




摩托车用霍尔效应转速传感器的研究与开发
传统的摩托车曲轴转速传感器一般使用磁电式传感器。磁电式转速传感器结构简单、成本低,但存在下述缺点:一是其输出信号的幅值随转速的变化而变化。若车速过慢,其输出信号低于1V,电控单元就无法检测。若车速过快,其输出信号电压值过高,会出现次脉冲,检测结果与真实转速不符;二是抗电磁波干扰能力差。霍尔效应式转速传感器则能克服上述的缺点。目前应用较为广泛的压力传感器有:扩散硅压阻式压力传感器、陶瓷压阻压力传感器、溅射薄膜压力传感器、电容压力传感器、耐高温特性的蓝宝石压力传感器。

摩托车发动机工作环境较为恶劣,震动大,油污多,而霍尔传感器具有无触点、长寿命、高可靠性、无火花、无自激振荡、温度性能好、抗污染能力强、构造简单、坚固、体积小、耐冲击等诸多优点,这些特点决定了摩托车上使用霍尔效应式传感器是个很好的选择。对霍尔转速传感器磁路的设计进行了研究,确定了适合于摩托车具体应用环境的信号发生方案,选择了合适的霍尔芯片,通过对磁性材料的分析比较确定了性价比高的材料;用有限元分析软件FEMM对磁路进行模拟,从原理上论证了方案的可行性。表压压力传感器和变送器由双膜片构成:钛合金测量膜片和钛合金接收膜片。
磁电阻/超导复合式磁传感器原理
磁电阻/超导复合式磁传感器早由D. Robbes等人提出,该类传感器主要由磁电阻传感器和超导磁场放大器构成。其中超导磁场放大器是一个由超导薄膜构成的闭合环路。超导环路中有一段宽度狭窄区域。磁电阻传感器位于超导磁场放大器环路狭窄区域上方并由绝缘层分隔。蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成,不会发生滞后、疲劳和蠕变现象。
对于超导磁场放大器而言,其磁场放大倍数主要由放大器的尺寸和狭窄区域宽度决定。增大超导磁场放大器的尺寸,以及减小狭窄区域的宽度,都会显著增加超导磁场放大器的磁场放大倍数。例如,理论计算表明,当超导磁场放大器直径达到25 mm,狭窄区域宽度为2 μm时,磁场放大倍数将达到3500 倍,而相应的磁电阻/超导复合式磁传感器的磁场探测能力将有望达到1 f,甚至更低的磁场。假定电子在隧穿过程中自旋不发生翻转,并且隧穿电流正比于费米面附近电子的态密度。

磁电阻/超导复合式磁传感器的性能不仅取决于超导磁场放大器的磁场放大能力,同时也取决于磁电阻传感器的灵敏度、噪声等特性。目前在磁电阻传感器领域性能为优异、同时有应用价值及潜力的当属GMR和TMR磁传感器。下面将分别对GMR/超导复合式磁传感器的发展及本课题组在TMR/超导复合式磁传感器制备、测试方面开展的工作进行介绍。除了也包括一个局部温度传感器外,远程温度传感器还具有一路或多路输入以便监测远程二极管温度--它们常被置于高度集成的数字IC(例如,处理器或现场可编程门阵列【FPGA】)中。
传感器的作用(二)
4、压力传感器
作用:压力传感器主要以力学信号为媒介,把流量等参数与电信号联系起来,可测量发动机的进气压力、气缸压力、大气压、油压等,常用压力传感器可分为电容式、半导体压阻式、差动变压器式和表面弹性波式。
电容式多检测负压、液压、气压,可测 20~100kPa 的压力,动态响应快速敏捷,能抵御恶劣工作条件;压阻式需要另设温度补偿电路,它常用于工业生产;相对于差动变压器式不稳定的数字输出,表面弹性波式表现异,它小巧节能、灵敏可靠,受温度影响小。

5、气体浓度传感器
作用:被用来检测各种气体浓度。比如氧传感器,多在发动机排气管中,用来评价空燃比。目前应用的有氧化锆式和氧化钛式。氧化锆式更受欢迎,它能在一定温度下将元件极板内两侧氧浓度差化为浓差电动势,成本低廉,而且测试结果受环境影响很小。
6、温度传感器
作用:温度传感器主要用于检测动力系统和车内的温度,它使用了不同种类的电阻器:线绕式、热敏式、热偶式。线绕电阻式和热偶电阻式精度比较高,但线绕电阻式响应不及时,热偶电阻式不能单独使用必须搭配放大器和冷端处理,而热敏电阻式虽灵敏但线性差,使用温度有限,因此三种传感器各有优劣。Maxim广泛的硅温度传感器IC支持***、工业、数据中心及移动等各种应用。
7、爆燃传感器
作用:它被安装在发动机机体上,可检测气缸压力、振动和燃烧噪声,判断发动机的爆燃程度,再通过调整点火来排除隐患。爆燃传感器常用磁致伸缩式。