传感器在汽车中的应用.docx

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传感器在汽车中的应用

传感器在汽车中的应用

题目:

传感器在汽车中的应用

课程名称传感器与检测技术考查学期学年2013第1学期考查方式课程论文姓名苏满湖学号专业电子信息科学与技术（应用电子）成绩指导教师廖明华

摘要..............................................................................................................................?

一、前言........................................................................................................................0二、传感器特性.............................................................................................................1三、汽车上的主要传感器............................................................................................1

3.1空气流量传感器.............................................................................................1

3.2曲轴位置传感器.............................................................................................1

3.3压力传感器.....................................................................................................2

3.4爆震传感器.....................................................................................................2

3.5ABS传感器.....................................................................................................2四、高端的汽车传感器................................................................................................3

4.1红外传感器.....................................................................................................3

4.2雨量传感器.....................................................................................................3

五、安全用的传感器....................................................................................................3

5.1安全气囊传感器.............................................................................................3

5.2碰撞传感器.....................................................................................................4六、汽车传感器的发展趋势........................................................................................4

6.1微型化.............................................................................................................4

6.2智能化.............................................................................................................4

6.3开发新材料.....................................................................................................5参考文献........................................................................................................................5

传感器在汽车中的应用

苏满湖

摘要

主要介绍传感器在现代汽车中的各种应用，介绍一些元器件以及电子元件，并且研究在市场中的需求和未来发展趋向。

介绍一些安全用的传感器，以加深认识。

通过系统分析各种传感器的特点，从细节中加以改造，形成更加好的传感器。

在20世纪60年代的汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器等比较简单的传感器，它们与仪表或指示灯连接。

到了70年代之后，人们为了治理排放等原因，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。

关键词:

电子元件;汽车传感器;安全性

I

一、前言

现代的汽车工业是我国国民经济发展的比较重要的产业，并且正由一个单纯交通工具向着能满足人类需求和舒适、安全、方便及无污染的方向发展。

当前,汽车电子已成为汽车工业发展的核心技术。

汽车传感器的作用，是汽车电子控制系统的信息源，同时也是汽车电子控制系统的核心部件。

20世纪末期，人们为了实现国家的可持续发展战略。

很多发达国家对汽车工业提出的新要求,促进了传感器应用和技术的快速发展。

传感器的研发和生产单位采用新材料和新的加工技术开发及系统,满足汽车工业的需求。

现代汽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信息，例如:

车速、发动机运转工况以及各种介质的温度等，转化成电讯号且输给计算机，以便使发动机处于最适宜的工作状态。

现代汽车用的传感器很多，因此我们判断传感器出现的故障时，不应只考虑传感器本身，而应考虑出现故障的整个电路。

我们在查找传感器导致的车用故障时，除了检查传感器之外，还要检查线束、插接件以及传感器与电控单元之间的有关电路。

二、传感器特性

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量的装置。

传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成:

1、转换元件的作用就是则将上述非电量转换成电参量。

2、敏感元件的作用是指能直接感受（或响应）被测量的部分，即将被测量通过传感器的敏感元件转换成与被测量有确定关系的非电量或其它量。

3、测量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处理转换成电压、电流或频率等可测电量，以便进行显示、记录、控制和处理的部分。

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苏满湖

三、汽车上的主要传感器

3.1空气流量传感器

空气流量传感器是将吸入的空气转换成电信号送至电控单元（ECU）,作为决定喷油的基本信号之一，这个是测定吸入发动机的空气流量的传感器。

电子控制汽油喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，以此作为ECU计算，并且要控制喷油量的主要依据。

如果空气流量传感器或线路出现故障，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，将造成混合气过浓或过稀，使发动机运转不正常。

电子控制汽油喷射系统的空气流量传感器有多种型式，目前常见的空气流量传感器按其结构型式可分为叶片（翼板）式、量芯式、热线式、热膜式、卡门涡旋式等几种。

3.2曲轴位置传感器

曲轴位置传感器，通常会安装在分电器内，它是控制系统中最重要的传感器之一。

曲轴传感器主要有三种类型:

磁电感应式、霍尔效应式和光电式。

此类作用有:

检测发动机转速，因此又称为转速传感器;检测活塞上止点位置，故也称为上止点传感器，包括检测用于控制点火的各缸上止点信号、用于控制顺序喷油的第一缸上止点信号。

属于比较简单的一类传感器，但是也是现代汽车应用中必不可小的。

图3-1曲轴位置传感器图

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3.3压力传感器

压力传感器是工业中最为常用的一种传感器。

也有应用在现代汽车当中的，普通的压力传感器的输出为模拟信号，模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。

