簡(jiǎn)要介紹常用汽車(chē)傳感器的應用

前言

汽車(chē)傳感器(汽車(chē)控制系統)是現在汽車(chē)智能化、集成化不可缺少的一部分，不同的傳感器在汽車(chē)中有著(zhù)不同的應用，由于不同的物理效應，汽車(chē)傳感器的應用方面也是不同的。那么，不同的汽車(chē)傳感器都應用在汽車(chē)的哪些方面呢，汽車(chē)傳感器的應用依據是什么呢?作者通過(guò)搜集整理資料，對汽車(chē)傳感器的應用所依據的物理效應以及不同的汽車(chē)傳感器的應用的不同方面作了簡(jiǎn)單歸納。

汽車(chē)傳感器的應用所依據的物理效應

(1)磁電效應

根據法拉第電磁感應定律，N匝線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中運動(dòng)，切割磁力線(xiàn)(或線(xiàn)圈所在磁場(chǎng)的磁通變化)時(shí)，線(xiàn)圈中所產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢的大小取決于穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通的變化率，

(2)霍耳效應

半導體或金屬薄片置于磁場(chǎng)中，當有電流(與磁場(chǎng)垂直的薄片平面方向)流過(guò)時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)和電流的方向上產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現象稱(chēng)為霍耳效應。

(3)壓電效應

對某些電介質(zhì)沿著(zhù)一定方向加力而使其變形時(shí)，在一定表面上產(chǎn)生電荷，當外力撤除后，又恢復到不帶電狀態(tài)，這種現象稱(chēng)為正壓電效應。在電介質(zhì)的極化方向施加電場(chǎng)，電介質(zhì)會(huì )在一定方向上產(chǎn)生機械變形或機械壓力，當外電場(chǎng)去除后，變形或應力隨之消失，此現象稱(chēng)為逆壓電效應。

(4)光電效應(光電式傳感器)

當光線(xiàn)照射物體時(shí)，可看作一串具有能量E的光子轟擊物體，如果光子的能量足夠大，物質(zhì)內部電子吸收光子能量后，擺脫內部力的約束，發(fā)生相應電效應的物理現象，稱(chēng)為光電效應。

1)在光線(xiàn)作用下，電子逸出物體表面的現象，稱(chēng)為外光電效應，如光電管、光電倍增管等。

2)在光線(xiàn)作用下，物體的電阻率改變的現象，稱(chēng)為內光電效應，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管等。

3)在光線(xiàn)作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢的現象，稱(chēng)為光生伏特現象，如光電池(屬于對感光面入射光點(diǎn)位置敏感的器件)等。

熱電效應

將兩種不同性質(zhì)的金屬導體A、B接成一個(gè)閉合回路，如果兩接合點(diǎn)溫度不相等(T0≠T)，則在兩導體間產(chǎn)生電動(dòng)勢，并且回路中有一定大小的電流存在，此現象稱(chēng)為熱電效應。

不同的汽車(chē)傳感器的應用

1.溫度傳感器

溫度傳感器主要用于檢測發(fā)動(dòng)機溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度以及催化溫度等。溫度用傳感器有線(xiàn)繞電阻式、熱敏電阻式和熱偶電阻式三種主要類(lèi)型。三種類(lèi)型傳感器各有特點(diǎn)，其應用場(chǎng)合也略有區別。線(xiàn)繞電阻式溫度傳感器的精度高，但響應特性差;熱敏電阻式溫度傳感器靈敏度高，響應特性較好，但線(xiàn)性差，適應溫度較低;熱偶電阻式溫度傳感器的精度高，測量溫度范圍寬，但需要配合放大器和冷端處理一起使用。

已實(shí)用化的產(chǎn)品有熱敏電阻式溫度傳感器(通用型-50℃~130℃，精度1.5%，響應時(shí)間10ms;高溫型600℃~1000℃，精度5%，響應時(shí)間10ms)、鐵氧體式溫度傳感器(ON/OFF型，-40℃~120℃，精度2.0%)、金屬或半導體膜空氣溫度傳感器(-40℃~150℃，精度2.0%、5%，響應時(shí)間20ms)等。

2.壓力傳感器

壓力傳感器主要用于檢測氣缸負壓、大氣壓、渦輪發(fā)動(dòng)機的升壓比、氣缸內壓、油壓等。吸氣負壓式傳感器主要用于吸氣壓、負壓、油壓檢測。汽車(chē)用壓力傳感器應用較多的有電容式、壓阻式、差動(dòng)變壓器式(LVDT)、表面彈性波式(SAW)。

電容式壓力傳感器主要用于檢測負壓、液壓、氣壓，測量范圍20~100kPa，具有輸入能量高，動(dòng)態(tài)響應特性好、環(huán)境適應性好等特點(diǎn);壓阻式壓力傳感器受溫度影響較大，需要另設溫度補償電路，但適應于大量生產(chǎn);LVDT式壓力傳感器有較大的輸出，易于數字輸出，但抗干擾性差;SAW式壓力傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨率高、數字輸出等特點(diǎn)，用于汽車(chē)吸氣閥壓力檢測，能在高溫下穩定地工作，是一種較為理想的傳感器。

