1、摘要隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代汽車正朝著高級智能和電子信息化方向發(fā)展。汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的重要組成部分，是現(xiàn)代汽車發(fā)展的先導和核心。本文主要研究傳感器在汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)、汽車底盤電子控制系統(tǒng)、汽車防盜系統(tǒng)中的應用以及傳感器在汽車安全氣囊中的應用，從而了解傳感器在現(xiàn)代汽車工業(yè)中的重要性，傳感器已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車不可缺少的一部分。人們通過傳感器知道汽車的所有工作狀況，例如汽車的速度、油量、發(fā)動機的工作狀況等。然后人們通過傳感器表達和反饋的信息進行相應的處理。如果壓力傳感器指示汽車輪胎的壓力過高，輪胎必須適當放氣以保持其正常的輪胎壓力，否則，輪胎爆胎的危險將很容易在炎熱的夏天發(fā)生?？梢哉f，

2、傳感器是人的眼睛，它能準確地向人們反映汽車的各種信息，使人們能夠及時了解汽車的工作狀況和各種信息，確保行車安全。汽車傳感器主要用于發(fā)動機控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和導航系統(tǒng)。發(fā)動機控制系統(tǒng)中使用的傳感器是整個汽車傳感器的核心。隨著環(huán)保要求和燃油消耗法規(guī)的日益嚴格，使得發(fā)動機越來越復雜，發(fā)動機電控系統(tǒng)的性能也將相應提高，這就要求傳感器的使用和精度不斷提高。汽車發(fā)動機控制傳感器工作在惡劣的環(huán)境中，如熱、振動、發(fā)動機產(chǎn)生的汽油蒸氣、輪胎產(chǎn)生的污泥和飛濺。因此，與普通傳感器相比，汽車發(fā)動機傳感器的技術(shù)指標要高一個數(shù)量級，以承受惡劣的環(huán)境。良好的底盤電子控制系統(tǒng)可以提高車輪與地面的附著力，從而

3、提高汽車的安全性、動力性和舒適性。在動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，傳感器的控制對象是車輪轉(zhuǎn)向角。通過電子控制車輪轉(zhuǎn)向角，達到控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的目的。懸架控制系統(tǒng)中傳感器的工作是干預和調(diào)節(jié)車輛懸架部件的特性，從而達到車輛功率控制的目的。碰撞傳感器是安全氣囊系統(tǒng)中的主要控制信號輸入裝置。其功能是在汽車發(fā)生碰撞時，通過碰撞傳感器檢測汽車碰撞的強度信號，并將信號輸入氣囊計算機，氣囊計算機根據(jù)碰撞傳感器的信號決定是否引爆充氣元件給氣囊充氣。目前，傳感器技術(shù)發(fā)展的重點主要是低成本和高可靠性。通過測量各種車輛參數(shù)，可以保證車輛上的電子系統(tǒng)有效工作，從而提高車輛的動力性、環(huán)保性和燃油經(jīng)濟性，以及乘坐的舒適性和安全性。隨著電

4、子技術(shù)的發(fā)展和汽車電子控制系統(tǒng)的日益廣泛應用，汽車傳感器的市場需求將保持高速增長。微型化、多功能化、集成化和智能化傳感器將逐漸取代傳統(tǒng)傳感器，成為汽車傳感器的主流。關(guān)鍵詞：汽車；傳感器；控制。發(fā)展內(nèi)容介紹傳感器是檢測和自動控制應用中的主要環(huán)節(jié)。檢測技術(shù)通常將測試對象分為兩類：電氣參數(shù)的測量和非電氣參數(shù)的測量。電氣參數(shù)包括電壓、電流、電阻、功率、頻率等。這些參數(shù)可以表征設(shè)備或系統(tǒng)的性能。非電參數(shù)包括物理量(如位移、速度、加速度、力、扭矩、應變、振動等)。)，化學量(如濃度、成分、氣體、酸堿度、溫度等。)，生物量(酶、組織、真菌等。)。過去，非電測量方法主要用于測量非電參數(shù)，如用直尺測量長度，用溫

