【導(dǎo)讀】在當(dāng)今電子技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，汽車(chē)的控制系統(tǒng)逐步的趨向于電子控制系統(tǒng)，而這種電子控制系統(tǒng)中最重要的一種就是傳感器應(yīng)用技術(shù)。傳感器市場(chǎng)上，傳統(tǒng)的傳感器逐步被淘汰，現(xiàn)狀時(shí)興的是一種智能化、多功能化、微型化、集成化的傳感器，并且這種傳感器漸漸地將變成汽車(chē)傳感器必不可少的一部分。
自德國(guó)人卡爾·奔馳于1885年研制出世界上的第一輛汽車(chē)至今，汽車(chē)逐漸成為人們生活當(dāng)中不可或缺的交通工具。但是在當(dāng)今科技快速發(fā)展，社會(huì)逐步進(jìn)步的時(shí)代，汽車(chē)的控制系統(tǒng)逐步的趨向于電子控制系統(tǒng)，這種汽車(chē)稱(chēng)之為電子汽車(chē)，這種電子汽車(chē)的控制系統(tǒng)中最重要的一種就是傳感器應(yīng)用技術(shù)，一種高端的傳感器漸漸地將變成汽車(chē)控制系統(tǒng)中必不可少的一個(gè)關(guān)鍵部分。
1 傳感器應(yīng)用技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用現(xiàn)狀
現(xiàn)在汽車(chē)發(fā)展的一個(gè)重要技術(shù)特征，就是構(gòu)成汽車(chē)的零件越來(lái)越多的運(yùn)用電子控制系統(tǒng)。但是只要是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)的東西，傳感器的存在是必不可少的，如汽車(chē)的GPS導(dǎo)航、自動(dòng)變速器、發(fā)動(dòng)機(jī)等等。汽車(chē)運(yùn)用傳感器，能夠?qū)ζ?chē)系統(tǒng)的壓力、進(jìn)氣量、加速度、位置、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、溫度等各種有用的信息進(jìn)行準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的控制和測(cè)量，可以很大程度的將汽車(chē)的舒適度提高，在汽車(chē)的安全行駛中起到了關(guān)鍵的作用。現(xiàn)在就用壓力、進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)速、溫度這四種傳感器來(lái)說(shuō)明傳感器應(yīng)用技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用現(xiàn)狀。
1.1 壓力傳感器
汽車(chē)在行駛過(guò)程中，很多的部件在工作是都要受到壓力的作用。壓力傳感器的主要作用就是檢測(cè)油壓、汽缸內(nèi)壓、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)升壓比、大氣壓、氣缸負(fù)壓等等，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)，在傳遞到ECU，用于便捷的進(jìn)行控制與監(jiān)測(cè)。
在汽車(chē)進(jìn)行電子控制系統(tǒng)中，壓力傳感器有兩種形式——壓阻式——電阻應(yīng)變計(jì)式壓力傳感器與半導(dǎo)體壓阻效果式壓力傳感器。在壓力較高的時(shí)候，一般情況下運(yùn)用的是電阻應(yīng)變計(jì)式壓力傳感器，相對(duì)的，在壓力較低的時(shí)候，一般情況下運(yùn)用的是半導(dǎo)體壓阻效果式壓力傳感器。除了這兩種，汽車(chē)在用到壓力傳感器的時(shí)候還有SAW（表面彈性波式）、LVDT（差動(dòng)變壓器式）、電容式。SAW壓力傳感器的特點(diǎn)就是數(shù)字輸出、分辨率高、靈敏度高、可靠性高、功耗低、質(zhì)量輕、體積小，它能夠在高溫的條件下穩(wěn)定工作，能夠檢測(cè)汽車(chē)的吸氣閥的壓力，是一種理想的壓力傳感器。LVDT壓力傳感器的特點(diǎn)是容易數(shù)字輸出、大輸出、抗干擾性差。電容式他力傳感器的特點(diǎn)是環(huán)境適應(yīng)性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好、輸入能量高，它能夠檢測(cè)氣壓、液壓、負(fù)壓，測(cè)量的范圍是20-100kPa。
1.2 進(jìn)氣量傳感器
在汽車(chē)電子控制系統(tǒng)裝置上，進(jìn)氣量傳感器就是用來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)能夠吸進(jìn)的空氣量。發(fā)動(dòng)機(jī)基本點(diǎn)火提前角與基本燃油量確定的主要參數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與進(jìn)氣量。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，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。發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)空氣吸入量可以用到的方法有速度密度法、質(zhì)量流法等等。在現(xiàn)在經(jīng)常使用的方法是質(zhì)量留法，這種方法的原理是將吸入的空氣量直接利用空氣流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)是測(cè)量得到的空氣流量比上發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速得到的比值。
1.3 轉(zhuǎn)速傳感器
