電子汽車領(lǐng)域中智能傳感器的應(yīng)用研究

摘? 要：科學(xué)技術(shù)的更新與換代，逐漸推動(dòng)了傳感器技術(shù)的發(fā)展，從而出現(xiàn)了性能更加良好的智能傳感器，并被應(yīng)用到很多領(lǐng)域，其中包括汽車電子領(lǐng)域，為汽車更好的行駛提供重要幫助。基于此，文章對(duì)智能傳感器進(jìn)行簡(jiǎn)單概述，進(jìn)而分析了智能傳感器在汽車電子中的應(yīng)用，以進(jìn)一步提升我國(guó)汽車智能化水平。

關(guān)鍵詞：智能傳感器;汽車電子;智能化應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U463.6;TP242.6? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）01-0050-02

Abstract：The updating and upgrading of science and technology have gradually promoted the development of sensor technology，resulting in the emergence of intelligent sensors with better performance，which have been applied to many fields，including automotive electronics，to provide important help for better driving of vehicles. Based on this，this paper analyzes the application of smart sensors in automotive electronics through a brief overview of smart sensors，in order to further improve the level of automotive intelligence in China.

Keywords：intelligent sensor;automotive electronics;intelligent application

0? 引? 言

社會(huì)的快速發(fā)展，逐漸提升了人們的生活水平，從而對(duì)生活質(zhì)量提出了更多的要求，特別是人們?nèi)粘３鲂械闹匾煌üぞ摺?，更是如此。這一背景下，汽車領(lǐng)域逐漸對(duì)智能傳感器等技術(shù)進(jìn)行了大量應(yīng)用，以賦予汽車更多的功能與更加良好的性能，使其為人們出行提供更大的便利。因此，對(duì)智能傳感器在汽車電子中的應(yīng)用進(jìn)行研究具有重要意義，能夠?yàn)橹悄軅鞲衅髟谄囯娮又邪l(fā)揮出更大的作用奠定良好基礎(chǔ)。

1? 智能傳感器概述

智能傳感器是當(dāng)前較為先進(jìn)的傳感器，其中存在很多功能，如自動(dòng)補(bǔ)償功能、自動(dòng)校準(zhǔn)功能等，正是由于這些功能的存在，使其具備智能化的特點(diǎn)。其可以自動(dòng)對(duì)外界信息進(jìn)行收集，并進(jìn)行相應(yīng)的處理與分析，進(jìn)而制定出相應(yīng)的決策，以確保外界環(huán)境符合相關(guān)要求。從汽車電子角度來(lái)說(shuō)，內(nèi)部環(huán)境較為惡劣，如高溫、高壓等，這一環(huán)境將會(huì)對(duì)汽車元件造成一定干擾，影響汽車的運(yùn)行[1]。所以，汽車運(yùn)行時(shí)，需要對(duì)環(huán)境與元件狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，以確保汽車可以穩(wěn)定運(yùn)行。而采用智能傳感器即可達(dá)到這一目的，智能傳感器會(huì)對(duì)車輛內(nèi)外環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，準(zhǔn)確掌握車輛行駛的具體狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)，會(huì)及時(shí)做出相應(yīng)的動(dòng)作，避免安全事故的出現(xiàn)。

2? 智能傳感器在汽車電子中的應(yīng)用

2.1? 制動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)

作為汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要組成部分，制動(dòng)系統(tǒng)直接關(guān)系到汽車的行駛狀態(tài)，確保其具有良好的性能，可以使車輛穩(wěn)定運(yùn)行。現(xiàn)代汽車當(dāng)中，大多安裝了抱死制動(dòng)系統(tǒng)，避免車輛制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)輪抱死的情況，將滑動(dòng)率保持在科學(xué)的數(shù)值上。這樣不論在哪種路面上行駛，車輛制動(dòng)時(shí)，車輪均不會(huì)抱死，縮短制動(dòng)距離，賦予車輛更高的安全性。而在這一系統(tǒng)當(dāng)中，則應(yīng)用了智能傳感器，其通過(guò)對(duì)輪速的測(cè)量，以20%滑移率為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)制動(dòng)油壓，提升制動(dòng)能力，從而對(duì)車輛進(jìn)行控制[2]。同時(shí)，在汽車當(dāng)中，還安裝了電子剎車自動(dòng)分配系統(tǒng)，在惡劣環(huán)境行駛時(shí)，使車輛保持穩(wěn)定;此外，還有少部分車輛安裝了緊急剎車輔助系統(tǒng)，出現(xiàn)緊急情況時(shí)，針對(duì)具體情況，合理控制剎車系統(tǒng)，防止事故的出現(xiàn)。

2.2? 安全氣囊的設(shè)計(jì)

車輛行駛的過(guò)程中，由于速度較快，若發(fā)生交通事故，會(huì)對(duì)駕駛?cè)藛T的生命安全造成較大的威脅，因而車輛內(nèi)均安裝了安全氣囊，同時(shí)，為了有效對(duì)安全系統(tǒng)進(jìn)行控制，還設(shè)計(jì)了相應(yīng)的觸發(fā)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)應(yīng)用了智能傳感器。這些傳感器分布在多個(gè)方向上，可以全方位對(duì)車輛周邊環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)車輛與外界發(fā)生碰撞時(shí)，會(huì)第一時(shí)間將氣囊打開(kāi)，防止人員與車內(nèi)零部件的碰撞，保證人員的生命安全，車輛正常行駛時(shí)，氣囊處于關(guān)閉狀態(tài)[3]。