5、度計測量溫度等。然而，目前的非電測量方法大多是電測量方法。關(guān)鍵技術(shù)是如何用傳感技術(shù)將非電參數(shù)轉(zhuǎn)換成電參數(shù)如今，傳感器已廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷、軍事研究、航空航天、現(xiàn)代辦公設(shè)備、智能建筑和家用電器等領(lǐng)域，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)建設(shè)的重要組成部分。在我們的日常生活中使用了各種傳感器，例如冰箱和電飯煲中的溫度傳感器?？照{(diào)中的溫度和濕度傳感器；燃氣灶中的氣體泄漏傳感器：電視機和影碟機中的紅外遙控器；攝像機中的光傳感器；汽車等的燃油表和速度計。傳感器給我們的生活帶來了很多便利和幫助。目前，傳感器覆蓋的領(lǐng)域包括：現(xiàn)代過程工業(yè)、空間開發(fā)、海洋探測、軍事防御、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)療診斷、智能

6、建筑、汽車、家用電器、生物工程、商品檢驗和質(zhì)量檢驗、公共安全，甚至文物保護。在基礎(chǔ)學科的研究中，傳感器有著更加突出的地位，傳感器的發(fā)展往往是一些邊緣學科發(fā)展的先行者。如宏觀層面的浩瀚宇宙，微觀層面的粒子世界，天體的長期演化，短期的瞬時反應，極端的技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超高磁場、低磁場等。在現(xiàn)代過程工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是在自動化生產(chǎn)過程中，質(zhì)量監(jiān)控或自動檢測需要各種傳感器來監(jiān)控和控制生產(chǎn)過程的各種參數(shù)。傳感器是自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)部件，直接影響自動化技術(shù)的質(zhì)量和水平。在航空航天領(lǐng)域，航天器的飛行速度、加速度、位置、姿態(tài)、溫度、壓力、磁場、振動等參數(shù)的測量必須通過傳感器來完成

7、。例如，“阿波羅10號”宇宙飛船需要探測3295個參數(shù)，包括559個溫度傳感器、140個壓力傳感器、501個信號傳感器和142個遙控傳感器。整個宇宙飛船是高性能傳感器的集合。機器人研究中最重要的內(nèi)容是傳感器的應用研究，其中機器人外部傳感器系統(tǒng)包括平面視覺傳感器和立體視覺傳感器。非視覺傳感器包括觸覺、滑動、熱、力和接近傳感器。可以說，機器人的研究水平在一定程度上代表了一個國家傳感器技術(shù)和智能技術(shù)的水平。在智能建筑系統(tǒng)中，計算機控制和管理空調(diào)和制冷、供水和排水、電力轉(zhuǎn)換和配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯等。通過中繼器、路由器、網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)關(guān)和顯示器的各種機電設(shè)備。實現(xiàn)這些功能所需的主要傳感器包括：溫度傳感器、

8、濕度傳感器、液位傳感器、流量傳感器、壓差傳感器、氣壓傳感器等。安全防護、防盜、防火、防氣體泄漏的CCD(電子眼)監(jiān)視器、煙霧傳感器、氣體傳感器、紅外傳感器、玻璃破碎傳感器；自動識別系統(tǒng)中的門禁管理主要采用感應式ic卡識別、指紋識別等方法。這個門禁系統(tǒng)打破了用鑰匙開鎖的悠久傳統(tǒng)。傳感器還廣泛用于醫(yī)療診斷、測量和測試、家用電器、環(huán)境監(jiān)測等。21世紀是信息技術(shù)的時代?，F(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱是傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)。在信息系統(tǒng)中，他們分別完成信息采集、信息傳輸和信息處理。它們的功能可以形象地比作人類的“感官”、“神經(jīng)”和“大腦”。在使用信息的過程中，人們首先需要獲取信息，而傳感器是獲取信息的

