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新一代传感器技术

来源:http://www.szkia.com/news/1.html    发布时间 : 2016-01-11

      自20世纪70年代出现以来至今,安全气囊系统有了很大的发展,目前乘客/前排安全气囊已经在全球范围内成为新生产汽车的标准配置。根据市场报告,在一些新产品特性的推动下,如保护头部的、胸部及膝盖侧面气囊以及智能乘客检测系统等, 到2010年,全球总的安全气囊应用数量将达到1.8亿个。为了达到政府或碰撞试验机构(如EuroNCAP)的最高安全性要求,当前高端汽车上用于探测碰撞的加速度传感器的数量已经达到6个,并且仍有增加趋势。而加速度传感器的设计者们也正在采用新材料及新技术来保持整个安全气囊系统的市场竞争力。


      目前已开发出一种新的传感器技术,它着重通过增加结构层的厚度来提高上面提到的各项性能。由于可移动结构的高度远大于间隔和宽度,所以该技术称为高深宽比微机电系统(HARMEMS),其中的比率为气隙和槽深之比。该技术可通过深反应离子蚀刻(DRIE)规定的厚度大于20 ?m的SOI层和厚度小于1.5?m的窄槽实现很高的深宽比。
该技术的高深宽比加上高于真空的气密封性可实现过阻尼机械响应。图1中对比了HARMEMS的机械响应和3?m的欠阻尼多晶硅MEMS(Poly-MEMS)设备的机械响应。多晶硅MEMS设备受到激发产生共振(在此设计中,频率高于10 kHz);相反,HARMEMS设备并没表现出共振,但是其截止频率低于1 kHz。


      使用该技术还可带来其它方面的优势。HARMEMS工艺流程中单位面积的传感器电容更大,从而使相对加速度的电容变化增强。这样就可以提高传感器的信噪比性能,进而降低传感器系统中的传感器信号增益,减少由传感器和ASIC带来的误差,同时减少产品系统的总误差。


      安全气囊传感器一般也称碰撞传感器,按照用途的不同,碰撞传感器分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感器。触发碰撞传感器也称为碰撞强度传感器,用于检测碰撞时的加速变化,并将碰撞信号传给气囊电脑,作为气囊电脑触发信号;防护碰撞传感器也称为安全碰撞传感器,它与触发碰撞传感器串联,用于防止气囊误爆。


      按照结构的不同,碰撞传感器还可分为机电式碰撞传感器、电子式碰撞传感器以及机械式碰撞传感器。防护碰撞传感器一般采用电子式结构,触发碰撞传感器一般采用机电结合式结构或机械式结构。机电结合式碰撞传感器是利用机械的运动(滚动或转动)来控制电气触点动作,在由触点断开和闭合来控制气囊电路的接通和切断,常见的有滚球式和偏心锤式碰撞传感器。电子式碰撞传感器没有电气触点,目前常用的有电阻应变式和压电效应式两种。机械式碰撞传感器常见的有水银开关,它是利用水银导电的特性来控制气囊电路的接通和切断。

 

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