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車(chē)用傳感器現(xiàn)狀及未來(lái)展望
2012-09-13
現(xiàn)代汽車(chē)技術(shù)發(fā)展特征之一就是越來(lái)越多的部件采用電子控制。根據(jù)傳感器的作用，可以分類(lèi)為溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、位置傳感器、氣體濃度傳感器、速度傳感器、光亮度傳感器、干濕度傳感器、距離傳感器等功能的傳感器，它們各司其職，一旦某個(gè)傳感器失靈，對(duì)應(yīng)的裝置工作就會(huì)不正常甚至不工作。因此，傳感器在汽車(chē)上的作用是很重要的。汽車(chē)傳感器作為汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也是汽車(chē)電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。汽車(chē)傳感器對(duì)溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、加速度和振動(dòng)等各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)量和控制。衡量現(xiàn)代高級(jí)轎車(chē)控制系統(tǒng)水平的關(guān)鍵就在于其傳感器的數(shù)量和水平。當(dāng)前，一輛國(guó)內(nèi)普通家用轎車(chē)上大約安裝了近百個(gè)傳感器，而豪華轎車(chē)上的傳感器數(shù)量多達(dá)200只。
近年來(lái)從半導(dǎo)體集成電路技術(shù)發(fā)展而來(lái)的微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)日漸成熟，利用這一技術(shù)可以制作各種能敏感和檢測(cè)力學(xué)量、磁學(xué)量、熱學(xué)量、化學(xué)量和生物量的微型傳感器，這些傳感器的體積和能耗小，可實(shí)現(xiàn)許多全新的功能，便于大批量和高精度生產(chǎn)，單件成本低，易構(gòu)成大規(guī)模和多功能陣列，非常適合在汽車(chē)上應(yīng)用。微型傳感器的大規(guī)模應(yīng)用將不僅限于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制和安全氣囊，在未來(lái)5～7年內(nèi)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行管理、廢氣與空氣質(zhì)量控制、ABS、車(chē)輛動(dòng)力的控制、自適應(yīng)導(dǎo)航、車(chē)輛行駛安全系統(tǒng)在內(nèi)的應(yīng)用，將為MEMS技術(shù)提供廣闊的市場(chǎng)。
自20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車(chē)儀表行業(yè)引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)及與之相配套的傳感器生產(chǎn)技術(shù)，基本滿(mǎn)足了國(guó)內(nèi)小批量、低水平車(chē)型的配套需求。由于起步較晚，還沒(méi)有形成系列化、配套化，尚未形成獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)，仍然依附于汽車(chē)儀表企業(yè)。
眾多轎車(chē)、輕型車(chē)及部分載貨車(chē)中采用新的電子產(chǎn)品，需要大批量、高水平的汽車(chē)傳感器，但國(guó)內(nèi)現(xiàn)有最高水平的汽車(chē)傳感器產(chǎn)品比國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品落后10多年，每年要進(jìn)口50萬(wàn)套以上的高性能汽車(chē)傳感器。例如壓力傳感器。
壓力傳感器主要用于檢測(cè)氣缸負(fù)壓、大氣壓、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的升壓比、氣缸內(nèi)壓、油壓等。吸氣負(fù)壓式傳感器主要用于吸氣壓、負(fù)壓、油壓檢測(cè)。汽車(chē)用壓力傳感器應(yīng)用較多的有電容式、壓阻式、差動(dòng)變壓器式(LVDT)、表面彈性波式(SAW)。
電容式壓力傳感器主要用于檢測(cè)負(fù)壓、液壓、氣壓，測(cè)量范圍20~100kPa，具有輸入能量高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)；壓阻式壓力傳感器受溫度影響較大，需要另設(shè)溫度補(bǔ)償電路，但適應(yīng)于大量生產(chǎn)；LVDT式壓力傳感器有較大的輸出，易于數(shù)字輸出，但抗干擾性差；SAW式壓力傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨率高、數(shù)字輸出等特點(diǎn)，用于汽車(chē)吸氣閥壓力檢測(cè)，能在高溫下穩(wěn)定地工作，是一種較為理想的傳感器。
