汽車(chē)電子技術(shù)中的智能傳感器技術(shù)研究

王臻

摘? 要：近年來(lái)電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)繁榮發(fā)展，汽車(chē)的電子化程度在不斷加深，以往的機(jī)械系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足汽車(chē)對(duì)功能的高需求?；诖?，該文以智能傳感器技術(shù)為研究對(duì)象，根據(jù)汽車(chē)傳感器的分類(lèi)，分別從汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、底盤(pán)控制系統(tǒng)、車(chē)身控制系統(tǒng)闡述汽車(chē)電子技術(shù)中智能傳感器技術(shù)的有效應(yīng)用。在未來(lái)，汽車(chē)智能傳感器技術(shù)將會(huì)繼續(xù)朝著多功能化、智能化與集成化的方向發(fā)展，這將為智能傳感器技術(shù)提供更多的發(fā)展機(jī)遇，拓寬發(fā)展渠道，提升傳感器技術(shù)的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)電子技術(shù);智能傳感器;技術(shù)應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U463? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

智能傳感器作為汽車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要部件，傳感器的技術(shù)性能將直接影響汽車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能?，F(xiàn)代化汽車(chē)電子技術(shù)設(shè)計(jì)中，傳感器就是重要的功能性部件，立足于模糊控制與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合應(yīng)用，使智能傳感器發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化汽車(chē)的智能化發(fā)展。

1 汽車(chē)傳感器

1.1 定義與組成

傳感器是能夠被測(cè)量，可以通過(guò)特殊規(guī)律轉(zhuǎn)化為輸出信號(hào)的裝置。該裝置通過(guò)化學(xué)、物理與生物效應(yīng)將被測(cè)對(duì)象的各項(xiàng)量轉(zhuǎn)為電能。傳感器共有動(dòng)力系統(tǒng)、舒適性調(diào)節(jié)系統(tǒng)與安管系統(tǒng)3種類(lèi)型，其中動(dòng)力系統(tǒng)的最大市場(chǎng)為汽車(chē)。

傳感器中包含以下3個(gè)部分。測(cè)量電路、敏感元件與轉(zhuǎn)換元件。敏感元件用來(lái)直接響應(yīng)，轉(zhuǎn)換元件能夠?qū)⒎请娏肯螂妳⒘哭D(zhuǎn)化。

1.2 傳感器分類(lèi)

常見(jiàn)的傳感器主要有以下5種。1）空氣流量傳感器，具體可以劃分為翼板式空氣流量傳感器、卡門(mén)旋渦式空氣流量傳感器、熱線(xiàn)式空氣流量傳感器以及熱膜式空氣流量傳感器。2）進(jìn)氣歧管壓力傳感器。其中包含半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣歧管壓力傳感器與電容式進(jìn)氣歧管壓力傳感器2種。3）溫度傳感器。根據(jù)溫度傳感器的檢測(cè)對(duì)象，可以分為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器和排氣溫度傳感器3種。4）節(jié)氣門(mén)開(kāi)度傳感器，主要分為線(xiàn)性信號(hào)輸出型、開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出型與組合型。5）氧傳感器。根據(jù)應(yīng)用的材料與檢測(cè)原理，可以具體劃分為氧化鋯式氧傳感器、氧化鈦式氧傳感器。

2 汽車(chē)電子技術(shù)中的智能傳感器技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 智能傳感器技術(shù)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

由于汽車(chē)智能傳感器需要在發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、燃油蒸汽或污泥等環(huán)境中工作，傳感器的耐惡劣環(huán)境技術(shù)指標(biāo)較高。分析智能傳感器技術(shù)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)踐應(yīng)用，主要有以下3種。

