墻體聽(tīng)診儀光傳感器的技術(shù)進(jìn)步及其在車(chē)身電子中的應(yīng)用廈門(mén)大

Vishay公司三十年前，提高對(duì)墻體空鼓檢測(cè)判斷的準(zhǔn)確性。具體操作時(shí)，第一個(gè)硫化鎘光電阻在客車(chē)上得到了應(yīng)用，只需把一個(gè)聽(tīng)診器大小的聲學(xué)檢測(cè)頭貼在待測(cè)墻體表面，用于通過(guò)檢測(cè)環(huán)境光自動(dòng)打開(kāi)及關(guān)閉車(chē)大燈。當(dāng)今，儀器液晶顯示屏馬上以數(shù)字顯示此處墻體的粘結(jié)程度并會(huì)在有空鼓處輸出報(bào)警。 ，用于檢測(cè)光線的主流技術(shù)已變成硅光電二極管和光電晶體管，從而使車(chē)身電子應(yīng)用得到了極大擴(kuò)展。

　　在大多數(shù)情況下，汽車(chē)應(yīng)用中采用光電二極管，因?yàn)樵?40°C～85°C的典型車(chē)身電子溫度范圍內(nèi)，這些器件的光電流及波長(zhǎng)敏感度呈線性。與光電二極管相比，光電晶體管的直流電流增益及暗電流具有更高的溫度依賴(lài)性。光電晶體管與光電二極管相比的優(yōu)勢(shì)是，光線量相同時(shí)，前者的輸出電流遠(yuǎn)高于后者，從而可能無(wú)需進(jìn)行放大。

　　雨水檢測(cè)

　　安裝在擋風(fēng)玻璃上并成為后視鏡裝置一分的Valeo雨水傳感器，該傳感器由紅外線發(fā)射二極管與光電二極管組成，光電二極管用于檢測(cè)玻璃反射的已發(fā)射光線量。紅外線通過(guò)該傳感器裝置以精確角度發(fā)射出去，在擋風(fēng)玻璃內(nèi)進(jìn)行反射，然后返回到光電二極管。當(dāng)天開(kāi)始下雨時(shí)，雨滴落在擋風(fēng)玻璃上，一些光線將發(fā)生折射，從而使反射回光電二極管的光線量減少。當(dāng)降雨量增加時(shí)，反射回檢測(cè)器表面的光線量將減少。

　　最終，輸出電流會(huì)降到定義的閾值以下，該傳感器會(huì)指示“下雨”。通過(guò)這種到微控制器的輸入，該傳感器會(huì)打開(kāi)刮水器，并調(diào)整刮水器的速度。

　　環(huán)境光檢測(cè)

　　在車(chē)身電子應(yīng)用中，環(huán)境光傳感器用于調(diào)節(jié)儀表盤(pán)的背光強(qiáng)度，以及導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS)、溫度控制及DVD屏幕中的LCD背光強(qiáng)度。這對(duì)于像BMW的iDrive及Prius的Multi-Info等顯示屏而言尤其重要。例如，當(dāng)日光變得昏暗并且漆黑一片時(shí)，儀表盤(pán)背光將進(jìn)行不同程度地調(diào)節(jié)，以達(dá)到最佳可見(jiàn)度，并降低可能對(duì)駕駛者造成的強(qiáng)光。使用這些傳感器可消除在白天打開(kāi)車(chē)大燈時(shí)煩人的顯示屏自動(dòng)亮度調(diào)節(jié)等程序，環(huán)境光傳感器的關(guān)鍵功能是利用380nm～780nm的敏感度可見(jiàn)波長(zhǎng)，復(fù)制了人眼的敏感度。

　　溫度控制

　　通過(guò)確定日光的角度并連同熱敏電阻調(diào)整風(fēng)扇速度和溫度，光電二極管在溫度控制中發(fā)揮了重要作用。確定日光的角度是光電二極管上的照明功能，在光電二極管中，峰值照明可轉(zhuǎn)變成處于點(diǎn)的日光。具有集成NTC熱敏電阻的光電二極管最適合這種類(lèi)型的應(yīng)用。

　　隧道檢測(cè)

　　隧道檢測(cè)需要兩個(gè)傳感器的輸入。第一個(gè)傳感器具有“向上看”的較寬視野，以及相對(duì)較長(zhǎng)的平均移動(dòng)時(shí)間段，長(zhǎng)時(shí)間段可防止車(chē)燈打開(kāi)和關(guān)閉。第二個(gè)傳感器具有“向前看”的較窄視野，以及相對(duì)較短的平均移動(dòng)時(shí)間段。這可使隧道傳感器對(duì)突然的日光變化做出快速反應(yīng)，并打開(kāi)車(chē)大燈，以及在進(jìn)入隧道時(shí)可調(diào)節(jié)顯示屏的背光亮度。前向傳感器消除了在進(jìn)入橋下或遮天蔽日的大樹(shù)下時(shí)打開(kāi)及關(guān)閉車(chē)燈。在這些情況下，該傳感器仍將“看到”前方的光線。

　　當(dāng)進(jìn)入隧道時(shí)，隧道傳感器信號(hào)將下降，而寬視野傳感器的信號(hào)將仍保持高強(qiáng)度；車(chē)大燈將打開(kāi)。當(dāng)出了隧道時(shí)，隧道傳感器信號(hào)將加強(qiáng)，而寬視野傳感器信號(hào)將下降；車(chē)大燈將關(guān)閉。憑借不同的平均移動(dòng)時(shí)間段，控制器可做出明確的區(qū)別。

　　結(jié)論

　　光傳感器，尤其是光電二極管和光電晶體管，在車(chē)身電子應(yīng)用中的使用增加了消費(fèi)者所需的安全性和便捷性。這些功能當(dāng)前可能僅應(yīng)用于高端汽車(chē)中，但如同汽車(chē)應(yīng)用的一般情況，這些功能很快將應(yīng)用于各個(gè)價(jià)位的汽車(chē)。