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汽车电工电子技术:传感器的汽车应用

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:传感器通过检测发动机、底盘、车身的控制系统运行,判断汽车运行的状态,提高驾驶的安全性、舒适性,在汽车上应用十分广泛。微电子机械系统技术已经给汽车传感器领域带来巨大革新。有了MEMS 技术作基础,整个汽车传感器领域必定会朝着安全可靠、微功耗及无源化的方向发展。

汽车电工电子技术:传感器的汽车应用

传感器通过检测发动机、底盘、车身的控制系统运行,判断汽车运行的状态,提高驾驶的安全性、舒适性,在汽车上应用十分广泛。

1.流量传感器

汽车中的流量传感器大多检测发动机空气流量和燃料流量,它能将流量转换成电信号。其中空气流量传感器应用更多,主要用于监测发动机的燃烧条件、起动、点火等,并为计算供油量提供依据。流量传感器按原理分为体积型、质量型流量计,按结构分为热膜式、热线式、翼片式、卡门旋涡式流量计。翼片式流量计测量精度低且要温度补偿;热线式和热膜式测量精度高,无须温度补偿。总的来说,热膜式流量计因为较小的体积,更受工业化生产的青睐。

2.压力传感器

压力传感器主要以力学信号为媒介,把流量等参数与电信号联系起来,可测量发动机的进气压力、气缸压力、大气压、油压等,常用压力传感器可分为电容式、半导体压阻式、差动变压器式和表面弹性波式。电容式压力传感器多检测负压、液压、气压,可测20~100 kPa的压力,动态响应快速敏捷,能抵御恶劣工作条件。压阻式压力传感器需要另设温度补偿电路,它常用于工业生产。相对于差动变压器式压力传感器不稳定的数字输出,表面弹性波式压力传感器表现最优异,它小巧节能、灵敏可靠,受温度影响小。

3.气体浓度传感器

气体浓度传感器被用来检测各种气体浓度。例如,如氧传感器多在发动机排气管中,用来评价空燃比,目前应用的有氧化锆式和氧化钛式,氧化锆式更受欢迎,它能在一定温度下将元件极板内两侧氧浓度差转化为浓差电动势,成本低廉,而且测试结果受环境影响很小。

4.温度传感器

温度传感器主要用于检测动力系统和车内的温度,它使用了不同种类的电阻器:线绕式、热敏式、热偶式。线绕电阻式和热偶电阻式精度比较高,但线绕电阻式响应不及时。热偶电阻式不能单独使用,必须搭配放大器和冷端处理。热敏电阻式虽灵敏但线性差,使用温度有限。因此,三种传感器各有优劣。

5.爆燃传感器

爆燃传感器被安装在发动机机体上,可检测气缸压力、振动和燃烧噪声,判断发动机的爆燃程度,再通过调整点火来排除隐患。爆燃传感器常用磁致伸缩式。

6.底盘控制用传感器

防撞及悬架电子控制是为了防止在行车时发生碰撞事故,车辆前后会安装测距装置,利用雷达或超声波进行工作,这些装置中都大量使用了传感器。悬架是汽车必不可少的配置之一,好的悬架可以大幅减少车身的震动,提高整车稳定性能。悬架系统传感器的作用对象涉及速度与加速度、车身高度、方向盘角度等,计算机会在处理这些信号后再调控车辆的行驶。(www.xing528.com)

7.汽车ABS 轮速传感器

ABS 系统是汽车上一个重要的安全装置,在汽车紧急制动时防止车轮抱死拖滑,提高制动稳定性,缩短制动距离。ABS 系统需要测量制动时前后所有车轮的轮速和减速度,速度和减速度传感器分别可使用电磁效应式和水银开关式。

8.车身控制用传感器

汽车空调系统在车内外和空调器出口都装有温度传感器,空调压缩机上则装有磁电式转速传感器和静电式制冷剂流量传感器,从而可以测量并调整风量,改变车内温度。

9.安全气囊碰撞传感器

安全气囊可保护乘客在事故中免受致命伤害,它包括传感器、电控单元、气囊、气体发生器、续流器,还用到了碰撞传感器和保险传感器。安全气囊中的传感器可以通过测量碰撞加速度来判断碰撞程度,瞬时将信息传输给控制器,引发气体发生器点火给气囊充气,打开气囊。

10.胎压监测传感器

每个车轮内都要安装微型压力传感器,测量轮胎的气压后将信息传到接收器。轮胎压力偏离正常范围,系统就会自动发出警报,不仅保护轮胎,还确保了汽车的行驶安全。

11.汽车防盗传感器

汽车防盗装置使用两轴加速度传感器、倾斜传感器,可以及时检测到车辆移动引起的倾斜搁置。汽车红外防盗报警传感器不仅非常灵敏,还能有效排除干扰因素影响,适应温度的变化,搭配上红外传感信号处理器,报警电路就能高效监控汽车周围的环境变化。

随着半导体、陶瓷新型材料应用于传感器敏感元件,许多先进技术也引入汽车传感器的制造中,如集成技术、微细加工技术、薄膜技术等,从而制造出更多可靠的微型化敏感元件。微电子机械系统技术(MEMS)已经给汽车传感器领域带来巨大革新。利用微电子机械加工技术将微米级的敏感元件、信号处理器、数据处理装置封装在同一芯片上,具有体积小、成本低、寿命长、精度高等优点。有了MEMS 技术作基础,整个汽车传感器领域必定会朝着安全可靠、微功耗及无源化的方向发展。

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