許多傳感器廠家為了增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，采用與國(guó)外同行業(yè)進(jìn)行合資經(jīng)營(yíng)的方式，消化吸收國(guó)外先進(jìn)的傳感器技術(shù)，使產(chǎn)品升級(jí)換代，從而逐步發(fā)展壯大，有的已成為幾大“電噴”系統(tǒng)廠家的下游供應(yīng)商。但絕大多數(shù)企業(yè)還只是配套生產(chǎn)其它車(chē)用傳感器，處于利潤(rùn)少、產(chǎn)品單一、產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平低下的狀況。
伴隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)量的迅速增長(zhǎng)，今后幾年國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)對(duì)傳感器及其配套變速器和儀表的需求亦將大大增加，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)傳感器國(guó)產(chǎn)化勢(shì)在必行。為適應(yīng)這一形勢(shì)，應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)新型壓力、溫度、流量、位移等傳感器，盡快為汽車(chē)工業(yè)解決電噴系統(tǒng)、空調(diào)排污系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)所需的傳感器是十分迫切的任務(wù)。汽車(chē)傳感器對(duì)整車(chē)廠而言，是二級(jí)配套產(chǎn)品，必須以系統(tǒng)形式進(jìn)入整車(chē)廠配套。一級(jí)系統(tǒng)配套商的實(shí)力關(guān)系到主機(jī)廠的品牌，所以必須建立系統(tǒng)平臺(tái)，以系統(tǒng)帶動(dòng)傳感器的發(fā)展。未來(lái)的汽車(chē)傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是微型化、多功能化、集成化和智能化。
傳感器產(chǎn)業(yè)將進(jìn)一步向著生產(chǎn)規(guī)?；?、專(zhuān)業(yè)化和自動(dòng)化方向發(fā)展。工業(yè)化大生產(chǎn)的平面工藝技術(shù)將是促進(jìn)傳感器價(jià)格大幅度降低的主要?jiǎng)恿?。?a href="http://www.mqmlro.cn">傳感器制造的后工序一一封裝工藝和測(cè)試標(biāo)定(兩者的費(fèi)用約占產(chǎn)品總成本的50%以上)的自動(dòng)化，將成為關(guān)鍵生產(chǎn)工藝予以突破。
傳感器產(chǎn)業(yè)的企業(yè)結(jié)構(gòu)仍將呈現(xiàn)“大、中、小并舉”，“集團(tuán)化、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)共存”的格局，集團(tuán)化的大公司將越來(lái)越顯示出它的壟斷作用，而專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的中、小企業(yè)因其能適應(yīng)市場(chǎng)小批量產(chǎn)品的需求，仍有其生存、發(fā)展的空間和機(jī)遇。
近年來(lái)從半導(dǎo)體集成電路技術(shù)發(fā)展而來(lái)的微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)日漸成熟，利用這一技術(shù)可以制作各種能敏感和檢測(cè)力學(xué)量、磁學(xué)量、熱學(xué)量、化學(xué)量和生物量的微型傳感器，這些傳感器的體積和能耗小，可實(shí)現(xiàn)許多全新的功能，便于大批量和高精度生產(chǎn)，單件成本低，易構(gòu)成大規(guī)模和多功能陣列，非常適合在汽車(chē)上應(yīng)用。微型傳感器的大規(guī)模應(yīng)用將不僅限于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制和安全氣囊，在未來(lái)5～7年內(nèi)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行管理、廢氣與空氣質(zhì)量控制、ABS、車(chē)輛動(dòng)力的控制、自適應(yīng)導(dǎo)航、車(chē)輛行駛安全系統(tǒng)在內(nèi)的應(yīng)用，將為MEMS技術(shù)提供廣闊的市場(chǎng)。
自20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車(chē)儀表行業(yè)引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)及與之相配套的傳感器生產(chǎn)技術(shù)，基本滿(mǎn)足了國(guó)內(nèi)小批量、低水平車(chē)型的配套需求。由于起步較晚，還沒(méi)有形成系列化、配套化，尚未形成獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)，仍然依附于汽車(chē)儀表企業(yè)。
