传感器论文

（******学院 电子与信息工程学院 广东**）

摘要： 汽车用传感器技术是促进汽车电子化发展的关键技术之一。本文介绍汽车传感器的基本功用,阐述传感器技术在汽车上的重要应用,并就汽车传感器的应用现状分析汽车传感器技术的发展趋势.

关键词：汽车；传感器技术；应用；发展趋势

Sensors in modern automotive applications

（ electronic and information engineering *******）

Abstract：Automobile sensor is automobile electronic technology research is one of the core contents. Introducing the basic function of sensors, expounds the sensor technology in cars, the important application, and the present situation of the application of analysis of sensors sensors technical development trend.

Keysords：Car; The sensor technology; Application; Development trend

一、引言

一般普通汽车大约装有几十只到近百只传感器，而高级豪华汽车大约使用200—300只传感器。汽车用传感器主要应用在汽车发动机控制系统和汽车状态控制系统中，现代汽车电子从所应用的电子元器件到车内电子系统的架构均已进入一个有本质性提高的新阶段,其中最有代表性的核心器件就是传感器。

二、传感器技术的概述

所谓传感器，是指能感受规定的被测量，并按一定规律转换成可用输出的信号期间或装置，传感器通常有敏感元件、转换原件和转换电路组成。其中敏感元件是指能直接感受的部分，即将被测量通过敏感元件转换成与被测量有确定关系的非电量；转换元件的作用是将上述的非电量转换成电参量；转换电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处理换成电压、电流或可测电量，以便显示、记录、控制和处理。

2．1 温度传感器。

主要检测发动机温度,吸入气体温度,冷却水温度,燃油温度,催化温度等,将它们转变成电信号,从而控制喷油嘴针阀开启时刻和持续时间,以保证供给发动机最佳混合气并达到排气净化效果等.实际应用的温度传感器主要有线绕电阻式,热敏电阻式和热电偶式.线绕电阻式温度传感器的精度较高,但响应特性差;热敏式传感器灵敏度高,响应特性较好,但线性差,适用温度较低;热电偶式传感器的精度高,测温范围宽,但需考虑放大器和冷端处理问题.。

2.2 压力传感器。

主要检测气缸负压,从而控制点火和燃料喷射;检测大气压,从而控制爬坡时空燃比;检测气缸内压,从而控制点火提前角;检测废气再循环流量,发动机油压,制动器油压,轮胎空气压力等等,并对相

关量作出反应.车用压力传感器目前应用较多的有电容器式,压式,差动变压器式,表面弹性波式.

2.3 位置传感器。

节气门位置传感器安装在节气门上,用来检测节气门的开度.它通过杠杆机构与节气门联动,进而反映发动机的不同工况.此传感器可把发动机的不同工况检测后输入电控单元(ECU),从而控制不同的喷油量.曲轴位置传感器也称曲轴转角传感器,是计算机控制的点火系统中最重要的传感器,其作用是检测上止点信号,曲轴转角信号和发动机转速信号,并将其输入计算机,从而使计算机能按气缸的点火顺序发出最佳点火时刻指令。

2.4 氧传感器。

氧传感器是气体浓度传感器的一种,主要用于车体内气体检测和废气排放,通过检测汽车尾气中氧含量,检测排气中空燃比,向供油系统发出负反馈信号,以修正喷油脉冲,使空燃比调整到理论值,以达到理想的排气净化效果。

2.5 流量传感器。

测定进气量和燃油流量以控制空燃比.主要有空气流量传感器和燃料流量传感器.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.实际应用的产品主要有卡尔曼旋涡式,叶片式,热线式.卡尔曼式无可动部件,反应灵敏,精度较高;热线式易受吸入气体脉动影响,且易断丝;燃料流量传感器用于检测燃料流速,以计算汽车燃油消耗量,产品主要有水车式,球循环式.

2.6 爆震传感器.

