汽车传感器的类型与作用.docx

汽车传感器的类型与作用潘合龙(12010118)摘要:“没有传感器技术就没有现代汽车”, 汽车电子技术是汽车工业发展的核心技术之一。汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一，汽车传感器的使用数量和技术水平决定了汽车控制系统的性能。本文介绍了汽车传感器的种类, 介绍了汽车传感器的特点以及在汽车电子控制系统中的应用情况，最后指明了汽车传感器的微型化、多功能化、集成化和智能化发展趋势。关键字：汽车；传感器；类型；应用没有传感器技术就没有现代汽车”,汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源,是汽车电子控制系统的关键部件,也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。汽车传感器对车用各种信息进行实时、准确的测量。当前,一辆国内普通家用轿车上大约安装了数十个传感器,而豪华轿车上的传感器数量多达200余只。这显示出传感器的数量和水平日益成为衡量现代高级轿车控制系统水平的重要参照。一汽车传感器的种类与应用1、发动机控制系统传感器发动机控制系统传感器给发动机的电子控制单元提供各种信息，电子控制单元处理这些信息并向发动机发出精确的控制指令，对发动机进行控制，使发动机能在各种工况下正常地工作。利用这类传感器可提高汽车的动力性能和舒适性、降低油耗、减少废气排放，正确反映行驶故障。（1）温度传感器主要检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度、机油温度、催化温度等实际应用的温度传感器主要有线绕电阻式、热敏电阻式和热电偶式。绕线电阻式温度传感器精度较高，但响应特性差；热敏电阻式传感器灵敏度高，响应特性好，但线性差，适用温度较低；热电偶式精度高，测量范围宽，但须考虑放大器和冷端处理问题。（2）压力传感器主要有检测制动液压系统和润滑油系统压力的压力传感器，测量气体介质压力的歧管压力、风压、大气压力和轮胎压力传感器等。目前应用较多的车用压力传感器主要有电容式、压阻式、差动变压器式（LVDT）和表面弹性波式（SAW）。电容式传感器具有输入能量高、动态响应好、环境适应性好等特点；压敏电阻式受温度影响大，需另设温度补偿电路，但适用于大量生产；LVDT 式有较大输出，易于数字输出，但抗干扰性差；SAW 式具有体积小、质量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、分辨率高、数字量输出等特点，用于汽车吸气阀压力检测，能在高温下稳定的工作，是一种较为理想的传感器。（3）转速、角度和车速传感器主要用于检测曲轴转角、发动机转速、车速等。主要有电磁式、磁阻式、霍尔效应式、光学式、振动式等。（4）气体浓度传感器主要用于检测车体内气体和废气排放，其中最主要的是氧传感器。氧传感器安装在排气管内，测量排气管中的含氧量，确定发动机的实际空燃比与理论值的偏差，控制系统根据反馈信号，调节可燃混和气的浓度，使空燃比接近于理论值，从而提高经济性，降低排气污染。实际应用的是氧化锆和氧化钛传感器。（5）爆震传感器用于检测发动机的振动，通过调整电火提前角控制和避免发动机发生爆震。能把爆震信号传给控制系统，抑制爆震的发生。主要有磁致伸缩式和非共振型压电式。（6）流量传感器测定进气量和燃油流量以控制空燃比，主要有空气流量传感器和燃料流量传感器。空气流量传感器检测进入发动机的空气量从而控制喷油器的喷油量，以得到较准确的空燃比。实际应用的有卡门旋涡式、叶片式、热线式。卡门式无可动部件、反映灵敏、精度较高；热线式易受吸入气体脉动影响，且易断丝；燃料流量传感器用于判定燃油消耗量，主要有水车式和球循环式。2底盘控制系统传感器底盘控制系统传感器是指分布在变速器控制系统、悬架控制系统、动力转向系统、防抱死制动系统（ABS）中的传感器。要求盘底控制系统传感器能提供精确的信号，同时还能适应恶劣的环境，司机才能安全舒适地驾驶汽车。（1）线性加速度惯性传感器线性加速度惯性传感器设置在底盘的入口，在自适应悬挂系统，车辆稳定性系统和防抱死制动系统（ABS）中均有应用。目前采用 MEMS 技术制作的线性加速度惯性传感器有压阻式 MENS 加速度传感器、电容式 MEMS 加速度传感器和谐振梁 MEMS 传感器 。（2）角速率传感器角速率传感器用于底盘悬架系统和车辆稳定性系统中，角速率传感器也应用了 MEMS 技术，其工作原理是检测施加在不同类型结构，如环形、薄型、盘式和片式的 Coriolis 力的效应。