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传感器技术在汽车上的应用现状及发展趋势

2016-11-14 [责任编辑:wenwei]
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【导读】在当今电子技术高速发展的时代,汽车的控制系统逐步的趋向于电子控制系统,而这种电子控制系统中最重要的一种就是传感器应用技术。传感器市场上,传统的传感器逐步被淘汰,现状时兴的是一种智能化、多功能化、微型化、集成化的传感器,并且这种传感器渐渐地将变成汽车传感器必不可少的一部分。
 
自德国人卡尔·奔驰于1885年研制出世界上的第一辆汽车至今,汽车逐渐成为人们生活当中不可或缺的交通工具。但是在当今科技快速发展,社会逐步进步的时代,汽车的控制系统逐步的趋向于电子控制系统,这种汽车称之为电子汽车,这种电子汽车的控制系统中最重要的一种就是传感器应用技术,一种高端的传感器渐渐地将变成汽车控制系统中必不可少的一个关键部分。
 
1 传感器应用技术在汽车上的应用现状
 
传感器技术在汽车上的应用现状及发展趋势
 
现在汽车发展的一个重要技术特征,就是构成汽车的零件越来越多的运用电子控制系统。但是只要是运用电子控制系统的东西,传感器的存在是必不可少的,如汽车的GPS导航、自动变速器、发动机等等。汽车运用传感器,能够对汽车系统的压力、进气量、加速度、位置、振动、转速、温度等各种有用的信息进行准确、实时的控制和测量,可以很大程度的将汽车的舒适度提高,在汽车的安全行驶中起到了关键的作用。现在就用压力、进气量、转速、温度这四种传感器来说明传感器应用技术在汽车上的应用现状。
 
1.1 压力传感器
 
汽车在行驶过程中,很多的部件在工作是都要受到压力的作用。压力传感器的主要作用就是检测油压、汽缸内压、涡轮发动机升压比、大气压、气缸负压等等,检测这些的主要目的是保证汽车的安全、正常的行驶。压力传感器能够将液体或气体的压力转变为电信号,在传递到ECU,用于便捷的进行控制与监测。
 
在汽车进行电子控制系统中,压力传感器有两种形式——压阻式——电阻应变计式压力传感器与半导体压阻效果式压力传感器。在压力较高的时候,一般情况下运用的是电阻应变计式压力传感器,相对的,在压力较低的时候,一般情况下运用的是半导体压阻效果式压力传感器。除了这两种,汽车在用到压力传感器的时候还有SAW(表面弹性波式)、LVDT(差动变压器式)、电容式。SAW压力传感器的特点就是数字输出、分辨率高、灵敏度高、可靠性高、功耗低、质量轻、体积小,它能够在高温的条件下稳定工作,能够检测汽车的吸气阀的压力,是一种理想的压力传感器。LVDT压力传感器的特点是容易数字输出、大输出、抗干扰性差。电容式他力传感器的特点是环境适应性好、动态响应特性好、输入能量高,它能够检测气压、液压、负压,测量的范围是20-100kPa。
 
1.2 进气量传感器
 
在汽车电子控制系统装置上,进气量传感器就是用来检测发动机能够吸进的空气量。发动机基本点火提前角与基本燃油量确定的主要参数是发动机转速与进气量。进气量会对发动机的工作产生很大的影响。汽车在用到进气量传感器的时候有卡门漩涡式、热线式、热膜式、叶片式等等,进气量传感器一般是装在节气门体与空气滤清器之间。发动机检测空气吸入量可以用到的方法有速度密度法、质量流法等等。在现在经常使用的方法是质量留法,这种方法的原理是将吸入的空气量直接利用空气流量计进行测量,计算的标准是测量得到的空气流量比上发动机转速得到的比值。
 
