加速度传感器在高铁中的作用

加速度传感器负责对动车组的失稳、车厢舒适度和走行部件健康状态进行检测，广泛应用于轨道交通系统。

“要保证动车组高速平稳行驶，首先要由加速度传感器对来自X（轴）、Y（径）和Z（垂）向的应力进行实时监测，并将电信号传输给列车指挥系统。加速度敏感器件负责完成电信号的传输，是高端加速度传感器中的核心部件。

加速度敏感器件属高端芯片，多采用MEMS工艺制造。

MEMS是一门综合学科，涵盖微尺度下的力、电、光、磁、声、原子、表面等物理学的各分支，乃至化学、生物、医学和仪器等各领域，学科交叉很强，研究难度很大。

“MEMS工艺则是在传统的半导体工艺和材料基础上，利用平面硅加工工艺、体硅加工工艺等微纳米技术，在硅片上制造微型机械敏感器件，并将其与对应电路集成为一个整体的技术。相比传统的厘米级机械器件，MEMS器件尺寸非常微小，长度从1毫米到1微米。

硅是MEMS的主要材料，其电气性能优良，硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度与铝类似，热传导率接近钼和钨。“一块几微米的MEMS传感器芯片，要集成七八种机械配件。

为保障高铁的故障率仅允许的百万分之一，高可靠性的敏感元器件，是加速度传感器集成商的必然选择。目前较先进的敏感器件为三轴，标准为零点偏置±50mg甚至更小、零点温度误差±1mg/℃、灵敏度温度误差±100ppm/℃、噪声低至30μg/√Hz，且使用寿命较长。

高铁产业需要大量传感器，一列8编组动车组需要上千传感器，实时采集与监测车辆状态数据。

到2020年，中国高铁里程将新增5000公里，达3万公里，而且还将提升智能化水平。“这意味着对加速度、角度和温度等传感器的巨大需求。

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