汽车电子中纳米技术传感器的应用分析

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  【摘要】汽车传感器属于汽车电子操控系统中重要成分,主要作用是感受汽车运转期间的温度、速度、压力、气体浓度等变化情况,且将信息转移至控制器或仪表内,从而使驾驶人员完成车辆操作。传感器所供应的状态信息是汽车电子操作的根本,在汽车中起到了信息传达的作用。纳米技术无论是在汽车性能、信息传递、安全性中都发挥着不可替代的作用。因此,对纳米技术传感器于汽车电子中的应用进行研究,对提升汽车事业发展意义重大。
  【关键词】汽车电子 纳米技术 传感器 应用
  引言
  汽车技术的发展得益于材料技术的快速发展,而当前纳米技术在汽车上的应用异常火热,进入20世纪90年代后,纳米技术得到了前所未有的发展,形成了纳米材料学、纳米生物学、以及纳米化工学等,所衍生出的纳米技术产品屡见不鲜,且朝着汽车行业迈进[1]。纳米技术能够很好的使用在汽车各个位置,包括车轮、车身、发电机、传感器,以及排气系统等,纳米技术的出现,使得上述器件拥有全新的功能。目前,市场电子信息化程度逐步加快,纳米技术传感器于汽车电子中的应用日新月异,对发展汽车信息事业起到极大的推动作用。
  1 纳米微型电子传感器在汽车中的运用
  现代汽车技术的主流特色是越来越多的零部件使用电子传控,比如:废气排放、空调、座位自动调节、灯光控制等,电子自动控制的原理为传感器信息传递;有相关数据显示[2],普通汽车中有数十只传感器,而高级轿车中传感器数量高达一百多种。传感器是纳米技术重要衍生物,伴随着纳米技术的不断成熟,价格低廉、功能强大的微型传感器将广泛运用于社会生活的各个层面。例如:将微型传感器安装在汽车轮胎内,可生产出智能轮胎,这种轮胎能够智能提醒司机轮胎充气换气时间。此外,还有些专门于恶劣环境下工作的微型传感器,例如:发动机微型传感器,能够在发动机内工作,时刻监督发动机运行状态。
  伴随着纳米电子技术的飞速发展进步,传感器技术也随之获得了前所未有的发展契机,传感器已经开始使用纳米电极技术,这种技术将纳米级的敏感原件封存于纳米电极之中,完成单电子监测,从而明显提升测试准确性,且其单位体积较小、重量不大、耐用性能高、价格优势极为明显。
  2 传感器于汽车电动机监控中的应用
  发电机的电子监控始终是纳米技术于汽车应用的重要领域,发动机监控系统使用传感器是整部汽车的中心,保护温度传、湿度、压力、流量、气体等传感器[3]。这些传感器为发电机电子监控单元供应发电机的运行情况信息,使驾驶人掌握发动机的整体运行状态,从而提升发动机使用周期和安全性能。
  2.1 温度传感器介绍
  汽车使用纳米温度传感器的目的在于检测发动机温度、水温、燃油温度,以及气体温度等;伴随着纳米加工技术的飞速发展,传感器技术将进一步从微型传感器发展至纳米传感器。微型传感器一般体积极小,可以使得都在功能得以实现,同时其利于大批量生产、生产成本不高、功能性强,这些优点能够让其广泛运用于汽车领域。
  2.2 压力传感器介绍
  纳米技术将成为21世纪高新技术,使用微机械加工生产的纳米产品,具有体积小、性能好,以及成本低的优势,预估由微传感、微执行器和处理装置集成的系统将先后进入商业市场;压力纳米传感器是汽车中应用最多的传感器,主要涵盖传动系统流体压力、发动机油压力、进气管道压力等。
  3 传感器于安全系统方面的应用
  安全系统是汽车考虑的重要环节,随着科技的逐步发展汽车的安全性能逐渐增强,而传感器于安全系统方面的应用也逐渐广泛,例如:使用测角速率表面的微机械陀螺、安全气囊的微型加速度计等。
  3.1 微型加速度传感器介绍
  当前,纳米技术于安全气囊领域的应用逐渐增多,硅加速度计的量程正常情况下约为50gn;早期摩托罗拉公司使用体微细加工技术生产的硅加速度传感器。有相关学者研究发现,一种全新的硅微三轴加速度计,拥有4个敏感提,4个独立的信号解读电极和参考电极,其很好的使用了敏感梁于其厚度方向拥有很小的刚度[4],从而可完成敏感加速度。于加速度计的横截面中,鉴于各个不同方向的结果,敏感梁的厚度方向和加速度计的发现方向为35.26°。
  3.2 表面微机械陀螺
  常规的陀螺仪是由快速旋转的转子、内环、外环和基座构成,陀螺仪各环之间是由滚珠轴承支持,一般是通过机械加工的方式生产,对加工精度、工艺都有极高的要求[5]。而微型机械陀螺仪由于繁琐和系统的检测电路纳米装置,同常规的陀螺仪相比,起利用的是对称的敏感质量来支持梁的重量,同时借助梁使电极和敏感电极链接一体。
  3.3 传感器于车辆检测和自诊断的应用
  在车辆检测和自我诊断方面,纳米技术主要是对轮胎压力检测;另外是运用于冷却、刹车失灵等系统的传感器,且还有亮度检测系统中使用光传感;于电子驾驶系统中采用磁传感、气流速度检测;于自动空调中检测车内温度、湿度、风量等;于传导系统中采用方位传感器,检测车速等。
  4 结语
  当前,传感器技术逐渐朝着微型化、智能化、系统化的方向发展进步,对于多种学科形成的边缘传感器监控原理和技术,其监控信号类型各式各样,监控功能也逐渐增强,检测精密性也越来越高。整体而言,传感器技术对汽车领域的发展意义重大,且传感器对于国家工业、经济、综合国力的提升意义重大。因此,增强对传感器技术的研究,为提升我国科技综合水平有着非凡的意义。
  【参考文献】
  [1]王俊,韩庆邦,王树昊等.大功率单脉冲超声信号发生器的设计[J]. 应用声学. 2013,01(01):22-23.
  [2]谈炳发,孙苗钟等. 汽车电子点火与燃油喷射实验系统的改进[J]. 中国教育技术装备. 2013,02(03):34-35.
  [3]郑浩,李延夫,李明兴等. 汽车用硅基压力传感器环境试验方法分析[J]. 仪表技术与传感器. 2013,02(03):44-45.
  [4]张松青,侯锁军. 纳米技术在汽车上的应用与发展研究[J]. 河南机电高等专科学校学报. 2010,01(04):39-40.
  [5]高逢猛,刘昭霞. 纳米技术在汽车应用上的展望[J]. 包头职业技术学院学报. 2011,02(01):10-11
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