傳感器技術(shù)在現(xiàn)今汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

侯聰

摘要：隨著科技的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，人類生活已經(jīng)變得電子化、智能化，在其中較為明顯的就是汽車(chē)領(lǐng)域的電子化，而在電子化過(guò)程中起著最關(guān)鍵作用的就是傳感器技術(shù)，現(xiàn)今車(chē)輛全身都是傳感器，傳感器可以將車(chē)輛不同部位的工作現(xiàn)狀，比如發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、車(chē)輪的轉(zhuǎn)速等等傳輸給車(chē)載計(jì)算機(jī)，提高了汽車(chē)的安全性和舒適性。本文主要分析了傳感器在汽車(chē)上起關(guān)鍵作用的幾類傳感器

關(guān)鍵詞：汽車(chē)領(lǐng)域；傳感器；電子化；

引言

從1885年德國(guó)工程師卡爾·奔馳年研制出世界上的第一輛汽車(chē)開(kāi)始，汽車(chē)已然成為人們生活當(dāng)中最常用的交通工具，但與當(dāng)時(shí)的純機(jī)械化汽車(chē)不同的是，如今汽車(chē)的控制及檢測(cè)技術(shù)逐漸電子化，眾所周知，只要需要將一些已有的信息轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)或者其他有用信號(hào)時(shí)就需要用到大量的傳感器，也就意味著傳感器技術(shù)的大面積使用。因此汽車(chē)領(lǐng)域正在不斷的促進(jìn)傳感器技術(shù)從原來(lái)的傳統(tǒng)傳感器向更加智能化、多功能化、微型化、集成化的方向發(fā)展，同樣傳感器的快速發(fā)展也使汽車(chē)領(lǐng)域朝著更加安全，簡(jiǎn)便，智能的方向發(fā)展。

1.傳感器技術(shù)在現(xiàn)今汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用

現(xiàn)在汽車(chē)發(fā)展的特點(diǎn)就是其控制系統(tǒng)采用了很多的傳感器，傳感器能及時(shí)且準(zhǔn)確的偵測(cè)汽車(chē)各個(gè)部位的狀態(tài)，傳感器對(duì)于汽車(chē)之重要就類似于人體器官對(duì)人的作用。汽車(chē)能夠通過(guò)傳感器來(lái)對(duì)汽車(chē)油缸的壓力，進(jìn)氣量，能對(duì)汽車(chē)的加速度，位置和振動(dòng)，以及輪胎的轉(zhuǎn)速，車(chē)內(nèi)溫度，以及車(chē)后有無(wú)物體進(jìn)行及時(shí)有效的判斷，通過(guò)對(duì)這些有用的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)及控制，能夠大大提高汽車(chē)的舒適度及安全性，在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中起到了極其關(guān)鍵的作用。

1.1汽車(chē)轉(zhuǎn)速傳感器

汽車(chē)轉(zhuǎn)速傳感器可以檢測(cè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速以及發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，檢測(cè)到的信息在經(jīng)過(guò)ecu（電子控制單元處理）后將結(jié)果輸入給汽車(chē)儀表系統(tǒng)，來(lái)顯示車(chē)速和耗油量。汽車(chē)轉(zhuǎn)速傳感器主要分為磁電式，霍爾式和光電式。汽車(chē)轉(zhuǎn)速傳感器能將檢測(cè)到的車(chē)速信號(hào)輸入到汽車(chē)控制系統(tǒng)的ecu來(lái)用于自動(dòng)變速器以及巡航定速，在惡劣環(huán)境易發(fā)生車(chē)輛側(cè)滑的路面可以維持低速來(lái)確保安全。鑒于安全性的需要，汽車(chē)轉(zhuǎn)速傳感器是汽車(chē)電子控制系統(tǒng)中最重要也是發(fā)展最快的傳感器。

1.2汽車(chē)空氣流量傳感器

在汽車(chē)電子控制系統(tǒng)裝置上，空氣流量傳感器的功能是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的大小，并將進(jìn)氣量信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸入給ECU，以供ECU確定最佳噴油量和點(diǎn)火時(shí)間。進(jìn)氣量會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作產(chǎn)生很大的影響。汽車(chē)在用到進(jìn)氣量傳感器的時(shí)候有卡門(mén)漩渦式、熱線式、熱膜式、葉片式等等，在安裝部位上進(jìn)氣量傳感器一般是裝在節(jié)氣門(mén)體與空氣濾清器之間。通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量進(jìn)行監(jiān)測(cè)可以提供更好的行車(chē)體驗(yàn)和節(jié)省燃料。