在傳感器中最具有代表性的就是轉(zhuǎn)速傳感器，它能夠檢測(cè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)速，能夠由此來(lái)推算出汽車(chē)運(yùn)行的速度。發(fā)動(dòng)機(jī)基本點(diǎn)火提前角與基本燃油量確定的主要參數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與進(jìn)氣量。轉(zhuǎn)速會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作產(chǎn)生很大的影響。目前汽車(chē)在用到轉(zhuǎn)速傳感器的時(shí)候有半導(dǎo)體磁性晶體管式、光學(xué)式、簧片開(kāi)關(guān)式、霍爾效應(yīng)式、磁阻式、交流發(fā)電機(jī)式等等。車(chē)速傳感器的種類(lèi)非常多，有敏感動(dòng)力傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，有敏感差速?gòu)膭?dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，還有敏感車(chē)輪旋轉(zhuǎn)的。在車(chē)速大于100km/h的時(shí)候，一般的測(cè)量方法則會(huì)有很大的誤差，這時(shí)候需要采用的就是非接觸式光電速度傳感器，這種傳感器的精度大，誤差小。
1.4 溫度傳感器
溫度傳感器的作用就是檢測(cè)催化溫度、燃油溫度、冷卻水溫度、吸入氣體溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度等等。汽車(chē)在用到溫度傳感器的時(shí)候有熱偶電阻式、熱敏電阻式、線繞電阻式三種。熱偶電阻式溫度傳感器的特點(diǎn)是測(cè)量溫度的范圍寬、精度高，但是要將冷端處理與放大鏡一起配合使用。熱敏電阻式溫度傳感器的特點(diǎn)是響應(yīng)特性好、靈敏度高，但是適應(yīng)溫度比較低，線性差。線繞電阻式溫度傳感器的特點(diǎn)是精度高，但是響應(yīng)特性較差。目前市場(chǎng)上已經(jīng)實(shí)用化的溫度傳感器有金屬或半導(dǎo)體膜空氣溫度傳感器、鐵氧體式溫度傳感器、熱敏電阻式溫度傳感器。
2 傳感器應(yīng)用技術(shù)在汽車(chē)上的發(fā)展趨勢(shì)
在當(dāng)今社會(huì)上，人們?cè)谶x擇汽車(chē)的時(shí)候注重的是汽車(chē)的功能、節(jié)能、環(huán)保、安全，并且這種需求在不斷的提高。由此，在汽車(chē)應(yīng)用上廣泛流行開(kāi)一種電子控制系統(tǒng)，并且這種電子設(shè)施的發(fā)展方向是智能化、多功能化、微型化、集成化。由于電
子控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，則帶動(dòng)了傳感器的不斷進(jìn)步，其發(fā)展趨勢(shì)與電子設(shè)備的基本一致，也是智能化、多功能化、微型化、集成化。所以，研究出一種成本低、可靠性高、精度高、新型的傳感器是非常必要的。
2.1 研制新型的傳感器
傳感器重要的基礎(chǔ)就是傳感器的材料，傳感器的發(fā)展趨勢(shì)之一就是用復(fù)雜的材料制造良好性能的傳感器。在近年的傳感器研究中，材料的變化主要是：磁性材料、智能材料、陶瓷材料、半導(dǎo)體敏感材料、人工合成的原子分子型材料的使用；單一型材料轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合性材料，單晶體材料轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w材料、多晶體材料。在進(jìn)一步進(jìn)行材料開(kāi)發(fā)的同時(shí)，還應(yīng)該探尋有敏感效應(yīng)的新材料，爭(zhēng)取取得傳感器成本低、性能高的特點(diǎn)。
2.2 智能化傳感器
傳感器的智能化指的是將微處理機(jī)很好的結(jié)合到傳感器上，使傳感器能夠有信息處理與檢測(cè)的功能。傳感器的智能化一般情況下是將信號(hào)的驅(qū)動(dòng)回路、處理、檢測(cè)等一系列的外圍電路在一塊基片上進(jìn)行集成，使傳感器能夠有自適應(yīng)、自診斷、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理等一些新的功能。這種進(jìn)過(guò)處理的傳感器不僅僅能夠?qū)⒁幚砼c模擬的信號(hào)提供出來(lái)，還能夠進(jìn)行信息的自動(dòng)時(shí)漂、非線性、溫漂的自校正，信號(hào)的放大處理，并且有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，能夠保證傳感器的信號(hào)質(zhì)量，提供非常高的精度。智能傳感器的特點(diǎn)是使用方便、適合大批量的生產(chǎn)、體積小、性能高、功能多。
2.3 多功能化、集成化傳感器
在傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大的同時(shí)，還需要借助半導(dǎo)體的組裝技術(shù)、精密加工、光刻技術(shù)、擴(kuò)散技術(shù)、蒸鍍技術(shù)等等。從元件單一、功能單一逐步向多功能化、集成化的方向發(fā)展。多功能化基礎(chǔ)是集成化，而集成化就是指運(yùn)用半導(dǎo)體的加工技術(shù)，在一塊芯片上對(duì)轉(zhuǎn)換元件、信息處理、電源電路元件、敏感元件等進(jìn)行集成。
2.4 微型化傳感器
傳感器的微型化是指將微米級(jí)的數(shù)據(jù)處理裝置、信號(hào)調(diào)理器、敏感元件通過(guò)微機(jī)械加工技術(shù)在一塊芯片上集成封裝。微型化傳感器的特點(diǎn)就是便于集成、價(jià)格便宜、體積小，所以能夠很大程度上的將測(cè)試的精度提高。在目前可以制作的是能夠檢測(cè)和敏感生物量、化學(xué)量、熱學(xué)量、磁學(xué)量、力學(xué)量的微型化傳感器。所以傳感器的微型化具有很大的市場(chǎng)前景。
3 結(jié)語(yǔ)
汽車(chē)電子控制系統(tǒng)研究的一個(gè)核心內(nèi)容就是傳感器應(yīng)用技術(shù)，并且不斷地向著智能化、多功能化、微型化、集成化的方向發(fā)展，汽車(chē)傳感器上具有很大的市場(chǎng)前景。
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