傳感器技術在汽車上的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

在當今電子技術高速發(fā)展的時代，汽車的控制系統(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用技術。傳感器市場上，傳統(tǒng)的傳感器逐步被淘汰，現(xiàn)狀時興的是一種智能化、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傳感器必不可少的一部分。

自德國人卡爾·奔馳于1885年研制出世界上的第一輛汽車至今，汽車逐漸成為人們生活當中不可或缺的交通工具。但是在當今科技快速發(fā)展，社會逐步進步的時代，汽車的控制系統(tǒng)逐步的趨向于電子控制系統(tǒng)，這種汽車稱之為電子汽車，這種電子汽車的控制系統(tǒng)中最重要的一種就是傳感器應用技術，一種高端的傳感器漸漸地將變成汽車控制系統(tǒng)中必不可少的一個關鍵部分。

1 傳感器應用技術在汽車上的應用現(xiàn)狀

現(xiàn)在汽車發(fā)展的一個重要技術特征，就是構成汽車的零件越來越多的運用電子控制系統(tǒng)。但是只要是運用電子控制系統(tǒng)的東西，傳感器的存在是必不可少的，如汽車的GPS導航、自動變速器、發(fā)動機等等。汽車運用傳感器，能夠?qū)ζ囅到y(tǒng)的壓力、進氣量、加速度、位置、振動、轉(zhuǎn)速、溫度等各種有用的信息進行準確、實時的控制和測量，可以很大程度的將汽車的舒適度提高，在汽車的安全行駛中起到了關鍵的作用?，F(xiàn)在就用壓力、進氣量、轉(zhuǎn)速、溫度這四種傳感器來說明傳感器應用技術在汽車上的應用現(xiàn)狀。

1.1 壓力傳感器

汽車在行駛過程中，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油壓、汽缸內(nèi)壓、渦輪發(fā)動機升壓比、大氣壓、氣缸負壓等等，檢測這些的主要目的是保證汽車的安全、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)殡娦盘枺趥鬟f到ECU，用于便捷的進行控制與監(jiān)測。

在汽車進行電子控制系統(tǒng)中，壓力傳感器有兩種形式——壓阻式——電阻應變計式壓力傳感器與半導體壓阻效果式壓力傳感器。在壓力較高的時候，一般情況下運用的是電阻應變計式壓力傳感器，相對的，在壓力較低的時候，一般情況下運用的是半導體壓阻效果式壓力傳感器。除了這兩種，汽車在用到壓力傳感器的時候還有SAW(表面彈性波式)、LVDT(差動變壓器式)、電容式。SAW壓力傳感器的特點就是數(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，能夠檢測汽車的吸氣閥的壓力，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是環(huán)境適應性好、動態(tài)響應特性好、輸入能量高，它能夠檢測氣壓、液壓、負壓，測量的范圍是20-100kPa。

1.2 進氣量傳感器

在汽車電子控制系統(tǒng)裝置上，進氣量傳感器就是用來檢測發(fā)動機能夠吸進的空氣量。發(fā)動機基本點火提前角與基本燃油量確定的主要參數(shù)是發(fā)動機轉(zhuǎn)速與進氣量。進氣量會對發(fā)動機的工作產(chǎn)生很大的影響。汽車在用到進氣量傳感器的時候有卡門漩渦式、熱線式、熱膜式、葉片式等等，進氣量傳感器一般是裝在節(jié)氣門體與空氣濾清器之間。發(fā)動機檢測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進行測量，計算的標準是測量得到的空氣流量比上發(fā)動機轉(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，它能夠檢測車輪的轉(zhuǎn)速、發(fā)動機的曲軸轉(zhuǎn)速，能夠由此來推算出汽車運行的速度。發(fā)動機基本點火提前角與基本燃油量確定的主要參數(shù)是發(fā)動機轉(zhuǎn)速與進氣量。轉(zhuǎn)速會對發(fā)動機的工作產(chǎn)生很大的影響。目前汽車在用到轉(zhuǎn)速傳感器的時候有半導體磁性晶體管式、光學式、簧片開關式、霍爾效應式、磁阻式、交流發(fā)電機式等等。車速傳感器的種類非常多，有敏感動力傳動軸轉(zhuǎn)動的，有敏感差速從動軸轉(zhuǎn)動的，還有敏感車輪旋轉(zhuǎn)的。在車速大于100km/h的時候，一般的測量方法則會有很大的誤差，這時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催化溫度、燃油溫度、冷卻水溫度、吸入氣體溫度、發(fā)動機溫度等等。汽車在用到溫度傳感器的時候有熱偶電阻式、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是測量溫度的范圍寬、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是響應特性好、靈敏度高，但是適應溫度比較低，線性差。線繞電阻式溫度傳感器的特點是精度高，但是響應特性較差。目前市場上已經(jīng)實用化的溫度傳感器有金屬或半導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 傳感器應用技術在汽車上的發(fā)展趨勢

在當今社會上，人們在選擇汽車的時候注重的是汽車的功能、節(jié)能、環(huán)保、安全，并且這種需求在不斷的提高。由此，在汽車應用上廣泛流行開一種電子控制系統(tǒng)，并且這種電子設施的發(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，則帶動了傳感器的不斷進步，其發(fā)展趨勢與電子設備的基本一致，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

傳感器重要的基礎就是傳感器的材料，傳感器的發(fā)展趨勢之一就是用復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)閺秃闲圆牧?，單晶體材料轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w材料、多晶體材料。在進一步進行材料開發(fā)的同時，還應該探尋有敏感效應的新材料，爭取取得傳感器成本低、性能高的特點。

2.2 智能化傳感器

傳感器的智能化指的是將微處理機很好的結(jié)合到傳感器上，使傳感器能夠有信息處理與檢測的功能。傳感器的智能化一般情況下是將信號的驅(qū)動回路、處理、檢測等一系列的外圍電路在一塊基片上進行集成，使傳感器能夠有自適應、自診斷、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理等一些新的功能。這種進過處理的傳感器不僅僅能夠?qū)⒁幚砼c模擬的信號提供出來，還能夠進行信息的自動時漂、非線性、溫漂的自校正，信號的放大處理，并且有較強的抗電磁干擾能力，能夠保證傳感器的信號質(zhì)量，提供非常高的精度。智能傳感器的特點是使用方便、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

在傳感器的應用領域不斷擴大的同時，還需要借助半導體的組裝技術、精密加工、光刻技術、擴散技術、蒸鍍技術等等。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。多功能化基礎是集成化，而集成化就是指運用半導體的加工技術，在一塊芯片上對轉(zhuǎn)換元件、信息處理、電源電路元件、敏感元件等進行集成。

2.4 微型化傳感器

傳感器的微型化是指將微米級的數(shù)據(jù)處理裝置、信號調(diào)理器、敏感元件通過微機械加工技術在一塊芯片上集成封裝。微型化傳感器的特點就是便于集成、價格便宜、體積小，所以能夠很大程度上的將測試的精度提高。在目前可以制作的是能夠檢測和敏感生物量、化學量、熱學量、磁學量、力學量的微型化傳感器。所以傳感器的微型化具有很大的市場前景。

3 結(jié)語

汽車電子控制系統(tǒng)研究的一個核心內(nèi)容就是傳感器應用技術，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，汽車傳感器上具有很大的市場前景。