速度传感器(如压电原理、机械原理)及传统的陀螺(如机械陀螺、激光陀螺),MEMS技术首先具有尺寸小、价格便宜的特点,这使得它们的应用范围大大扩大,数量急剧扩大。
但又由于MEMS技术温度漂移大的特点,使得它们难以完全替代传统型传感器。
汽车传感器中压力传感器是在汽车中运用较多的传感器,压力传感器也被认为是汽车电子控制系统的主要应用领域之一,它可用于测量汽车的进气歧管压力、大气压力、油压、轮胎气压等。
它是用来检测气体压力和液体压力,并将压力信号转变成为电压信号传送给电脑。
压力传感器检测过程中的基准压力通常指的是大气压,它的基本工作原理是靠测定压力差来工作的。
现代汽车中车用的压力传感器有很多,有进气歧管压力传感器器、大气压力传感器、液体压力传感器等。
在判断某个压力传感器出现故障的时候,不应该只检查压力传感器的本身,还应该检查线束、插接件以及电控单元的整个故障电路来分析。
汽车中压力传感器主要是用于检测进气歧管压力、大气压力、涡轮发动机的升压比、气缸内压力、进气压力及机油压力等。
汽车压力传感器中油压传感器是用来测量制动系统中储油器的压力及油压异常报警;燃烧压力传感器用于检测气缸压力,以控制燃烧过程;开关传感器用于检测发动机有无油压及用于油压指示器;导体压力传感器或真空传感器用于检测发动机进气歧管压力;增压传感器用于检测增压发动机涡轮机的增压压力;相对压力传感器用来测量汽车空调的冷却介质压力等。
目前较先进的压力传感器是集成电路型(IC)大气压力传感器,其测量精度在正负2.5%以内。