9、重要方式和手段。世界各國都非常重視這一領(lǐng)域的發(fā)展?？茖W家們正在努力實現(xiàn)許多以前無法實現(xiàn)的夢想。1傳感器概述現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱主要包括傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)，它們分別完成信息系統(tǒng)中的信息采集、信息傳輸和信息處理。在使用信息的過程中，人們首先需要獲取信息，而傳感器是獲取信息的重要手段和方式。通過分析和處理這些信息，我們可以描述自然的面貌，因此傳感器是理解、掌握和利用客觀世界的重要工具。傳感器是一種獲取被研究信息的裝置或裝置。有了這個裝置，我們可以定量地理解自然現(xiàn)象。1.1傳感器的定義從廣義上講，傳感器是一種能夠?qū)⑽锢砘蚧瘜W量轉(zhuǎn)換成便于使用的電信號的裝置。國際電工委員會(IEC :)的

10、定義是：“傳感器是測量系統(tǒng)中的前端部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可測量的信號”。傳感器是包括載體和電路連接的敏感元件，而傳感器系統(tǒng)是結(jié)合了一些信息處理(模擬或數(shù)字)能力的傳感器。傳感器是傳感器系統(tǒng)的組成部分，是輸入測量信號的第一個網(wǎng)關(guān)。進入傳感器的信號幅度非常小，并且混合了干擾信號和噪聲。為了便于后續(xù)處理，必須首先將信號整合成具有最佳特性的波形，有時需要對信號進行線性化。這項工作由放大器、濾波器和其他模擬電路完成。在某些情況下，這些電路中的一些直接與傳感器組件相鄰。整形后的信號然后被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并輸入到微處理器。德國和俄羅斯學者認為，傳感器應由兩部分組成，即直接感應測量信號的敏感元件部分和最初處理

11、信號的電路部分。根據(jù)這種理解，傳感器還包括信號整形器的電路部分。傳感器系統(tǒng)的性能主要取決于傳感器，傳感器將一種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。有兩種類型的傳感器：主動和被動。主動傳感器可以直接將一種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量，無需外部能量或激勵源。無源傳感器不能直接轉(zhuǎn)換能量形式，但它們可以控制來自另一個輸入端的輸入能量或激勵能量。傳感器承擔著將物體或過程的特定特征轉(zhuǎn)換成數(shù)量的任務。它的“對象”可以是固體、液體或氣體，它們的狀態(tài)可以是靜態(tài)的或動態(tài)的(即過程)。在被轉(zhuǎn)換和量化之后，可以以各種方式檢測對象特征。物體的特征可以是物理的，也可以是化學的。根據(jù)其工作原理，傳感器將物體特性或狀態(tài)參數(shù)

12、轉(zhuǎn)換成可測量的電氣量，然后分離出電氣信號并將其發(fā)送到傳感器系統(tǒng)進行評估或標記。各種物理效應和工作機制被用來制造具有不同功能的傳感器。傳感器可以直接接觸或不接觸被測物體。傳感器的工作機制和作用類型越來越多，所涉及的處理程序也越來越完善。傳感器的功能經(jīng)常與人類的五個感覺器官相比較：光敏傳感器視覺聲音敏感傳感器聽覺氣體傳感器嗅覺化學傳感器味覺壓力敏感、溫度敏感、流體傳感器觸感與當代傳感器相比，人類有更好的感知能力，但也有一些傳感器優(yōu)于人類的感知功能，如人類沒有感知紫外線或紅外線輻射的能力，感覺不到電磁場，無色無味的氣體等。不同場合對傳感器工作原理和結(jié)構(gòu)的基本要求是：高靈敏度、抗干擾穩(wěn)定性(對噪聲不敏

13、感)、易線性調(diào)整(易于校準)、高精度、高可靠性、無滯后、長壽命(耐久性)、可重復性、耐老化、高響應率、抗環(huán)境影響(熱、振動、酸、堿、空氣、水、灰塵)、選擇性、安全性(傳感器應無污染)、互換性、低成本、測量范圍寬、體積小、重量輕、強度高、工作溫度范圍寬。1.2傳感器的分類根據(jù)不同的觀點對傳感器進行分類：它們的工作原理(傳感器工作的基本物理或化學效應)；它們的用途；它們的輸出信號的類型以及制作它們的材料和過程。根據(jù)傳感器的工作原理，它們可以分為物理傳感器和化學傳感器。物理傳感器應用物理效應，如壓電效應、磁致伸縮現(xiàn)象、電離、極化、熱電、光電、磁電等效應。測量信號量的微小變化將被轉(zhuǎn)換成電信號?；瘜W傳感

