传感器在汽车上的应用和发展

传感器在汽车上的应用和发展 摘要：在现代汽车中，传感器得到大量应用，一个汽车传感器数量的水平甚至可以从侧面反映出汽车的电子化程度，从最基础的油压传感器、水温传感器、发动机转速与曲轴位置传感器到现在豪华轿车的座椅温度传感器、车尾距离传感器、侧滑传感器、胎压传感器，汽车上传感器的运用越来越广泛。本文对传感器的种类做了详细介绍并举典型例子对汽车传感器的应用做了介绍，而后通过对汽车传感器的环境和汽车对传感器的要求等进行分析总结，得出汽车传感器适应性、可靠性、准确性、微型化等特点。关键词：多样化；应用；特点；趋势1传感器1.1根据我国国家标准（GB/T 7665-2005），传感器的定义为能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换原件组成。1.2传感器的分类工程中常用传感器种类繁多，往往同一种物理量可以用不同类型的传感器来测量，而同一原理的传感器也可用于多种物理量的测量。因此传感器的分类方法有多种，常用的五种分类方法是：（1）按被测物理量的不同分类；（2）按传感器工作原理的不同分类；（3）按信号变换特征的不同分类；（4）按传感器的能量关系不同分类；（5）按传感器的输出量不同分类。2汽车对传感器的应用汽车电子技术是现代化汽车工业发展的核心技术之一。传感器、中央控制单元（ECU）和执行器三大部分共同组成汽车电子控制系统，传感器作为汽车电子控制系统的信息采集器，是汽车重要的感知器官，通过传感器对温度、压力、发动机转速、空气流量等各种信息进行实时、精确的测量，并将各种变量信号及時传递到电子控制系统的中央控制单元中，这些传感器运用到汽车的各种系统中，使汽车的操控性、安全性和经济性达到最优化。以汽车点火系统为例，汽车发动机点火系统的作用是适时地为汽油发动机气缸内已压缩的可燃混合气提供足够能量的电火花，使发动机能及时、迅速地起动并连续运转。点火系统对汽车的动力性、燃油经济性和废气排放性有着直接的影响。在各种发动机工况和使用条件下点火系统应保证可靠准确地点火。点火系统最重要的是最佳点火提前角的控制，点火提前角由发动机转速与曲轴位置传感器监测，而最佳点火提前角受空燃比、发动机转速、负荷、温度等条件影响，要测量这些参数就要由与之对应的各种传感器，这些参数分别由空气流量计、发动机转速与曲轴位置传感器、节气门位置传感器、温度传感器测量并将信息传到电子系统中，由电子系统计算得出最佳点火提前角。点火系统还要进行发动机爆震监测，爆震泛指油气的非正常燃烧导致所产生的巨大冲击力与活塞运动的方向相反、引起发动机震动并削弱发动机输出功率、升温度增加油耗，对发动机造成损害。爆震由爆震传感器测得。其原理是把爆震时产生的机械振动转变为电压信号。信号送至中央控制单元（ECU），控制单元及时修正点火提前角，从而避免爆震的产生，提高发动机的稳定性。3汽车传感器的特点汽车传感器作为汽车微机系统的输入装置，它把汽车运行中的各种工况信息，例如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等转换成电信号输给中央控制单元，中央控制单元进行计算控制，以便汽车处于最佳工作状态。汽车传感器与其他传感器相比具有以下特点：3.1较好的环境适应性汽车作为交通工具，会在各种工况环境下工作，例如酷寒、高温、高原、山地，这就要求汽车传感器适应温度、湿度、震动、冲击、油液污染以及腐蚀等恶劣工作环境。3.2较高的工作稳定性及可靠性稳定性是指传感器在长时间工作的情况下输出量发生的变化，有时称为长时间工作稳定性或零点漂移。由于汽车可能用于长途驾驶，要求传感器必须能长时间稳定工作。3.3精度要求高汽车电子系统是一复杂精密的处理单元，各种数据的精度越高，汽车驾驶性、舒适性、安全性才会越高。3.4小型化、轻量化由于汽车空间有限，传感器数量较多，必须控制传感器的体积和重量。3.5通用性和批量生产性传感器属于消耗品，在满足质量和精度的要就下，成本尽可能低才易于推广，实现商品化，从而方便车主维修和更换。3.6符合有关标准要求处理器必须满足国家规定的各项指标和要求。4未来车用传感器的发展趋势现代汽车产业在高速发展同时，人们的节能环保意识也在不断提高，在促进低排放和燃料高利用率的同时汽车电子控制技术的发展也给汽车传感器提出了更高的要求。顺应此要求，在未来更加趋向于智能化、微型化、集成化、多功能化、高精度和高可靠性以及使用新材料和新工艺制成的新型车用传感器应运而生。MEMS技术是融合了多种微加工技术，MEMS系统是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。随着MEMS技术的快速发展，传感器技术正朝着智能化、多功能化、微型化的方向发展，这也正适合汽车产业对传感器性能的需求。随着新型材料技术的发展，越来越多的新材料运用到传感器中，传感器技术也随之不断发展，出现了生物传感器、新一代光纤传感器、纳米传感器以及微型陀螺仪等新材料传感器。除此之外，精密的加工技术为传感器的精微化奠定了良好的基础，在传感器微型化的趋势下，传感器的生产对加工技术的微精细化要求越来越高，微机械加工技术正随着集成电路工艺的发展运用到传感器制造工艺中，不断推动着传感器的微型化发展。5结语传感器在汽车上的综合应用是汽车电子技术的快速发展的表现，传感器的大量应用