眾多轎車(chē)、輕型車(chē)及部分載貨車(chē)中采用新的電子產(chǎn)品，需要大批量、高水平的汽車(chē)傳感器，但國(guó)內(nèi)現(xiàn)有最高水平的汽車(chē)傳感器產(chǎn)品比國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品落后10多年，每年要進(jìn)口50萬(wàn)套以上的高性能汽車(chē)傳感器。例如壓力傳感器。
壓力傳感器主要用于檢測(cè)氣缸負(fù)壓、大氣壓、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的升壓比、氣缸內(nèi)壓、油壓等。吸氣負(fù)壓式傳感器主要用于吸氣壓、負(fù)壓、油壓檢測(cè)。汽車(chē)用壓力傳感器應(yīng)用較多的有電容式、壓阻式、差動(dòng)變壓器式(LVDT)、表面彈性波式(SAW)。
電容式壓力傳感器主要用于檢測(cè)負(fù)壓、液壓、氣壓，測(cè)量范圍20~100kPa，具有輸入能量高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)；壓阻式壓力傳感器受溫度影響較大，需要另設(shè)溫度補(bǔ)償電路，但適應(yīng)于大量生產(chǎn)；LVDT式壓力傳感器有較大的輸出，易于數(shù)字輸出，但抗干擾性差；SAW式壓力傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨率高、數(shù)字輸出等特點(diǎn)，用于汽車(chē)吸氣閥壓力檢測(cè)，能在高溫下穩(wěn)定地工作，是一種較為理想的傳感器。
許多傳感器廠家為了增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，采用與國(guó)外同行業(yè)進(jìn)行合資經(jīng)營(yíng)的方式，消化吸收國(guó)外先進(jìn)的傳感器技術(shù)，使產(chǎn)品升級(jí)換代，從而逐步發(fā)展壯大，有的已成為幾大“電噴”系統(tǒng)廠家的下游供應(yīng)商。但絕大多數(shù)企業(yè)還只是配套生產(chǎn)其它車(chē)用傳感器，處于利潤(rùn)少、產(chǎn)品單一、產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平低下的狀況。
伴隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)量的迅速增長(zhǎng)，今后幾年國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)對(duì)傳感器及其配套變速器和儀表的需求亦將大大增加，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)傳感器國(guó)產(chǎn)化勢(shì)在必行。為適應(yīng)這一形勢(shì)，應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)新型壓力、溫度、流量、位移等傳感器，盡快為汽車(chē)工業(yè)解決電噴系統(tǒng)、空調(diào)排污系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)所需的傳感器是十分迫切的任務(wù)。汽車(chē)傳感器對(duì)整車(chē)廠而言，是二級(jí)配套產(chǎn)品，必須以系統(tǒng)形式進(jìn)入整車(chē)廠配套。一級(jí)系統(tǒng)配套商的實(shí)力關(guān)系到主機(jī)廠的品牌，所以必須建立系統(tǒng)平臺(tái)，以系統(tǒng)帶動(dòng)傳感器的發(fā)展。未來(lái)的汽車(chē)傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是微型化、多功能化、集成化和智能化。
傳感器產(chǎn)業(yè)將進(jìn)一步向著生產(chǎn)規(guī)?；?、專(zhuān)業(yè)化和自動(dòng)化方向發(fā)展。工業(yè)化大生產(chǎn)的平面工藝技術(shù)將是促進(jìn)傳感器價(jià)格大幅度降低的主要?jiǎng)恿?。?a href="http://www.mqmlro.cn">傳感器制造的后工序一一封裝工藝和測(cè)試標(biāo)定(兩者的費(fèi)用約占產(chǎn)品總成本的50%以上)的自動(dòng)化，將成為關(guān)鍵生產(chǎn)工藝予以突破。
傳感器產(chǎn)業(yè)的企業(yè)結(jié)構(gòu)仍將呈現(xiàn)“大、中、小并舉”，“集團(tuán)化、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)共存”的格局，集團(tuán)化的大公司將越來(lái)越顯示出它的壟斷作用，而專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的中、小企業(yè)因其能適應(yīng)市場(chǎng)小批量產(chǎn)品的需求，仍有其生存、發(fā)展的空間和機(jī)遇。
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