汽车传感器技术的应用

　　摘要传感器技术在汽车中的广泛使用，使得这一技术对于汽车产业来说日益重要，并对汽车产业的整体发展和性能提升起到了积极的作用。也使得传感器技术本身得以完善发展。
　　关键词传感器汽车作用
　　传感器是指能感受规定的物理量，并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。简单地说，传感器是把非电量转换成电参量来进行工作的。车用传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运行中各种工况信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等，转化成电讯号输给计算机，进行智能监控，以便发动机处于最佳工作状态。
　　车用传感器的历史在20世纪60年代，汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器，它们与仪表或指示灯连接。进入70年代后，为了治理排放，又增加了一些传感器来帮助控制汽车的动力系统，因为同期出现的催化转换器、电子点火和燃油喷射装置需要这些传感器来维持一定的空燃比以控制排放。80年代，防抱死制动装置和气囊提高了汽车安全性。今天，传感器有用来测定各种流体温度和压力(如进气温度、气道压力、冷却水温和燃油喷射压力等)的传感器；有用来确定各部分速度和位置的传感器(如车速、节气门开度、凸轮轴、曲轴、变速器的角度和速度、排气再循环阀(EGR)的位置等)；还有用于测量发动机负荷、爆震、断火及废气中含氧量的传感器；确定座椅位置的传感器；在防抱死制动系统和悬架控制装置中测定车轮转速、路面高差和轮胎气压的传感器；保护前排乘员的气囊，不仅需要较多的碰撞传感器和加速度传感器。面对制造商提供的侧量、顶置式气囊以及更精巧的侧置头部气囊，还要增加传感器。随着研究人员用防撞传感器(测距雷达或其他测距传感器)来判断和控制汽车的侧向加速度、每个车轮的瞬时速度及所需的转矩，使制动系统成为汽车稳定性控制系统的一个组成部分。
　　老式的油压传感器和水温传感器是彼此独立的，由于有着明确的最大值或最小值的限定，其中一些传感器的实际作用就相当于开关。随着传感器向电子化和数字化方向发展，它们的输出值将得到更多的相关利用。
　　车用传感器的分类根据不同的工作原理，传感器大致分为霍耳式传感器、压电式传感器、光电式传感器、热电式传感器等不同类型。
　　车用传感器的特点一适应性强、耐恶劣环境：汽车可能行使在地球上的任何区域，环境条件差别极大，要求传感器的适应能力极强，要具有很好的密封性、温度适应性、耐潮湿性和抗腐蚀能力。二抗干扰能力强：传感器应具有良好的抗干扰能力，因为它都安装在发动机舱中，除了要忍受发动机工作时的高温、高压、废气腐蚀之外，还要有良好的抗震性和抗电涌能力。三稳定性和可靠性高：汽车的零部件一般要求能运行十万公里以上，这就要求传感器必须具有较高的稳定性和可靠性。四价格低廉，适应大批量生产：这要求传感器的一致性好，不需要复杂调整，适应自动化生产。
　　车用传感器的应用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。汽车传感器对温度、压力、位置、转速、加速度和振动等各种信息进行实时、准确的测量和控制。衡量现代高级轿车控制系统水平的关键就在于其传感器的数量和水平。当前，一辆国内普通家用轿车上大约安装了近百个传感器，而豪华轿车上的传感器数量多达200只。近年来从半导体集成电路技术发展而来的微电子机械系统（MEMS）技术日渐成熟，利用这一技术可以制作各种能敏感和检测力学量、磁学量、热学量、化学量和生物量的微型传感器，这些传感器的体积和能耗小，可实现许多全新的功能，便于大批量和高精度生产，单件成本低，易构成大规模和多功能阵列，非常适合在汽车上应用。一传感器在车身上的应用：车身控制用传感器主要用于提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等。由于其工作条件不象发动机和底盘那么恶劣，一般工业用传感器稍加改进就可以应用。主要有用于自动空调系统的温度传感器、湿度传感器、风量传感器、日照传感器等；用于安全气囊系统中的加速度传感器；用于门锁控制中的车速传感器；用于亮度自动控制中的光传感器；用于倒车控制中的超声波传感器或激光传感器；用于保持车距的距离传感器；用于消除驾驶员盲区的图象传感器等。二传感器在底盘上的应用：底盘控制用传感器是指用于变速器控制系统的车速传感器、加速踏板位置传感器、加速度传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传感器等；悬架控制系统应用的传感器有车速传感器、节气门位置传感器、加速度传感器、车身高度传感器、方向盘转角传感器等；动力转向系统应用的传感器主要有车速传感器、发动机转速传感器、转矩传感器、油压传感器等。三传感器在控制系统中的应用状况：发动机控制系统用传感器主要有温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。导航系统用传感器：随着基于GPS/GIS（全球定位系统和地理信息系统）的导航系统在汽车上的应用，导航用传感器这几年得到迅速发展。四导航系统用传感器主要有：确定汽车行驶方向的罗盘传感器、陀螺仪和车速传感器、方向盘转角传感器等。五自动变速器系统用传感器主要有：车速传感器、加速踏板位置传感器、加速度传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传感器等。六制动防抱死系统用传感器主要有：轮速传感器、车速传感器；七悬架系统用传感器主要有：车速传感器、节气门位置传感器、加速度传感器、车身高度传感器、方向盘转角传感器等；八动力转向系统用传感器主要有：车速传感器、发动机转速传感器、转矩传感器、油压传感器等。
　　车用传感器的发展趋势未来的汽车传感器技术的发展趋势是微型化、多功能化、集成化和智能化。20世纪末期，设计技术、材料技术，特别是Mems(微电子机械系统)技术的发展使微型传感器提高到了一个新的水平，利用微电子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同一芯片上，它具有体积小、价格便宜、可靠性高等特点，并且可以明显提高系统测试精度。21世纪初期（2010前后），敏感元件与传感器发展的总趋势是小型化、集成化、多功能化、智能化、系统化。传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，并加速新一代传感器的开发和产业化。传感器产业将进一步向着生产规模化、专业化和自动化方向发展。工业化大生产的平面工艺技术将是促进传感器价格大幅度降低的主要动力。而传感器制造的后工序一一封装工艺和测试标定（两者的费用约占产品总成本的50%以上）的自动化，将成为关键生产工艺予以突破。
　　
　　参考文献：
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　　王千雄中南汽车运输—福特发动机电子控制系统传感器的技术参数1996，429-31