2.1.1 溫度傳感器的應(yīng)用

正常汽車(chē)電子技術(shù)中，溫度傳感器可以檢測(cè)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、吸入氣體、燃油與冷卻水的溫度。傳感器將這些溫度參數(shù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油嘴針閥的控制，保證其開(kāi)啟時(shí)間準(zhǔn)確，持續(xù)時(shí)間足夠，以此為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)提供最佳混合氣，從而達(dá)到一定的排氣凈化效果。當(dāng)前汽車(chē)電子技術(shù)中，溫度傳感器可以檢測(cè)汽車(chē)車(chē)輪溫度，判斷車(chē)輪和路面之間的摩擦情況，應(yīng)用智能控制器控制車(chē)速。此外，溫度傳感器還需要檢測(cè)車(chē)內(nèi)與車(chē)外的溫度，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于最佳工作功率范圍，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的有效控制，在提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的同時(shí)，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。人們經(jīng)常使用以下3種溫度傳感器。1）線(xiàn)繞電阻式傳感器。該傳感器檢測(cè)精度較高，但是響應(yīng)效果一般。2）熱電耦式傳感器。該傳感器精度高、測(cè)量溫度的范圍較寬，但是需要考慮到冷端處理的問(wèn)題。3）熱敏式傳感器。該傳感器的靈敏度比較高，響應(yīng)特性比較強(qiáng)，但是適用溫度比較低。

2.1.2 壓力傳感器的應(yīng)用

一般情況下，壓力傳感器需要檢測(cè)汽車(chē)氣缸負(fù)壓與內(nèi)壓，查看大氣壓情況，以此實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的自動(dòng)點(diǎn)火與燃料噴射、爬坡時(shí)空燃比的自動(dòng)控制。當(dāng)前汽車(chē)智能傳感器技術(shù)應(yīng)用中，壓力傳感器可以實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)汽車(chē)的廢氣再循環(huán)流量與發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器的油壓情況。常見(jiàn)的壓力傳感器有以下4種。1）電容式壓力傳感器，輸入能量高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性較好，環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)。2）壓阻式壓力傳感器，應(yīng)用該傳感器時(shí)應(yīng)另外設(shè)置溫度補(bǔ)償電路，可以大批量生產(chǎn)該傳感器。3）差動(dòng)變壓器式傳感器，輸出較大，可以數(shù)字輸出，但是抗震性能一般。4）表面彈性波式壓力傳感器，體積小且功耗低，靈敏度和分辨率比較高，支持?jǐn)?shù)字量輸出，是當(dāng)前最理想的汽車(chē)壓力傳感器類(lèi)型。

2.1.3 流量傳感器的應(yīng)用

汽車(chē)電子技術(shù)中，流量傳感器可以測(cè)量汽車(chē)燃油流量與進(jìn)氣量，從而控制空燃比。常見(jiàn)的流量傳感器主要有2種。1）空氣流量傳感器。它能夠檢測(cè)進(jìn)氣量，控制汽車(chē)電子噴油器的噴油量，從而得到精確的空燃比。常見(jiàn)的產(chǎn)品有卡爾曼式與熱線(xiàn)式，卡爾曼式反應(yīng)靈敏，有著較高的精密度;熱線(xiàn)式容易受到氣體的脈動(dòng)影響，容易發(fā)生斷絲問(wèn)題。2）燃料流量傳感器。該傳感器主要用來(lái)檢測(cè)汽車(chē)燃料流速，計(jì)算汽車(chē)燃油的消耗情況，常見(jiàn)的產(chǎn)品為球循環(huán)式。

2.2 智能傳感器技術(shù)在汽車(chē)底盤(pán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

