陶瓷传感器在汽车中的应用

摘要：在新的信息时代之中，信息处理技术取得了极大的进展，传感器在汽车各领域中的应用也愈加广泛，作为其中重要分支之一的陶瓷传感器也发挥着重要作用。本文将就陶瓷传感的基本概念进行讲解，以及对其在汽车中的应用状况和发展趋势进行介绍。

关键词：陶瓷传感器 汽车应用

中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）05-0309-01

一、陶瓷传感器基本概念

传感器是汽车电子控制系统的信息源，也是关键部分之一，更是目前汽车高新科技领域研究的核心内容。传感器对汽车的自动化控制具有重要影响。而当前汽车行业的迅猛发展也成为工业发展的重要组成部分之一，汽车的各种零件应用都显得尤为重要，因此，传感器是目前国内外研究的共同重点。近年来，汽车消费平民化的趋势也愈加明显，以往只是安装在豪华车型上的先进传感器，现在也纷纷落户中低档车，陶瓷传感器便是其中之一。陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺生产，完成必要的准备过后，将元件放在高温之中进行烧结。

二、陶瓷传感器的材料优势

材料对于传感器的发展研究等方面具有重要的影响，陶瓷传感器具有其独有的材料优势，是其他材料所无法比拟的，我们必须要给予其足够的重视。

1.陶瓷传感器在原始材料中相对而言比较便宜，容易在日常生活中得到，而与此同时，其所需要的工艺设备的价格又比较低，能够有效缩减加工成本，提高生产效率，将其在汽车应用中的效果更好的发挥出来。[1]

2.其生产环境较普遍，除了极少数个别例子之外，其生产过程大多在大气环境之中完成。不要特定的环境意味着不需要准备特殊的生产工具或者生产环境，生产的成本降低的同时，生产效果也大为提高。

3.陶瓷的工艺既能适用于小批量的生产，也能大规模生产。这样的特性也就决定了陶瓷生产数量的灵活性，这种灵活性对于陶瓷生产商和陶瓷消费者都具有巨大的意义。

4.陶瓷工艺制备出的复合材料能够产生新的效应，形成具有不同特色的功能相，同时适合于传感器的生产。

三、陶瓷传感器存在的不足

尽管陶瓷传感器在材料的选择是存在着一定的优势的，但同时我们也必须看到其发展过程中存在的不足，只有清醒的认识到其中的不足才有利于陶瓷传感器的不断改进和发展，其存在的缺点有材料易老化、选择性较差，测量范围小的特点，会其在汽车中的应用也会造成一定程度的困扰。[2]

四、陶瓷传感器的应用

1.指导安全驾驶。基于压阻效应的超声波传感器尤其是适用于加长型装载汽车、载重大货车等车型，超声波传感器具有水平方向宽，而垂直方向受到限制，原理上利用压电陶瓷在电能与机械能之间进行相互的转换，也就是在压电陶瓷上加诸于电信号，使得机械振动而发射出超声波，当超声波在空气传播的过程中碰到阻碍物被弹回来后便会作用于陶瓷，伴随着输入电信号的过程，通过数据的计算的出香型的结论，对于危险的距离及时报警，可准确无误的预告危险事件的发生，降低车祸发生的频率，促进汽车的安全行驶。[3]

2.检测温度。一般说来，检测一辆汽车的温度需要十余只陶瓷传感器。发动机系统需要连续精确地测量各种温度，以便于根据温度变化修正或补偿燃油喷射量，获得最佳空燃化。[4]因此，我们需要在陶瓷传感器的应用之中注意检测汽车温度的变化。

3.检测湿度。湿度陶瓷的特点是测量湿度的范围宽，生产工艺不会很，能够广泛应用于汽车部件，如可以进行车窗玻璃的防霜等。湿度传感器的内部装有烧结体，利用烧结体表面对水分子的吸附程度来测试湿度。当烧结体吸附了水分子时，其电阻值会发生变化，从而在其过程中检测出湿度的变化。

4.检测尾气。利用陶瓷的材料，研制出用于汽车尾气监测的氧传感器，通过测定尾气排放的状况，除了能够达到节省燃油的目的外，还能够减少一氧化碳等有害气体的排放。陶瓷传感器因为灵敏度高，在汽车的实际应用中采用这种方式进行检测，对于薄膜和厚膜型氧传感器的研发及在汽车中的应用于开发应该得到充分思维重视。

5.检测汽缸工作状态。基于压阻效应的陶瓷可以监测汽缸的状态。压电陶瓷传感器由压电陶瓷振子、金属片、金属外壳等部件构成。压电振子产生的电荷与放电机汽缸所发生的振动是成正比的，电控单元可以根据这一电压的大小判断爆震强度，及时修正，使得发动机尽量在效率最高的点火时刻工作，实现无爆震的工作状态，以保证发动机实现高效运转。

五、陶瓷传感器与扩散硅传感器的比较

1.陶瓷传感器是干式传感器，过程压力直接作用于陶瓷膜片上，而基板电极和膜片电极则可以检测出与压力相关的电容变化，测量的具体范围取决于陶瓷膜片的厚度。高纯度的陶瓷，具有相当强的抗化学腐蚀能力。

2.扩散硅传感器：能够利用半导体的压阻效应，在单晶硅片的特定晶向上，用光刻、扩散等半导体工艺制作敏感膜片，当外力发生改变时，产生微应变，电阻率发生变化，使得电阻发生变化，经过计算机的各种精确的处理手段和生产工艺，生产出来的传感器。

六、未来发展趋势

传感器在汽车中的应用应该符合时展的必然趋势，那么，什么才是未来传感器的发展趋势？我认为，陶瓷传感器绝对是发展趋势之一。陶瓷作为一种公认的高弹性、抗压力强的材料，应该在汽车应用的传感器中占有一席之地，并且占据越来越重要的地位。在国内外的汽车产业发展过程中，质优价廉的陶瓷传感器越来越得到广泛的应用，甚至有席卷整个市场的趋势。

但是同时，目前中国的传感器市场生产企业之间的生产规模和能力差距很大，竞争水平参差不齐，在市场竞争强烈的情况下，商家更为注意价格战，产品质量也有所下降，这一问题必须得到足够程度的重视，在当前的市场竞争环境下，如何生产出更为质优价廉的产品，合理地参与市场竞争，将成为陶瓷传感器行业在汽车中被更广泛的应用所需解决的前提，这将是我们行业今后相当长一段时间的目标。

所以，在随着信息处理技术的不断发展，汽车传感器市场的需求稳步增长的状况下，加大科研投入力度，无论是国家还是企业，都应该重视陶瓷传感器的发展与研究，大家共同期待着陶瓷传感器成为车用传感器主流的日子的早日到来。

参考文献：

[1]陶海青.汽车传感器技术与应用趋势[J].中国电子商情（基础电子），2009（06）.

[2]刘仁鑫，王万章.压电材料在汽车技术中的应用[J].拖拉机与农用运输车，2007（05）.

[3]郭冉，王太宏.汽车传感器的发展及应用分析[J].中国科技信息，2010（01）.

[4]王爱传，马清芝，李德永.汽车传感器使用要求与发展趋势[J].农业装备与车辆工程，2010（02）.