3.流量傳感器

流量傳感器主要用于發(fā)動(dòng)機空氣流量和燃料流量的測量?？諝饬髁康臏y量用于發(fā)動(dòng)機控制系統確定燃燒條件、控制空燃比、起動(dòng)、點(diǎn)火等?？諝饬髁總鞲衅饔行D翼片式(葉片式)、卡門(mén)渦旋式、熱線(xiàn)式、熱膜式等四種類(lèi)型。旋轉翼片式(葉片式)空氣流量計結構簡(jiǎn)單，測量精度較低，測得的空氣流量需要進(jìn)行溫度補償;卡門(mén)渦旋式空氣流量計無(wú)可動(dòng)部件，反映靈敏，精度較高，也需要進(jìn)行溫度補償;熱線(xiàn)式空氣流量計測量精度高，無(wú)需溫度補償，但易受氣體脈動(dòng)的影響，易斷絲;熱膜式空氣流量計和熱線(xiàn)式空氣流量計測量原理一樣，但體積少，適合大批量生產(chǎn)，成本低?？諝饬髁總鞲衅鞯闹饕夹g(shù)指標為：工作范圍0.11~103立方米/min，工作溫度-40℃~120℃，精度≤1%。

燃料流量傳感器用于檢測燃料流量，主要有水輪式和循環(huán)球式，其動(dòng)態(tài)范圍0~60kg/h，工作溫度-40℃~120℃，精度 1%，響應時(shí)間10ms。

4.位置和轉速傳感器

位置和轉速傳感器主要用于檢測曲軸轉角、發(fā)動(dòng)機轉速、節氣門(mén)的開(kāi)度、車(chē)速等。目前汽車(chē)使用的位置和轉速傳感器主要有交流發(fā)電機式、磁阻式、霍爾效應式、簧片開(kāi)關(guān)式、光學(xué)式、半導體磁性晶體管式等，其測量范圍0 ~360 ，精度 0.5 以下，測彎曲角達 0.1 。

車(chē)速傳感器種類(lèi)繁多，有敏感車(chē)輪旋轉的、也有敏感動(dòng)力傳動(dòng)軸轉動(dòng)的，還有敏感差速從動(dòng)軸轉動(dòng)的。當車(chē)速高于100km/h時(shí)，一般測量方法誤差較大，需采用非接觸式光電速度傳感器，測速范圍0.5~250km/h，重復精度0.1%，距離測量誤差優(yōu)于0.3%。

5.氣體濃度傳感器

氣體濃度傳感器主要用于檢測車(chē)體內氣體和廢氣排放。其中，最主要的是氧傳感器，實(shí)用化的有氧化鋯傳感器(使用溫度-40℃~900℃，精度1%)、氧化鋯濃差電池型氣體傳感器(使用溫度300℃~800℃)、固體電解質(zhì)式氧化鋯氣體傳感器(使用溫度0℃~400℃，精度0.5%)，另外還有二氧化鈦氧傳感器。和氧化鋯傳感器相比，二氧化鈦氧傳感器具有結構簡(jiǎn)單、輕巧、便宜，且抗鉛污染能力強的特點(diǎn)。

6.爆震傳感器

爆震傳感器用于檢測發(fā)動(dòng)機的振動(dòng)，通過(guò)調整點(diǎn)火提前角控制和避免發(fā)動(dòng)機發(fā)生爆震?？梢酝ㄟ^(guò)檢測氣缸壓力、發(fā)動(dòng)機機體振動(dòng)和燃燒噪聲等三種方法來(lái)檢測爆震。爆震傳感器有磁致伸縮式和壓電式。磁致伸縮式爆震傳感器的使用溫度為-40℃~125℃，頻率范圍為5~10kHz;壓電式爆震傳感器在中心頻率5.417kHz處，其靈敏度可達200mV/g，在振幅為0.1g~10g范圍內具有良好線(xiàn)性度。

7.24GHz雷達傳感器

24GHz雷達傳感器用于汽車(chē)防撞安裝系統，通過(guò)發(fā)射雷達波來(lái)判斷前方出現的物體大小，距離和移動(dòng)速度，進(jìn)而通過(guò)顯示器或與汽車(chē)制動(dòng)系統進(jìn)行配合，避免汽車(chē)與前方物體相撞。傳感器發(fā)射頻率在24.125GHz左右，可以調節的頻率范圍在50KHz左右。精度在國外精度可以達到毫米級別。

總結

汽車(chē)傳感器的應用已越來(lái)越來(lái)廣泛，作為汽車(chē)電子中不可缺少的元器件，已受到越來(lái)越多的廠(chǎng)商青睞。本文主要介紹了汽車(chē)傳感器的應用所依據的物理效應以及不同的汽車(chē)傳感器的應用的不同方面。