（3）变速器控制传感器变速器控制传感器主要是电控自动变速器的控制。它通过处理由车速传感器、加速度传感器、发动机负荷传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传感器检测获得的信息，使电控装置控制换档点和液力变矩器锁止，实现最大动力和最大燃油经济性。（4）悬架系统控制传感器悬架系统控制传感器可以根据检测到的信息自动调整车高，控制车辆姿势的变化，从而实现对车辆舒适性、操纵稳定性和行车稳定性的控制，主要有车速传感器、节气门开度传感器，加速的传感器、车身高度传感器、侧倾角传感器、转向盘转角传感器等。（5）动力转向系统传感器动力转向系统传感器主要用于电动助力转向系统中，根据车速传感器、发动机转速传感器、转矩传感器、油压传感器提供的信号，使汽车转向时反应迅速，操作灵活轻松，降低燃油损耗，提高驾驶的安全性。（6）防抱死制动系统（ABS）传感器防抱死制动系统（ABS）传感器是通过轮速传感器检测车轮转速，使汽车在紧急制动时，使车轮能获得最大制动效率，同时保证车轮不被抱死、侧滑，使汽车在整个制动过程中保持良好的行驶稳定性和方向可操作性。3车身控制系统传感器主要用于提高汽车的安全性、可靠性和舒适性。车身控制系统传感器主要有用于自动空调系统的温度传感器、湿度传感器、日照传感器等；用于雨滴检测的雨量传感器；用于安全气囊系统中的加速度传感器；用于门锁控制的车速传感器；用于亮度自动控制的日照传感器；用于倒车用的超声波传感器和激光传感器；用于保持车距的微波传感器、红外传感器；用于消除驾驶员盲区的图像传感器。4导航控制传感器主要有车速传感器、陀螺传感器（监测车辆行驶方向的传感器），与全球定位系统 GPS 相结合，给汽车提供全面、及时的交通信息，使汽车能敏锐感知自身和其他车辆的位置，同时还可以感知驾驶者的盲点。二汽车传感器的发展趋势随着电子技术的发展和汽车电子控制系统应用的日益广泛,汽车传感器市场需求将保持高速增长,微型化、多功能化、集成化和智能化的传感器将逐步取代传统的传感器,成为汽车传感器的主流。微型传感器利用微机械加工技术,将微米级的敏感元件、信号处理器、数据处理装置封装在一块芯片上,由于具有体积小、价格便宜、便于集成等特点,可以明显提高系统测试精度。当前,该技术逐步成熟,可以制作成检测力学量、磁学量、热学量等各种微型传感器。多功能化是指一个传感器能检测两个或两个以上的特征参数或者化学参数,从而减少汽车传感器的数量,提高系统的可靠性。智能传感器是一种带微型计算机兼有检测、判断、信息处理等功能的传感器。它可以确定工作状态,对测量资料进行修正,以便减少环境因素如温度引起的误差;用软件解决硬件难以解决的问题;完成资料计算与处理工作等。世界各国都在车用传感器硬件的基础上，努力用软件来解决汽车电气干扰大，环境差（温度高，温度梯度大，污染厉害）等问题造成的对汽车参数测量的影响。而且智能式传感器精度高，量程覆盖范围大，输出信号大，信噪比高，抗干扰性能好，有的还带有自检功能。传感器技术的发展方向是开展基础研究，发现新现象，采用新原理，开发新材料和采用新工艺；扩大传感器的功能和应用范围。新型传感器离不开新工艺的采用,特别是近年来随着集成电路工艺发展起来的离子束、电子束、分子束、激光和化学刻蚀等加工技术,越来越多地应用于传感器领域,例如溅射、蒸镀、等离子体刻蚀、化学气相沉积、外延、扩散、激光束加工等手段,都已大大普及,有力推动了传感器产业的升级。MEMT(微机械加工技术)的出现,直接推动了片上系统(SoC)技术的发展,使得在一片芯片上能够实现信号采集、分析和处理的系统功能,大大推动了传感器技术的进步。更加微型化、智能化和多功能的传感器不断涌现。像某传感器能够同时测量进气压力和温度,并通过芯片内运算消去压力测量中的温度影响,实现更准确、更快速处理相关信息。随着微电子、光电子、生物化学、信息处理等各学科的互相渗透和综合利用,未来可望研制出新技术原理传感器。如:新一代光纤传感器、超导传感器、焦平面阵列红外探测器、生物传感器、诊断传感器、智能传感器、基因传感器以及模糊传感器等。它们对于推动汽车向自动驾驶、节能环保、安全可靠等方面发展将发挥至关重要的作用。传感器产业的自动化程度将不断提高,利用现代成熟的微电子/微机械加工、测试和封装技术,可以大大提高生产的自动化、专业化和规模化水平。可以预见到,未来一大批廉价传感器将广泛应用于汽车产业,并使汽车上的传感器应用数量大为提高,汽车技术水平更上一层楼。三结束语汽车传感器是工业用传感器领域的一部分,作为现代工业产品的“神经”,我国