傳感器在汽車上的應(yīng)用和發(fā)展

摘要：在現(xiàn)代汽車中，傳感器得到大量應(yīng)用，一個(gè)汽車傳感器數(shù)量的水平甚至可以從側(cè)面反映出汽車的電子化程度，從最基礎(chǔ)的油壓傳感器、水溫傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器到現(xiàn)在豪華轎車的座椅溫度傳感器、車尾距離傳感器、側(cè)滑傳感器、胎壓傳感器，汽車上傳感器的運(yùn)用越來越廣泛。本文對(duì)傳感器的種類做了詳細(xì)介紹并舉典型例子對(duì)汽車傳感器的應(yīng)用做了介紹，而后通過對(duì)汽車傳感器的環(huán)境和汽車對(duì)傳感器的要求等進(jìn)行分析總結(jié)，得出汽車傳感器適應(yīng)性、可靠性、準(zhǔn)確性、微型化等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：多樣化；應(yīng)用；特點(diǎn)；趨勢(shì)

1傳感器

1.1根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)

（GB/T 7665-2005），傳感器的定義為能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換原件組成。

1.2傳感器的分類

工程中常用傳感器種類繁多，往往同一種物理量可以用不同類型的傳感器來測(cè)量，而同一原理的傳感器也可用于多種物理量的測(cè)量。因此傳感器的分類方法有多種，常用的五種分類方法是：（1）按被測(cè)物理量的不同分類；（2）按傳感器工作原理的不同分類；（3）按信號(hào)變換特征的不同分類；（4）按傳感器的能量關(guān)系不同分類；（5）按傳感器的輸出量不同分類。

2汽車對(duì)傳感器的應(yīng)用

汽車電子技術(shù)是現(xiàn)代化汽車工業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)之一。傳感器、中央控制單元（ECU）和執(zhí)行器三大部分共同組成汽車電子控制系統(tǒng)，傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息采集器，是汽車重要的感知器官，通過傳感器對(duì)溫度、壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、空氣流量等各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、精確的測(cè)量，并將各種變量信號(hào)及時(shí)傳遞到電子控制系統(tǒng)的中央控制單元中，這些傳感器運(yùn)用到汽車的各種系統(tǒng)中，使汽車的操控性、安全性和經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)化。

以汽車點(diǎn)火系統(tǒng)為例，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的作用是適時(shí)地為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)已壓縮的可燃混合氣提供足夠能量的電火花，使發(fā)動(dòng)機(jī)能及時(shí)、迅速地起動(dòng)并連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。點(diǎn)火系統(tǒng)對(duì)汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和廢氣排放性有著直接的影響。在各種發(fā)動(dòng)機(jī)工況和使用條件下點(diǎn)火系統(tǒng)應(yīng)保證可靠準(zhǔn)確地點(diǎn)火。點(diǎn)火系統(tǒng)最重要的是最佳點(diǎn)火提前角的控制，點(diǎn)火提前角由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器監(jiān)測(cè)，而最佳點(diǎn)火提前角受空燃比、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度等條件影響，要測(cè)量這些參數(shù)就要由與之對(duì)應(yīng)的各種傳感器，這些參數(shù)分別由空氣流量計(jì)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、溫度傳感器測(cè)量并將信息傳到電子系統(tǒng)中，由電子系統(tǒng)計(jì)算得出最佳點(diǎn)火提前角。點(diǎn)火系統(tǒng)還要進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)爆震監(jiān)測(cè)，爆震泛指油氣的非正常燃燒導(dǎo)致所產(chǎn)生的巨大沖擊力與活塞運(yùn)動(dòng)的方向相反、引起發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)并削弱發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率、升溫度增加油耗，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成損害。爆震由爆震傳感器測(cè)得。其原理是把爆震時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。信號(hào)送至中央控制單元（ECU），控制單元及時(shí)修正點(diǎn)火提前角，從而避免爆震的產(chǎn)生，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性。