智能傳感器技術(shù)可以在汽車(chē)底盤(pán)中應(yīng)用，不同系統(tǒng)中技術(shù)的應(yīng)用效果有所不同。具體應(yīng)用有以下4種情況。1）自動(dòng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。在該系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用傳感器，需要利用車(chē)輪角速度傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)速的檢測(cè)，當(dāng)車(chē)輪滑移率達(dá)到20%的時(shí)候能夠控制汽車(chē)制動(dòng)油壓，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的穩(wěn)定運(yùn)行，并改善汽車(chē)制動(dòng)性能。2）在汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中應(yīng)用智能傳感器技術(shù)。車(chē)速傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳感器可以用在汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輕松操控，提升系統(tǒng)的響應(yīng)效率，避免發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)不必要的耗損，提高輸出功率，同時(shí)可以節(jié)省一定的燃油。3）在汽車(chē)懸架系統(tǒng)控制內(nèi)應(yīng)用智能傳感器技術(shù)。常見(jiàn)的傳感器有車(chē)身高度傳感器與汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器，懸架系統(tǒng)結(jié)合智能傳感器的檢測(cè)信息，對(duì)車(chē)輛高度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，從而控制姿勢(shì)變化，滿(mǎn)足人們對(duì)汽車(chē)舒適度與穩(wěn)定性的需求。4）變速器控制用傳感器。常見(jiàn)的傳感器有車(chē)速傳感器、離合器傳感器、加速度傳感器與油溫傳感器。傳感器得到的檢測(cè)信息通過(guò)一定處理后實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)電控裝置的控制，合理?yè)Q擋并鎖止變矩器，讓汽車(chē)達(dá)到最大動(dòng)力的同時(shí)，減少燃油耗量，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2.3 智能傳感器技術(shù)在汽車(chē)車(chē)身控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

在汽車(chē)中應(yīng)用智能傳感器，有利于提升車(chē)輛的舒適性與安全性，讓汽車(chē)可以在惡劣的環(huán)境中正常運(yùn)行。對(duì)傳感器的技術(shù)要求雖然沒(méi)有對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器與底盤(pán)傳感器那么嚴(yán)格，但工業(yè)用傳感器也需要不斷更新與改進(jìn)。溫度傳感器和風(fēng)量傳感器用在汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中，車(chē)速傳感器用在汽車(chē)制動(dòng)門(mén)鎖系統(tǒng)中，加速度傳感器用在汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng)中，光傳感器用在汽車(chē)亮度自動(dòng)控制系統(tǒng)中，超聲波傳感器與圖像傳感器用在汽車(chē)死角報(bào)警系統(tǒng)中。

在未來(lái)，汽車(chē)智能傳感器技術(shù)將會(huì)繼續(xù)朝著多功能化、智能化與集成化的方向發(fā)展。多功能化指的是傳感器可以檢測(cè)2個(gè)以上特性參數(shù)與化學(xué)參數(shù);集成化指的是利用IC制造技術(shù)與精細(xì)化加工技術(shù)制作出IC智能傳感器;智能化指的是汽車(chē)智能傳感器和集成電路相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)傳感器的智能作用，例如數(shù)字化信號(hào)輸出與線(xiàn)性化微處理器補(bǔ)償?shù)取，F(xiàn)如今，人們開(kāi)發(fā)出光纖傳感器，其中包含多種類(lèi)型，這種智能傳感器技術(shù)靈敏性強(qiáng)、體積小質(zhì)量輕，可以彎曲，有著良好的絕緣性，在使用中不會(huì)受到電磁干擾，在未來(lái)可以廣泛應(yīng)用于汽車(chē)中。感知層是智能駕駛的核心部分，為獲得自動(dòng)駕駛汽車(chē)所處的環(huán)境信息，目前的主流解決方案是多傳感器的搭配組合。預(yù)計(jì)我國(guó)自動(dòng)駕駛汽車(chē)傳感器市場(chǎng)規(guī)模到2020年約為230億元，到2025年約為600億元。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著汽車(chē)智能化程度的加深，人們?cè)絹?lái)越重視汽車(chē)的舒適性與安全性，對(duì)汽車(chē)行駛中系統(tǒng)的可靠性要求不斷提高，這將導(dǎo)致汽車(chē)智能傳感器技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越重要，傳感器的開(kāi)發(fā)前景也會(huì)更加廣闊。多功能智能傳感器技術(shù)的研究將會(huì)推動(dòng)汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，該文針對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、汽車(chē)底盤(pán)控制系統(tǒng)、車(chē)身控制系統(tǒng)進(jìn)行傳感器應(yīng)用分析，并得出有效結(jié)論，對(duì)未來(lái)傳感器技術(shù)的研究起到推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

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