而我们平常在实验室使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。

压力传感器是人们使用最为广泛的一种传感器。

传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构质量轻，尺寸大，是不能提供电学输出。

随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。

其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。

特别是随着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。

3.4爆震传感器

爆震传感器有很多种，其中最早应用的就是磁致伸缩式爆震传感器，它主要由磁芯、永久磁铁和感应线圈等组成。

爆震传感器是交流信号发生器，但它们与其他大多数汽车交流信号发生器大不相同，除了像磁电式曲轴和凸轮轴位置传感器一样探测转轴的速度和位置，它们也探测振动或机械压力。

当机体振动时，磁心受振偏移，使感应线圈内的磁通量发生变化，而在感应线圈内产生感应电动势。

其他种类如压电陶瓷式的，当发动机有抖动时里面的陶瓷受到挤压产生一个电信号，因为这个电信号很弱所以一般的爆震传感器的连接线上都用屏蔽线包裹的。

3.5ABS传感器

在车上的制动活塞旁边，ABS工作原理就是保证制动活塞和制动碟不卡死，保证它们处于滑动摩擦和静摩擦的边缘。

大多由电感传感器来监控车速，abs传感器通过与随车轮同步转动的齿圈作用，输出一组准正弦交流电信号，其频率和振幅与轮速有关.该输出信号传往ABS电控单元的（ECU），实现对轮速的实时监控。

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四、高端的汽车传感器

4.1红外传感器

科斯洛斯基说，未来汽车将配置更多的红外传感器、摄像头和激光雷达，用来探测周围出现的物体等障碍物。

因此，汽车甚至能相互交流，“了解”附近汽车的速度，在附近的汽车突然转向或刹车时及时作出反应。

利用计算机算法和预测模式，汽车甚至能预测附近是否有汽车在行驶，甚至其他驾驶员的驾驶水平，防止受到伤害。

这能大大地降低汽车出意外的几率，提高安全性。

图4-1红外传感器图

4.2雨量传感器

雨量传感器的设计暗藏在前风挡玻璃后面，它能根据落在玻璃上雨水量的大小来调整雨刷的动作，因而大大减少了开车人的烦恼。

雨量传感器不是以几个有限的挡位来变换雨刷的动作速度，而是对雨刷的动作速度做无级调节。

它有一个被称为LED的发光二级管负责发送远红外线，当玻璃表面干燥时，光线几乎是100%地被反射回来，这样光电二级管就能接收到很多的反射光线。

玻璃上的雨水越多，反射回来的光线就越少，其结果是雨刷动作越快。

五、安全用的传感器

5.1安全气囊传感器

安全气囊传感器，也称作碰撞式传感器。

还可以分为电子式碰撞传感器、

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机电式碰撞式传感器等等。

而防护碰撞传感器通常会采用电子式的结构，触发式碰撞传感器通常会采用机电结合式结构或机械式结构。

电子式碰撞传感器是没有电气触点的，目前常用的有压电效应式和电阻应变式。

机械式碰撞传感器常见的有水银开关式，它是利用水银导电的特性来控制气囊电路的接通和切断。

5.2碰撞传感器

碰撞传感器是安全气囊系统中比较主要的控制信号输入装置，其作用是当汽车在路上发生碰撞时，由碰撞传感器检测汽车碰撞的强度信号，并将信号输入安全气囊电脑，安全气囊电脑根据碰撞传感器的信号来判定是否引爆充气元件使气囊充气。

经过许多国家的改造，很多汽车中还装有侧向安全气囊，当汽车发生侧向碰撞时，安全气囊也会充气，因此装有侧向安全气囊的系统，在汽车的左右侧还装有碰撞传感器。

这就比较人性化地保障用车人员的安全。

六、汽车传感器的发展趋势

随着经济以及高端技术的需求的发展，现代社会对汽车性能的要求越来越高,导致汽车传感器技术不断发展,此后，汽车传感器的发展趋势是实现微型化、智能化和多功能化,开发新材料、新工艺和新型传感器。

6.1微型化

我们可以利用微电子机械系统（MEMS）技术和计算机辅助设计技术可以设计出低成本、高性能的微型传感器。

MEMS的核心技术是研究微电子、微机械加工与封装技术等高端技术的巧妙结合,希望能够由此而创造出体积小，而且功能强大的新型系统。

在当前技术水平下,微切削加工技术已经可以生产出具有不同层次的3D微型结构,继而可以生产出体积非常微小的微型传感器敏感元件。

由于元器件比较微型，使用起来比较便捷和高效，使得经济性有了很好的提高。

6.2智能化

智能化传感器的构造主要包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备等

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组成部分,是能够执行信息处理和信息存储,而且还能够进行一定的逻辑思考和结论判断的传感器系统。

因此属于高端的技术，比普通传感器拥有更加突出的优点。

智能化传感器就好像是微型机与传感器的结合体,将信号处理和控制电路集成到了单个的芯片中,具有自诊断、误差补偿等特点。

6.3开发新材料

开发新材料是传感器技术的比较重要的基础。

在半世纪以前，半导体和陶瓷材料是早期使用的传感器材料,现在光导纤维、纳米材料、超导材料等新型材料的出现使传感器技术进入了一个新的高度，越来越先进的传感器被研发出来，这都是归功于合适的传感器材料。

并且伴随着各国科学家研究的努力,将会有更多更新更好的传感器材料被开发出来，应用到各个领域当中，使汽车的总体性能更加的优秀。

参考文献:

[1]胡世锋.现代汽车传感器的发展趋势[M].上海，南开大学出版社，2003-22-12

[2]王渝等.现代传感器应用智能汽车概念实现[M].北京，机械工业出版社，2013-05-22

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课程论文成绩评定表

指导老师评语:

成绩评定:

指导教师签名:

年月日