塑料光纖在汽車(chē)上的應(yīng)用

1、塑料光纖在汽車(chē)上的應(yīng)用 2008年11月11日提要PMMA塑料光纖PMMA塑料光纖PMMA塑料光纖的應(yīng)用PMMA塑料光纖在汽車(chē)上的應(yīng)用 是由以高折射率的聚合物材料制作的纖芯和以低折射率的聚 合物材料制作的皮層所構(gòu)成的光導(dǎo)纖維 作為塑料光纖的聚合物纖芯材料主要有PMMA，PS，PC等 最成熟和廣泛商業(yè)化應(yīng)用（局域網(wǎng)、光纖到戶、照明等）和在汽車(chē)、軍事上應(yīng)用的，主要是低損耗PMMA塑料光纖塑料光纖（POF）Plastics Optic Fiber塑料光纖與其它傳輸介質(zhì)比較PMMA塑料光纖的衰減和帶寬衰減：目前PMMA POF在650nm的損耗小于200 db/km. 而且，在1300nm波長(zhǎng)和150

2、0nm波長(zhǎng)的損耗極限已和傳統(tǒng)的石英光纖相當(dāng)帶寬：傳輸帶寬最高可達(dá)10GHz.km，傳輸速率最高可達(dá)10Gbps。而銅芯雙絞線帶寬只有幾百M(fèi)Hz .km，傳輸速率最大為1Gbps塑料光纖的應(yīng)用范圍光纖到戶FTTH，光纖到桌FFTD等局域網(wǎng)（1GBps）辦公自動(dòng)化家庭智能化，符合1394標(biāo)準(zhǔn)飛機(jī)（10/100MBps）汽車(chē)工業(yè)控制總線照明和裝飾傳感器光纖跳線軍事應(yīng)用塑料光纖在汽車(chē)中的應(yīng)用光纖多路數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。塑料光纖可用于車(chē)載通信、視聽(tīng)系統(tǒng)。車(chē)載機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，將微型計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備、移動(dòng)電話、傳真等外設(shè)納入機(jī)車(chē)整體設(shè)計(jì)中。旅客還可通過(guò)塑料光纖網(wǎng)絡(luò)在座位上享受音樂(lè)、電影、視頻

3、游戲、購(gòu)物、Internet等服務(wù)。光纖傳感器光纖照明系統(tǒng)塑料光纖在汽車(chē)上應(yīng)用的動(dòng)力和理由汽車(chē)自動(dòng)化電子化程度越來(lái)越高，設(shè)備間連接電子線路的電纜越來(lái)越多、越來(lái)越粗且復(fù)雜，布線更為困難和費(fèi)用更高。為降低汽車(chē)重量和體積和提高設(shè)計(jì)自由度，汽車(chē)制造商對(duì)光纖多路數(shù)據(jù)鏈路極感興趣。隨著汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)的飛速發(fā)展，信息量的增加，為了提高安全性能，汽車(chē)制造商正在加快采用氣囊與傳感器的步伐，以便在車(chē)內(nèi)處理更多的信息。作為傳播信息的通道，汽車(chē)制造商已正式開(kāi)始采用塑料光纖來(lái)構(gòu)筑車(chē)內(nèi)局域網(wǎng)（LAN）。 現(xiàn)時(shí)全球已有超過(guò)100幾十萬(wàn)臺(tái)汽車(chē)安裝了塑料光纖，這個(gè)趨勢(shì)將持續(xù)上升 塑料光纖的重要特點(diǎn)質(zhì)量輕芯徑大、易連接柔韌性好、使