14、器包括那些將化學吸附、電化學反應和其他現(xiàn)象作為因果關(guān)系的傳感器，并且測量信號量的微小變化也將被轉(zhuǎn)換成電信號。有些傳感器不能分為物理類或化學類。大多數(shù)傳感器基于物理原理?；瘜W傳感器存在許多技術(shù)問題，如可靠性、大規(guī)模生產(chǎn)的可能性、價格等。這些問題已經(jīng)解決，化學傳感器的應用將大大增加。根據(jù)其應用，傳感器可分為壓敏和力敏傳感器、位置傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、熱傳感器、加速度傳感器、輻射傳感器、振動傳感器、光敏傳感器、磁傳感器、氣體傳感器等。傳感器可分為：模擬傳感器將測量的非電量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。數(shù)字傳感器將測量的非電量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。偽數(shù)字傳感器將測量的信號

15、量轉(zhuǎn)換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。當測量信號達到某個閾值時，開關(guān)傳感器輸出設(shè)定的低電平或高電平信號。在外部因素的作用下，所有的材料都會做出相應的、特有的反應。其中，那些對外部效應最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用來制造傳感器的敏感元件。從應用材料的角度來看，傳感器可分為以下幾類：根據(jù)材料類別：金屬、聚合物、陶瓷、混合物。根據(jù)材料的物理性質(zhì)：導體、絕緣體、半導體、磁性材料。根據(jù)材料的晶體結(jié)構(gòu)：單晶、多晶、非晶材料。1.3傳感器的特性在生產(chǎn)過程和科學實驗中，為了檢測和控制各種參數(shù)，要求傳感器能夠感知被測非電量的變化，并將其無失真地轉(zhuǎn)換成相應的電量，這取決于傳感器的

16、基本特性，即輸出-輸入特性。如果將傳感器視為具有兩個輸入和兩個輸出的雙端口網(wǎng)絡(luò)，則傳感器的輸出-輸入特性是與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)的外部特性。傳感器的基本特性可以用靜態(tài)和動態(tài)特性來描述。1.3.1傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性是指當測量值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出-輸入關(guān)系。僅考慮傳感器的靜態(tài)特性，輸入和輸出之間的關(guān)系不包含時間變量。測量靜態(tài)特性的重要指標是線性、靈敏度、滯后和重復性。(1)線性傳感器的線性是指傳感器的輸出和輸入之間的定量關(guān)系的線性。輸出和輸入之間的關(guān)系可以分為線性和非線性特征。從傳感器的性能來看，期望具有線性關(guān)系，即理想的輸出-輸入關(guān)系。然而，實踐中遇到的大多數(shù)傳感器都是非線性的。如

17、果不考慮滯后和蠕變等因素，傳感器輸出和輸入之間的關(guān)系可用多項式表示：y=a0 a1x a2x2 anxn其中：a0是輸入x為零時的輸出。A1，A2，是非線性項的系數(shù)。不同的系數(shù)決定了特征曲線的不同具體形式。靜態(tài)特性曲線可通過實際測試獲得。在實際使用中，為了便于標定和數(shù)據(jù)處理，希望得到一個線性關(guān)系，所以引入了各種非線性補償環(huán)節(jié)。例如，非線性補償電路或計算機軟件用于線性化處理，使得傳感器的輸出和輸入之間的關(guān)系是線性的或近似線性的。然而，如果傳感器的非線性程度不高，并且輸入量的變化范圍小，則可以使用直線(切線或割線)來近似表示實際曲線的一部分，如圖1.1所示，以線性化傳感器的輸出-輸入特性。使用的直線稱為擬合直線。實際特性曲線和擬合直線之間的偏差稱為傳感器的非線性誤差(或線性度)，通常用相對誤差L表示，即最大非線性絕對誤差為：Lmax ；YFS滿量程輸出。從圖1.1中可以看出，即使相同種類的傳感器具有不同的擬合