爆震传感器可以通过检测汽缸压力,发动机机体振动和燃烧躁声三种方法来检测发动机的振动,并根据检测到的爆震信号适当调整点火时刻.目前采用的有共振型和非共振型两大类。

三、传感器技术目前在汽车上的应用成果

汽车状态控制系统用传感器的使用环境条件不大苛刻，许多在工业控制系统中使用的传感器可以直接或者稍加改进后使用在汽车状态控制系统中。不同的控制系统要求配置不同的传感器。例如：在防打滑的制动器中使用对地速度传感器、车轮速度传感器；在SPA(单点式传感气袋系统)中使用悬臂压电陶瓷式、圆板型压电陶瓷式、悬臂压电电阻式、4点支持压电电阻式、3层或5层结构静电电容器式等气袋用加速度传感器；在液压转向装置中使用车速传感器、油压传感器；在速度自动控制系统中使用车速传感器、加速踏板位置传感器；在亮度控制系统中使用光传感器；在电子驾驶系统中使用磁传感器、气流速度传感器；在自动空调系统中使用室内温度传感器、吸气温度传感器、风量传感器、日照传感器、湿度传感器；在导向行驶系统中使用方位传感器、车速传感器；在惯性行驶

系统中使用转向传感器、行驶距离传感器；在测量燃油、冷却液、制动液、电解液、清洗液、发动机油位等液位时，使用热敏电阻式、压电谐振式、静电电容器式等液位传感器。在ABS系统中各厂家正在致力开毂内装式ABS传感器，预计将向轮毂内装式半导体传感器方面发展。霍尔器件及MR器件等可以检测出零车速，但目前的问题是如何降低成本。

四、智能传感器：微传感器与集成电路融合的新一代电子器件

4.1、微传感器

微传感器、智能传感器是近几年才开始迅速发展起来的新兴技术。在我国的报刊杂志上目前所使用的技术名称还比较含混，仍然笼统地称之为传感器，或者含糊地归纳为汽车半导体器件，也有将智能传感器（或智能执行器、智能变送器）与微系统、MEMS等都归入了MEMS（微机电系统）名称下的。这里介绍当前一些欧美专著中常用的技术名词的定义和技术内涵。

在绝大多数情况下，传感器其实是泛指了三大类器件：将非电学输入参量转换成电磁学信号输出的传感器；将电学信号转换成非电学参量输出的执行器；以及既能用作传感器又能用作执行器，其中较多的是将一种电磁学参量形式转变成另一种电磁学参量形态输出的变送器。就是说，关于微传感器、智能传感器的技术特性可以扩大类推到微执行器、微变送器-传感器（或执行器、或变送器）的物理尺度中至少有一个物理尺寸等于或小于亚毫米量级的。

微传感器不是传统传感器简单的物理缩小的产物，而是基于半导体工艺技术的新一代器件：应用新的工作机制和物化效应，采用与标准半导体工艺兼容的材料，用微细加工技术制备的。因此有时也称为硅传感器。可以用类似的定义和技术特征类推描述微执行器和微变送器。

它由两块芯片组成，一是具有自检测能力的加速度计单元（微加速度传感器），另一块则是微传感器与微处理器（MCU）间的接口电路和MCU。这是一种较早期（1996年前后）的，但已相当实用的器件，可用于汽车的自动制动和悬挂系统中，并且因微加速度计具有自检能力，还可用于安全气囊。从此例中可以清楚看到，微传感器的优势不仅是体积的缩小，更在于能方便地与集成电路组合和规模生产。应该指的是，采用这种两片的解决方案可以缩短设计周期、降低开发前期小批量试产的成本。但对实际应用和市场来说，单芯片的解决方案显然更可取，生产成本更低，应用价值更高。

4.2、智能传感器

智能传感器（SmartSensor）、智能执行器和智能变送器-微传感器（或微执行器，或微变送器）

和它的部分或全部处理器件、处理电路集成在一个芯片上的器件（例如上述的微加速度计的单芯片解决方案）。因此智能传感器具有一定的仿生能力，如模糊逻辑运算、主动鉴别环境，自动调整和补偿适应环境的能力，自诊断、自维护等。显然，出于规模生产和降低生产成本的要求，智能传感器的设计思想、材料选择和生产工艺必须要尽可能地和集成电路的标准硅平面工艺一致。可以在正常工艺流程的投片前，或流程中，或工艺完成后增加一些特殊需要的工序，但也不应太多。

4.结束语

现代汽车正向着人类需求的安全、舒适、方便、无污染的方向发展。电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素,汽车动力性能、操纵性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高,都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术的完美结合,电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化。由于传感器在电控系统中的重要性,所以从某种意义上说,先进汽车的竞争即是传感器的竞争.传感器作为汽车电控系统的关键部件,其优劣直接影响到系统的性能. 总之，汽车用传感器技术的发展，不仅仅是传感器自身的开发，而且更注重于对传感器的互换性、耐久性、可靠性的开发。

参考文献：

[1]黄玲,刘映凯.《 传感器技术在汽车上的应用与发展[M]》 抚顺:辽宁师专学报,2009

[2]宋文绪，杨帆 主编 《传感器与检测技术》 高等教育出版社2010