4、用壽命長(zhǎng)高傳輸速率（數(shù)百M(fèi)數(shù)Gbit/s）支持寬帶應(yīng)用抗電磁干擾、抗振動(dòng)、可靠度高操作、連接容易、維修方便、系統(tǒng)成本低；光纖多路數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)（MOST和IDB1394）MOST（媒體定向系統(tǒng)傳輸）基于PMMA光纖以及紅色LED（650納米）,用于連接汽車(chē)內(nèi)娛樂(lè)系統(tǒng)的光學(xué)數(shù)據(jù)總線標(biāo)準(zhǔn)。比如，它能夠?qū)崿F(xiàn)CD以及DVD播放機(jī)，調(diào)諧器，LCD顯示設(shè)備以及GPS導(dǎo)航系統(tǒng)之間的光學(xué)互連?，F(xiàn)在總線的工作速率是25M，不過(guò)正計(jì)劃上升到50M以及150M。該標(biāo)準(zhǔn)是以德國(guó)汽車(chē)制造商戴姆肋奔馳公司、BMW以及AUDI公司于1998年率先倡導(dǎo)的。德國(guó)寶馬公司(BMW)在2002年3月上市的BMW7系列中鋪設(shè)50米塑料

5、光纖。寶馬公司則新增加了兩種車(chē)內(nèi)LAN。一種是信息系統(tǒng)LAN的“MOST”，另一種是控制系統(tǒng)LAN 的“byteflight”。此次寶馬車(chē)上采用MOST和byteflight，將開(kāi)創(chuàng)MOST與bytefligh走向?qū)嵱没南群?。MOST采用的塑料光纖長(zhǎng)度為7米，bytefligh采用為43米。在歐洲目前至少有有16個(gè)車(chē)型采用了MOST通信系統(tǒng)， 寶馬公司采用塑料光纖的理由至于采用塑料光纖的理由，寶馬公司解釋說(shuō)：“使用目前的電纜時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速度一旦超過(guò)500kbps，就會(huì)產(chǎn)生電磁噪音問(wèn)題。而今后車(chē)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速度的發(fā)展趨勢(shì)將是越來(lái)越高，這一問(wèn)題將更加嚴(yán)重?？紤]到這一情況，從著眼于未來(lái)的角度出發(fā)，采

6、取了導(dǎo)入塑料光纖的措施?！薄Ｔ摴镜南敕ㄊ牵悍凑缤矶家绞褂盟芰瞎饫w，倒不如干脆從現(xiàn)在就開(kāi)始使用。即使從成本方面來(lái)看，使用塑料光纖也比使用電纜合算。比如說(shuō)，由于連接器無(wú)須考慮電磁噪音的消除問(wèn)題，因此價(jià)格相當(dāng)便宜，只有1.2美元。寶馬公司計(jì)劃在“BMW5系列”、“BMW3系列”等普通車(chē)型上也引進(jìn)塑料光纖。2001年寶馬車(chē)在全球的銷(xiāo)售數(shù)量為90萬(wàn)輛左右，如果在全部車(chē)輛上都引進(jìn)像7系列那樣的車(chē)內(nèi)LAN，將需要共計(jì)4.5萬(wàn)千米的塑料光纖。 Byteflight，用于服務(wù)“關(guān)鍵性功能”，德國(guó)BMW公司為了汽車(chē)安全性應(yīng)用如“安全氣囊控制”而開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)總線協(xié)議。類似于MOST，它依賴于650納米的LED

7、以及工作在一個(gè)較低速率（10M）的PMMA光纖。它沒(méi)有采用分離的發(fā)送接受器件，而是采用TRANSCEIVER，通過(guò)一個(gè)星形網(wǎng)絡(luò)提供雙向的通信。該星形網(wǎng)絡(luò)用來(lái)連接傳感器和安全氣囊驅(qū)動(dòng)裝置。如安全氣囊的控制。在基于POF的網(wǎng)絡(luò)中，會(huì)有一個(gè)塑料光纖傳感器專用于觸發(fā)安全氣囊的開(kāi)啟。 到目前為止，大概由700萬(wàn)個(gè)BYTEFLIGHT收發(fā)模塊廣泛采用在BMW的汽車(chē)中，包括7系。Byteflight(單根光纖總線系統(tǒng)) 是IDB（INTELLIGENT TRANSPORTANTION SYSTEM DATA BUS）論壇和I394貿(mào)易組織之間達(dá)成的初步意向，用來(lái)為汽車(chē)創(chuàng)建一個(gè)基于IEEE1394B數(shù)據(jù)格式（

