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汽车引擎传感器:秩序 紊乱=和谐

发明科技控中国仪表网2009年01月05日 11:23人气:538

经过长时间的研究,他们坚信他们已发明了一种能适应陶瓷引擎高温的传感器。他们发现自己所寻找的是一种名字听起来很不同寻常的物质———锑化铟。  

芝加哥大学的胡静师和托马斯 罗森鲍姆认为:他们俩发明了一种这样的耐高温传感器。根据他们发表在《自然材料》杂志上的文章说,他们一直在试验通过加入多种非金属材料以使这些传感器最终的性能能像金属传感器那样好。经过长时间的研究,他们坚信他们已发明了一种能适应陶瓷引擎高温的传感器。 

使运动传感器适应引擎极端高温的方法,用金属材料制作汽车引擎的缺点就是由于金属的特性,它们的温度会变得很高。而金属在摄氏700度时强度就开始逐渐降低,因此引擎的设计必须考虑到降温以阻止金属因高温而崩坏。 

这样做有两个方面的缺点。第一,浪费能源;第二,制造商们被迫花费大量的财力和精力去开发更为先进的制冷系统。 

解决这个问题的方法之一就是使用陶瓷而非金属材料制作引擎。陶瓷引擎能够承受摄氏3000度而不崩坏。这样的引擎无需任何制冷系统。可惜的是,那些用来监控引擎性能的传感器同样也不能耐受高温。而性能得不到监控的引擎就不能得到控制。这么看来,一款耐高温传感器似乎大有用武之地。
 
如今的引擎传感器已远远不是早些年的那些钢索速度计和里程计所能相提并论的了。现在,它们记录下引擎飞轮的转动,飞轮负责接收活塞的能量并经由离合器传送给车轮;然后这些传感器将感应数据传送到位于仪表盘的转速计,而在经过适当地将传动箱的影响纳入重新计算的范围后,重新计算过的感应数据也被传入速度计,这样司机就可以很方便明了地看到这两项数据。与此同时,引擎管理系统通过接收这些数据以调整引擎以最佳状态运行。 

感应过程通过磁感应调速轮边缘的一个点来实现。由磁阻材料制成的传感器正处于调速轮边缘的壳室里。在磁阻材料中,电子流的发生的强度随感应到的磁场强度变化而变化。当飞轮转速增大或者降低时,同样的磁标记点经过传感器的频率也随之变化。相应产生的电流波动也反映了引擎的运转情况。 
磁化陶瓷引擎的飞轮不存在任何问题。许多材料都能在高温状态下保持其磁性。然而,传感器在那样的高温下却会丧失其阻磁性,这是因为组成它们的材料在高温下会发生原子层面的排列紊乱。
 
在稳定的系统中,电子排列整齐一致。这就是为什么在相对低温条件下适合创造阻磁环境。在高温条件下,原子受激,从而会干扰电子流进而破坏磁响应。胡博士和罗森鲍姆博士发现的就是一种即使处于原子紊乱状态也不影响电子流的材料。 

他们之前的研究专注于硒化银以及碲化银化合物,这两种化合物在自然界中都对磁性有惰性。他们发现多加入少量的银能使得这些化合物更具有阻磁性。在某些情况下这些多余的银在扰乱材料本身的同时,会提供给电子一条高传导性的通道来流动。可惜这只能存在与低温环境下。仅仅是在略高与室温的温度条件下,这个效果都会消失。 

经过更进一步的研究,他们发现自己所寻找的是一种名字听起来很不同寻常的物质———锑化铟。他们先将这种物质的晶体粉碎成小体积碎片,当把这些碎片再组合在一起时,他们发现,这些碎片的边缘会形成能使电子流动的通道,从而使得这种材料具备硒化银和碲化银那样的阻磁性,只不过这种阻磁性是在高温条件而不是低温条件下实现的。在阻磁物质的世界里,似乎取悦这些传感器的方式就是小小地扰乱一下它们的秩序。

 

                                                                                        
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