一、車載傳感器的分類
光學攝像頭、毫米波雷達、超聲波傳感器和激光雷達(Light detection and ranging, LiDAR)。
不同類型的車載傳感器的位置及各自功能如下圖所示,其中車載激光雷達能夠?qū)τ诮?、中、遠距離場景均能構建。
下面將簡要介紹這幾種主要傳感器的原理,以及它們的優(yōu)勢和劣勢。1)光學攝像頭:該方案是一種被動式的探測,即環(huán)境光照射到物體表面反射,并被接收系統(tǒng)接收后,數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用圖像識別算法進行處理,最終獲取周圍環(huán)境和車輛的信息。光學攝像頭傳感器具有較好的空間分辨率、能夠獲取具體的物體形狀與顏色信息的優(yōu)勢。但是該傳感方式依賴外部光線,受環(huán)境光影響大;除此之外,該方案依賴深度學習算法,數(shù)據(jù)處理量大,欠缺對行人識別的穩(wěn)定性。2)毫米波雷達:該方案采用波長為1~10 mm,即頻率為30~300GHz的毫米波作為探測媒介,通過接收并分析被物體表面反射的毫米波來實現(xiàn)探測的功能,能夠同時實現(xiàn)測距和測速功能,有效距離達到了200 m。該技術較為成熟,具有價格相對低廉,性價比較高的優(yōu)勢。但是該方案使用的毫米波的波束較寬且波長較長,導致其識別精度較弱,無法辨別物體的細節(jié),需要對復雜的返回信號進行處理;毫米波雷達對非金屬的物體檢測靈敏度遠遠低于金屬物體,導致其在人車混合的復雜場景下對行人的探測效果不理想。3)超聲波傳感器:該方案采用超聲波進行測距,利用發(fā)射和接收信號的時間差來獲取周圍物體的位置信息。主要用于變道輔助與自動倒車等場景。超聲波探測具有受環(huán)境干擾小、成本低廉與體積小等優(yōu)點,主要用于短距離探測領域。但是由于聲波傳播的速度較慢,因此不能對中遠距的物體進行測量。4)激光雷達:該方案通過發(fā)射并接收被物體表面反射的激光,實現(xiàn)對物體的探測。激光雷達同時具有探測距離遠、分辨率高、受環(huán)境光影響小以及抗電磁干擾等優(yōu)點;除此之外,該方案與光學攝像頭相比,無需復雜的深度學習算法。但是該方案在如風沙和雨雪等惡劣條件下使用效果不理想,且價格較為昂貴。總體來看,和其他幾種傳感器相比,激光雷達在探測距離、分辨率、受到環(huán)境光和電磁干擾影響等方面均具有優(yōu)勢,在車載傳感器領域得到了越來越多的關注和應用,尤其近年來上市的國產(chǎn)新能源汽車基本裝備有激光雷達,用于識別汽車周圍的環(huán)境信息。激光雷達是以激光為媒介進行探測的。如下圖所示,激光雷達由發(fā)射系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)構成。
激光雷達和雷達探測原理相似,區(qū)別在于它使用的探測媒介是激光而不是微波,由于激光具有發(fā)散角小的優(yōu)點,所以激光雷達具有更高的角度分辨率。激光雷達的原理為:發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出的激光被物體表面反射后,在接收端被被接收系統(tǒng)接收。在被數(shù)據(jù)處理模塊處理后,得到精確的物體位置信息。根據(jù)探測原理的差異,將激光雷達分為兩類:非相干探測激光雷達和相干探測激光雷達。下面將具體介紹這兩種探測方式的原理和代表方案。基于非相干探測原理的激光雷達主要為ToF激光雷達,該方案光源一般為波長905 nm或者940 nm的脈沖光。如下圖所示:
FMCW激光雷達作為下一代有望被車輛裝載的傳感器,與ToF激光雷達相比有以下幾點優(yōu)勢:第一,F(xiàn)MCW激光雷達的光源為頻率連續(xù)且周期性變化的激光,采用光外差相干探測的方式進行探測。其中本振光對探測光有放大作用,相對于ToF激光雷達,F(xiàn)MCW激光雷達對光源發(fā)光功率的要求更小;連續(xù)波的工作方式和脈沖的工作方式相比,具有較小的平均功率。此外,F(xiàn)MCW激光雷達具有更高的靈敏度與分辨率。第二,ToF激光雷達大多采用波長為905nm或者940nm的高能量脈沖激光器作為光源,如下圖(a)所示,F(xiàn)MCW激光雷達光源采用波長為1550nm的激光對人眼更加安全,這使得FMCW激光雷達光源的發(fā)射功率和探測距離不會受到安全方面的太多限制。與此同時,如圖(b)所示,波長為1550 nm的激光遠離可見光譜,不易受到環(huán)境光的影響。除此之外,波長為1550 nm的激光在空氣中穿透能力強,在空氣中不容易被散射或者吸收。
傳感器芯片封裝清洗介紹
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水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。
污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣,通電后發(fā)生電化學遷移,形成樹枝狀結構體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點、灰塵、塵埃等,這些污染物會導致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。
這么多污染物,到底哪些才是最備受關注的呢?助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導,從產(chǎn)品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大,嚴重者導致開路失效,因此焊后必須進行嚴格的清洗,才能保障電路板的質(zhì)量。
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