增强汽车安全性能：低冲击/振动灵敏度陀螺仪传感器

时间： 2016-08-07 来源：世强

技术问答

陀螺仪传感器是电子稳定控制系统中不可缺少的传感器之一。与普通的民用传感部件相比，用于车载的传感部件会有一些特殊要求。因为涉及安全，所以高可靠性是车载传感部件的必备条件；在制动组件等高温条件下的耐久性、受振动或撞击时不会产生异常输出亦是十分重要的条件。

汽车电子稳定控制系统通过将汽车驾驶人员的转向装置、油门和刹车等车辆控制操作与陀螺仪传感器及加速度计等测试得出的车辆姿势状态信息进行比较，检测出车辆横滑，从而调节刹车和发动机扭矩，以确保稳定行驶。

EPSON的XV-9000系列陀螺仪传感器是专门针对汽车主动安全体系的电子稳定控制系统，以及被动安全体系的侧翻保护装置而设计的产品。但是这两种安全体系的检测轴方向并不相同：前者检测横摆（Yaw）方向，即车辆的水平左右方向；后者检测滚转（Roll）方向，即车辆的垂直左右方向。本文将带来分别适用于这两种体系的角速度检测轴和检测范围的产品。

汽车的横摆角速度与滚转角速度

图1：汽车的横摆角速度与滚转角速度

XV-9000系列具有以下5种特征：
1）具低冲击灵敏度和低振动灵敏度特性；
2）能在高温环境下工作，适用于制动组件；
3）具有故障诊断功能，确保高可靠性；
4）采用双T型构造，具小型、低噪声及高稳定特性；
5）采用J形引线实现优越的焊接可靠性。

XV-9000系列陀螺仪传感器

图2：XV-9000系列陀螺仪传感器
（左下：CD封装、右上：LV封装、左上：LP封装）

图3：XV-9000系列的规格概要

如下为XV-9000系列的工作原理与过程：传感器接通电源后，驱动臂因逆压电效应而开始振动。在驱动臂振动的状态下，施加平行于纸面的转力转动后，驱动臂上产生垂直于驱动振动的地球偏转力。检测臂应所产生的地球偏转力而发生弯曲振荡。各检测臂的弯曲振荡因压电效应而产生电荷。传感器元件由此输出与角速度相应的电气信号。上下检测臂所产生的电气信号经差分放大后，与角速度相应的电气信号被增幅为2倍。

振动结构陀螺仪产品大多利用压电效应。压电效应是石英的性质之一，在施加压力后产生与压力成正比的电荷的现象就称为压电效应，而EPSON则选用了单结晶、物质稳定的石英做为原材料。让我们来看看传感器受外力做直线运动时传感器的动作：假设在驱动臂振动的状态下，从侧面施加外力，检测臂则在受力之后产生同相位的弯曲振荡。各检测臂因压电效应而产生与加速度相应的振幅，以及与弯曲方向同相位的电气信号。但由于差分放大的是上下检测臂所产生的同相位电气信号，所以受侧面外力而产生的电气信号并不被输出而是被取消。这就是即便受外力产生加速度也不会出现异常输出的原理。

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用户18396822 Lv8 2018-09-12

厉害了
大飞哥 Lv8. 研究员 2018-01-05

学习参考

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