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汽车各类传感器的结构介绍与传感技术解析
2018-04-20 点击率:654



在现代社会,传感器的应用已经渗透到人类的生活中。传感器是一种常见的装置,主要起到转换信息形式的作用,大多把其他形式的信号转换为更好检测和监控的电信号。汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源,把汽车运行中各种工况信息转化成电讯号输送给中央控制单元,才能使发动机处于良好工作状态。发动机、底盘、车身的控制系统,另外还有导航系统都是汽车传感器可以发挥作用的位置;汽车传感器还可检测汽车运行的状态,提高驾驶的安全性、舒适性。
汽车中的传感器按测量对象可分为温度、压力、流量、气体浓度、速度、光亮度、距离等。以应用区域来分,又可分为作用于发动机、底盘、车身、导航系统等。按输出信号,有模拟式的也有数字式的。按功能分,有控制汽车运行状态的,也有检测汽车性能及工作状态的。下面我们就按功能分别具体介绍汽车控制用传感器以及汽车性能检测传感器。

流量传感器——汽车中的流量传感器大多测发动机空气流量和燃料流量,它能将流量转换成电信号。其中空气流量传感器应用更多,主要用于监测发动机的燃烧条件、起动、点火等,并为计算供油量提供依据。按原理分为体积型、质量型流量计,按结构分为热膜式、热线式、翼片式、卡门旋涡式流量计。翼片式流量计测量精度低且要温度补偿;热线式和热膜式测量精度高,无需温度补偿。总的来说,热膜式流量计因为较小的体积,更受工业化生产的青睐。
压力传感器——压力传感器主要以力学信号为媒介,把流量等参数与电信号联系起来,可测量发动机的进气压力、气缸压力、大气压、油压等,常用压力传感器可分为电容式、半导体压阻式、差动变压器式和表面弹性波式。电容式多检测负压、液压、气压,可测 20~100kpa 的压力,动态响应快速敏捷,能抵御恶劣工作条件;压阻式需要另设温度补偿电路,它常用于工业生产;相对于差动变压器式不稳定的数字输出,表面弹性波式表现最优异,它小巧节能、灵敏可靠,受温度影响小。   
气体浓度传感器——被用来检测各种气体浓度。比如氧传感器,多在发动机排气管中,用来评价空燃比。目前应用的有氧化锆式和氧化钛式。氧化锆式更受欢迎,它能在一定温度下将元件极板内两侧氧浓度差化为浓差电动势,成本低廉,而且测试结果受环境影响很小。



温度传感器——温度传感器主要用于检测动力系统和车内的温度,它使用了不同种类的电阻器:线绕式、热敏式、热偶式。线绕电阻式和热偶电阻式精度比较高,但线绕电阻式响应不及时,热偶电阻式不能单独使用必须搭配放大器和冷端处理,而热敏电阻式虽灵敏但线性差,使用温度有限,因此三种传感器各有优劣。

爆燃传感器——它被安装在发动机机体上,可检测气缸压力、振动和燃烧噪声,判断发动机的爆燃程度,再通过调整点火来排除隐患。爆燃传感器常用磁致伸缩式。
底盘控制用传感器
防撞及悬架电子控制——为防止在行车时发生碰撞事故,车辆前后会安装测距装置,利用雷达或超声波,这些装置中都大量使用了传感器。悬架是汽车必不可少的配置之一,好的悬架可以大幅减少车身的震动,提高整车稳定性能。悬架系统传感器的作用对象涉及速度与加速度、车身高度、方向盘角度等,计算机会在处理这些信号后再调控车辆的行驶。  

汽车电子防抱死制动控制系统abs——该系统是汽车上一个重要的安全装置,在汽车紧急制动时防止车轮抱死拖滑,提高制动稳定性,缩短制动距离。abs 系统需要测量制动时前后所有车轮的轮速和减速度,速度和减速度传感器分别可使用电磁效应式和水银开关式。
车身控制用传感器
汽车空调——汽车空调系统在车内外和空调器出口都装有温度传感器,空调压缩机上则装有磁电式转速传感器和静电式制冷剂流量传感器,从而空调系统可以测量并调整风量,改变车内温度。
         
安全气囊——安全气囊可保护乘客在事故中免受致命伤害,它包括传感器、电控单元、气囊、气体发生器、续流器,还用到了碰撞传感器和保险传感器。安全气囊中的传感器可以通过测量碰撞加速度来判断碰撞程度,瞬时将信息传输给控制器,引发气体发生器点火给气囊充气,打开气囊。
     


汽车传感器的发展前景

随着半导体、陶瓷等新型材料用于传感器敏感元件,许多先进技术也引入汽车传感器的制造中,如集成技术、微细加工技术、薄膜技术等,从而制造出可靠的微型化敏感元件。微电子机械系统技术(mems)已经给汽车传感器领域带来巨大革新。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,具有体积小、成本低、寿命长,精度高等优点。有了 mems 技术做基础,整个汽车传感器领域必定会朝着安全可靠、微功耗及无源化的方向发展。



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