1.3汽車(chē)溫度傳感器

汽車(chē)溫度傳感器用于對(duì)車(chē)上各個(gè)部位的實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，檢測(cè)的內(nèi)容包括空調(diào)溫度、燃油溫度、冷卻水溫度、吸入氣體溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，汽車(chē)尾氣溫度等等。汽車(chē)溫度傳感器用處之廣使得它將近占據(jù)了整個(gè)汽車(chē)傳感器系統(tǒng)數(shù)量的一半。汽車(chē)的溫度傳感器的時(shí)候大致分為熱偶電阻式、熱敏電阻式、線繞電阻式三種。但是三種傳感器的測(cè)量范圍以及精度各不相同。熱偶電阻式溫度傳感器的測(cè)溫的范圍寬、精度高。熱敏電阻式響應(yīng)特性好、靈敏度高，但是適應(yīng)溫度比較低，線性特性差。線繞電阻式溫度傳感器響應(yīng)特性較差，但是精度高。因?yàn)檫@種差異性，各種種類的溫度傳感器的適用部位也不同。以汽車(chē)水溫傳感器為例：

汽車(chē)水溫傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體或缸蓋的水套上并且與冷卻液直接接觸，來(lái)用于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液溫度進(jìn)行測(cè)量。冷卻液溫度表使用的傳感器是一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC），其阻值隨溫度升高而降低，通過(guò)一根導(dǎo)線將檢測(cè)到的溫度信息傳輸?shù)诫娍貑卧猠cu。

1.4汽車(chē)壓力傳感器

汽車(chē)在日常行駛過(guò)程中，很多的機(jī)器都在不停的受到壓力。汽車(chē)的壓力傳感器可以很好的檢測(cè)油壓、汽缸內(nèi)壓以及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)升壓比等等，檢測(cè)這些的主要目的是保證汽車(chē)的安全、正常的行駛。壓力傳感器能夠?qū)⒁后w或氣體的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再傳遞到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)的控制與監(jiān)測(cè)。壓力傳感器有兩種形式——電阻應(yīng)變計(jì)式壓力傳感器與半導(dǎo)體壓阻式壓力傳感器。一般情況下，在壓力較高的時(shí)候，運(yùn)用的是電阻應(yīng)變計(jì)式壓力傳感器，在壓力較低的時(shí)候，運(yùn)用的是半導(dǎo)體壓阻式壓力傳感器。通過(guò)對(duì)壓力的檢測(cè)可以讓車(chē)輛更加安全以及節(jié)能。

1.5氣體濃度傳感器

汽車(chē)上的氣體濃度傳感器主要分為氧傳感器和稀薄混合氣體傳感器等。

氧傳感器一般安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上，來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后排氣中氧氣的含量進(jìn)行檢測(cè)。稀薄混合氣體傳感器應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒空燃比反饋控制系統(tǒng)中。其功能是用二氧化鋯元件來(lái)對(duì)排氣中的氧濃度進(jìn)行檢測(cè)，從而得到空燃比，并且在超稀薄燃燒狀態(tài)下進(jìn)行空燃比的反饋控制，來(lái)達(dá)到降低發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗以及降低排出的氣體中有害氣體含量的目的。

2.傳感器技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)

目前傳感器在汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展主要在于研發(fā)新型傳感器材料、傳感器的智能化、多功能化、集成化和微型化等方面。傳感器技術(shù)對(duì)汽車(chē)的安全性和舒適性有著巨大的影響，因此傳感器技術(shù)的發(fā)展也會(huì)對(duì)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展有著巨大的影響。傳感器技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面。

2.1研發(fā)新型材料的傳感器

近些年，傳感器材料的發(fā)展趨勢(shì)之一就是用復(fù)雜的材料制造出具有更高性能的的傳感器。大致表現(xiàn)為將復(fù)合型材料代替單一型材料，非晶體材料、多晶體材料代替單晶體材料。并且在進(jìn)行復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，還在研究尋找具有敏感特性的新材料。

2.2 傳感器的智能化、多功能化、集成化

傳感器的智能化指的是將微型處理器與傳感器融合在一起，使傳感器不僅具有信息探測(cè)的功能，更具有信息處理的功能。傳感器的多功能化指的是將不同功能的傳感器復(fù)合在一起，使傳感器的檢測(cè)功能多樣化，集成化指的是在一個(gè)芯片上將許多的元件，比如轉(zhuǎn)換元件，電源電路元件等進(jìn)行集成。通過(guò)傳感器的智能化、多功能化和集成化可以使傳感器的檢測(cè)能力和處理信息能力大幅度提升。

結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代汽車(chē)的發(fā)展朝著更加安全和舒適的角度發(fā)展，而實(shí)現(xiàn)這一目的的關(guān)鍵就在于傳感器的發(fā)展，目前傳感器的發(fā)展主要依靠研發(fā)新型傳感器和傳感器的集成化、智能化、多功能化，來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感器工作精度和反應(yīng)速度以及適應(yīng)不同環(huán)境的能力的提高。因此，研究傳感器在現(xiàn)在汽車(chē)領(lǐng)域方面的應(yīng)用對(duì)于未來(lái)汽車(chē)領(lǐng)域和傳感器領(lǐng)域的發(fā)展有著重要的意義。

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（作者單位：鄭州大學(xué)）