1.3 转速传感器
 
在传感器中最具有代表性的就是转速传感器,它能够检测车轮的转速、发动机的曲轴转速,能够由此来推算出汽车运行的速度。发动机基本点火提前角与基本燃油量确定的主要参数是发动机转速与进气量。转速会对发动机的工作产生很大的影响。目前汽车在用到转速传感器的时候有半导体磁性晶体管式、光学式、簧片开关式、霍尔效应式、磁阻式、交流发电机式等等。车速传感器的种类非常多,有敏感动力传动轴转动的,有敏感差速从动轴转动的,还有敏感车轮旋转的。在车速大于100km/h的时候,一般的测量方法则会有很大的误差,这时候需要采用的就是非接触式光电速度传感器,这种传感器的精度大,误差小。
 
1.4 温度传感器
 
温度传感器的作用就是检测催化温度、燃油温度、冷却水温度、吸入气体温度、发动机温度等等。汽车在用到温度传感器的时候有热偶电阻式、热敏电阻式、线绕电阻式三种。热偶电阻式温度传感器的特点是测量温度的范围宽、精度高,但是要将冷端处理与放大镜一起配合使用。热敏电阻式温度传感器的特点是响应特性好、灵敏度高,但是适应温度比较低,线性差。线绕电阻式温度传感器的特点是精度高,但是响应特性较差。目前市场上已经实用化的温度传感器有金属或半导体膜空气温度传感器、铁氧体式温度传感器、热敏电阻式温度传感器。
 
2 传感器应用技术在汽车上的发展趋势 
 
在当今社会上,人们在选择汽车的时候注重的是汽车的功能、节能、环保、安全,并且这种需求在不断的提高。由此,在汽车应用上广泛流行开一种电子控制系统,并且这种电子设施的发展方向是智能化、多功能化、微型化、集成化。由于电
子控制系统的不断发展,则带动了传感器的不断进步,其发展趋势与电子设备的基本一致,也是智能化、多功能化、微型化、集成化。所以,研究出一种成本低、可靠性高、精度高、新型的传感器是非常必要的。
 
2.1 研制新型的传感器
 
传感器重要的基础就是传感器的材料,传感器的发展趋势之一就是用复杂的材料制造良好性能的传感器。在近年的传感器研究中,材料的变化主要是:磁性材料、智能材料、陶瓷材料、半导体敏感材料、人工合成的原子分子型材料的使用;单一型材料转变为复合性材料,单晶体材料转变为非晶体材料、多晶体材料。在进一步进行材料开发的同时,还应该探寻有敏感效应的新材料,争取取得传感器成本低、性能高的特点。
 
2.2 智能化传感器
 
传感器的智能化指的是将微处理机很好的结合到传感器上,使传感器能够有信息处理与检测的功能。传感器的智能化一般情况下是将信号的驱动回路、处理、检测等一系列的外围电路在一块基片上进行集成,使传感器能够有自适应、自诊断、逻辑判断、数据处理等一些新的功能。这种进过处理的传感器不仅仅能够将要处理与模拟的信号提供出来,还能够进行信息的自动时漂、非线性、温漂的自校正,信号的放大处理,并且有较强的抗电磁干扰能力,能够保证传感器的信号质量,提供非常高的精度。智能传感器的特点是使用方便、适合大批量的生产、体积小、性能高、功能多。
 
2.3 多功能化、集成化传感器
 
在传感器的应用领域不断扩大的同时,还需要借助半导体的组装技术、精密加工、光刻技术、扩散技术、蒸镀技术等等。从元件单一、功能单一逐步向多功能化、集成化的方向发展。多功能化基础是集成化,而集成化就是指运用半导体的加工技术,在一块芯片上对转换元件、信息处理、电源电路元件、敏感元件等进行集成。
 
2.4 微型化传感器
 
传感器的微型化是指将微米级的数据处理装置、信号调理器、敏感元件通过微机械加工技术在一块芯片上集成封装。微型化传感器的特点就是便于集成、价格便宜、体积小,所以能够很大程度上的将测试的精度提高。在目前可以制作的是能够检测和敏感生物量、化学量、热学量、磁学量、力学量的微型化传感器。所以传感器的微型化具有很大的市场前景。
 
3 结语
 
汽车电子控制系统研究的一个核心内容就是传感器应用技术,并且不断地向着智能化、多功能化、微型化、集成化的方向发展,汽车传感器上具有很大的市场前景。
 
 
 
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关键字:汽车 传感器应用技术 应用现状 发展趋势 
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