3汽車傳感器的特點(diǎn)

汽車傳感器作為汽車微機(jī)系統(tǒng)的輸入裝置，它把汽車運(yùn)行中的各種工況信息，例如車速、各種介質(zhì)的溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況等轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸給中央控制單元，中央控制單元進(jìn)行計(jì)算控制，以便汽車處于最佳工作狀態(tài)。汽車傳感器與其他傳感器相比具有以下特點(diǎn)：

3.1較好的環(huán)境適應(yīng)性

汽車作為交通工具，會(huì)在各種工況環(huán)境下工作，例如酷寒、高溫、高原、山地，這就要求汽車傳感器適應(yīng)溫度、濕度、震動(dòng)、沖擊、油液污染以及腐蝕等惡劣工作環(huán)境。

3.2較高的工作穩(wěn)定性及可靠性

穩(wěn)定性是指?jìng)鞲衅髟陂L時(shí)間工作的情況下輸出量發(fā)生的變化，有時(shí)稱為長時(shí)間工作穩(wěn)定性或零點(diǎn)漂移。由于汽車可能用于長途駕駛，要求傳感器必須能長時(shí)間穩(wěn)定工作。

3.3精度要求高

汽車電子系統(tǒng)是一復(fù)雜精密的處理單元，各種數(shù)據(jù)的精度越高，汽車駕駛性、舒適性、安全性才會(huì)越高。

3.4小型化、輕量化

由于汽車空間有限，傳感器數(shù)量較多，必須控制傳感器的體積和重量。

3.5通用性和批量生產(chǎn)性

傳感器屬于消耗品，在滿足質(zhì)量和精度的要就下，成本盡可能低才易于推廣，實(shí)現(xiàn)商品化，從而方便車主維修和更換。

3.6符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求

處理器必須滿足國家規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)和要求。

4未來車用傳感器的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)在高速發(fā)展同時(shí)，人們的節(jié)能環(huán)保意識(shí)也在不斷提高，在促進(jìn)低排放和燃料高利用率的同時(shí)汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展也給汽車傳感器提出了更高的要求。順應(yīng)此要求，在未來更加趨向于智能化、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藝制成的新型車用傳感器應(yīng)運(yùn)而生。

MEMS技術(shù)是融合了多種微加工技術(shù)，MEMS系統(tǒng)是集微傳感器、微執(zhí)行器、微機(jī)械結(jié)構(gòu)、微電源微能源、信號(hào)處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微型器件或系統(tǒng)。隨著MEMS技術(shù)的快速發(fā)展，傳感器技術(shù)正朝著智能化、多功能化、微型化的方向發(fā)展，這也正適合汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)傳感器性能的需求。

隨著新型材料技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新材料運(yùn)用到傳感器中，傳感器技術(shù)也隨之不斷發(fā)展，出現(xiàn)了生物傳感器、新一代光纖傳感器、納米傳感器以及微型陀螺儀等新材料傳感器。

除此之外，精密的加工技術(shù)為傳感器的精微化奠定了良好的基礎(chǔ)，在傳感器微型化的趨勢(shì)下，傳感器的生產(chǎn)對(duì)加工技術(shù)的微精細(xì)化要求越來越高，微機(jī)械加工技術(shù)正隨著集成電路工藝的發(fā)展運(yùn)用到傳感器制造工藝中，不斷推動(dòng)著傳感器的微型化發(fā)展。

5結(jié)語

傳感器在汽車上的綜合應(yīng)用是汽車電子技術(shù)的快速發(fā)展的表現(xiàn)，傳感器的大量應(yīng)用汽車操控性和安全性得到了巨大提升，促進(jìn)著汽車電子技術(shù)的進(jìn)步。在未來汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中，汽車電子智能化程度的地位將是舉足輕重的，為滿足汽車智能化和數(shù)字化的需求，作為汽車基礎(chǔ)的傳感器技術(shù)也將朝著智能化、微型化、集成化、多功能化方向發(fā)展。