8、FIREWIRE）的協(xié)議。這一格式使得計(jì)算機(jī)和外圍比如數(shù)據(jù)CAMCORDERS，MP3播放器之間的數(shù)據(jù)傳輸速率更高，達(dá)到400MBIT/S。這一概念是向用戶提供一個(gè)非常方便的接駁口（CCP，customerconvernienceport），允許用戶把家用電器直接和汽車(chē)接駁即汽車(chē)和家庭娛樂(lè)之間的相互交流。汽車(chē)中的一個(gè)IDB-1394網(wǎng)絡(luò)將允許高清晰電視HDTV，未壓縮的視訊或者SUPERAUDIO CD的傳輸。這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)于20062007年問(wèn)世。目前這一技術(shù)還沒(méi)有應(yīng)用在汽車(chē)?yán)锩妫贿^(guò)在手提電腦，攝像照相機(jī)以及象APPLE產(chǎn)的iPOD等小玩意上已經(jīng)非常流行了。這是一個(gè)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，即汽

9、車(chē)和家庭娛樂(lè)之間具有相互交流的功能。 美國(guó)通用汽車(chē)公司等美國(guó)制造商計(jì)劃使用塑料光纖在車(chē)中安裝以IEEE1394為基礎(chǔ)的“IDB-1394”IDB-1394正在開(kāi)發(fā)的一個(gè)基于POF的通信系統(tǒng)，主要目的是提供一個(gè)“DRIVER-BY-LIGHT”功能，比如自動(dòng)剎車(chē)。概念為：替換目前的機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置，使得汽車(chē)的轉(zhuǎn)向，剎車(chē)以及齒輪切換采用全電子系統(tǒng)，該電子系統(tǒng)采用POF作為連接。該組織成立于2000年，由七個(gè)主要的核心成員組成（DAIMLERCHRYSLER，BMW，BOSCH，MOTOROLA，Philips，GM以及VW），并且有50個(gè)成員。FLEXRAY光纖汽車(chē)照明系統(tǒng)利用POF，一個(gè)光源能照亮多

10、處地方（儀表板照明，開(kāi)關(guān)照明，控制板照明，變速桿標(biāo)志、雜物箱照明，煙灰盤(pán)照明，左右鑰匙照明等），簡(jiǎn)化照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低照明系統(tǒng)重量POF用來(lái)向駕駛員指示外部照明燈（尾燈）工作狀況，可靠性提高POF用于進(jìn)門(mén)照明系統(tǒng)（DCX車(chē)外鑰匙孔的照明）汽車(chē)光纖傳感器在汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域，POF可用來(lái)制造一個(gè)特別的傳感器，安裝在車(chē)上，如不幸發(fā)生交通意外，可透過(guò)光纖的屈曲程度，測(cè)出車(chē)子哪個(gè)部分撞到行人和撞擊力，然后啟動(dòng)引動(dòng)器，以減輕對(duì)被撞行人的撞擊力，從而減低在交通意外中途人的死亡率和受傷的程度 塑料光纖在汽車(chē)中的應(yīng)用例子把數(shù)字信號(hào)從設(shè)置于汽車(chē)行李柜中的CD機(jī)傳送到儀表板上的音頻控制器中日產(chǎn)汽車(chē)用從1981年4月開(kāi)始，在Cedric和Gloria車(chē)中安裝POF線路，用于乘客遙控收音機(jī)和空調(diào)器。其中光纖線路使用2根 4.5米長(zhǎng)的POF，而采用常規(guī)電子線路，就得需要30多根鋪設(shè)在座位和底板之間的有限空間中。豐田Century配備的高級(jí)光纖環(huán)路系統(tǒng)使用了POF，以檢測(cè)汽車(chē)的整體運(yùn)行車(chē)況DCX從1998年11月開(kāi)始銷(xiāo)售的S系列汽車(chē)全部采用了POF組成的車(chē)內(nèi)LAN系統(tǒng)，將CD機(jī)至喇叭和車(chē)輛的導(dǎo)航裝置等5種信息傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，LAN網(wǎng)絡(luò)全長(zhǎng)7米，信號(hào)傳輸速率為4.2Mb/s。POF可用來(lái)制造一個(gè)特別的傳感器，安裝在