2.3? 胎壓監(jiān)測(cè)的開(kāi)發(fā)

汽車行駛時(shí)，由于速度較快，若輪胎突然發(fā)生問(wèn)題，將會(huì)對(duì)車輛的行駛造成嚴(yán)重影響，導(dǎo)致車輛失去平衡，進(jìn)而威脅車內(nèi)人員的人身安全。所以在汽車行駛的過(guò)程中，應(yīng)保證輪胎具備良好的壓力，并沒(méi)有漏氣問(wèn)題，只有這樣，才不會(huì)發(fā)生爆胎現(xiàn)象。但實(shí)際上，人們很少對(duì)胎壓進(jìn)行檢測(cè)，即便檢測(cè)，也只是采用一些較為簡(jiǎn)單的方法，如用腳踢等，這些方法均是以人員主觀意識(shí)進(jìn)行判斷，準(zhǔn)確性并不是很高，難以及時(shí)尋找出輪胎存在的隱患[4]。而采用智能傳感器后，則可以設(shè)計(jì)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)的應(yīng)用，可以動(dòng)態(tài)收集輪胎的運(yùn)行狀況，當(dāng)輪胎出現(xiàn)異常時(shí)，會(huì)通過(guò)相應(yīng)的方式向駕駛?cè)藛T進(jìn)行提示，防止輪胎出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致的事故發(fā)生。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行原理的不同，可以將其分為兩種類型，一是間接型，通過(guò)對(duì)車輪狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并與預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，得到胎壓情況，這類系統(tǒng)的缺陷為：車速較快，在100 km/h以上時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確判斷;不能同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)輪胎。二是直接型，在所有輪胎上均安裝智能傳感器，當(dāng)其監(jiān)測(cè)到信息后，通過(guò)無(wú)線的方式傳輸給中控系統(tǒng)，中控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)分析后發(fā)出相應(yīng)指令。

2.4? 酒精檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)

由大量交通事故案例可知，酒駕是引發(fā)交通事故的主要因素之一，有效對(duì)駕駛?cè)藛T酒精含量進(jìn)行檢測(cè)，可最大程度上防止酒駕現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而提升車輛行駛的安全性。想要達(dá)到這一目的，則需要應(yīng)用智能傳感器。在酒精檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)加入金屬氯化物半導(dǎo)體，當(dāng)其與酒精接觸后，會(huì)立即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變相關(guān)元件的電阻性，酒精含量越高，電阻變化越大，從而發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)，使駕駛?cè)藛T收到信息。駕駛?cè)藛T掌握這一情況之后，則不會(huì)駕車，防止酒駕情況的出現(xiàn)，從而對(duì)交通事故進(jìn)行預(yù)防。

2.5? 汽車舒適性與安全性的提升

在汽車工業(yè)快速發(fā)展的今天，在制造汽車時(shí)，逐漸關(guān)注人類的需求，不僅賦予汽車更高的安全性，同時(shí)還賦予其舒適性與方便性，而這些功能的達(dá)成，則需要利用智能傳感器。第一，通過(guò)傳感器的檢測(cè)，可以準(zhǔn)確了解駕駛?cè)藛T的身高、體重等基本信息，利用相應(yīng)電路的操控，對(duì)座椅等進(jìn)行調(diào)整，使其處于最佳的狀態(tài)，這種情況下，不僅能夠賦予駕駛?cè)藛T更高的舒適感，而且還為其提供良好的視野，為其對(duì)車輛行駛進(jìn)行判斷奠定良好基礎(chǔ)[5]。第二，傳感器可以對(duì)外界光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)光照強(qiáng)度大時(shí)，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉車燈，而在光照強(qiáng)度低時(shí)，則會(huì)自動(dòng)打開(kāi)車燈，以使車輛合理行駛。

2.6? 雨刷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在下雨天，為了確保車輛能夠安全、穩(wěn)定地行駛，還需要對(duì)雨刷系統(tǒng)進(jìn)行控制，及時(shí)將雨水擦除，避免其遮擋駕駛?cè)藛T的視線而造成交通事故。所以需要利用智能傳感器，開(kāi)發(fā)出智能雨刷系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)發(fā)射相應(yīng)的光束，自動(dòng)對(duì)擋風(fēng)玻璃進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)雨水時(shí)，會(huì)對(duì)光束進(jìn)行阻隔，使其無(wú)法照射到玻璃上，或影響光線的反射情況，針對(duì)這一情況，自動(dòng)對(duì)雨刷進(jìn)行調(diào)整，及時(shí)將雨水清除。同時(shí)，部分車輛當(dāng)中安裝了雨量傳感器，該傳感器運(yùn)行時(shí)，會(huì)發(fā)射出紅外線，以測(cè)量出雨量的大小，并以此為基礎(chǔ)，調(diào)節(jié)雨刷頻率，控制車輛速度，使駕駛?cè)藛T的注意力集中到車輛操作上，避免安全事故的出現(xiàn)[6]。

2.7? 自動(dòng)測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

超聲波技術(shù)是現(xiàn)代較為先進(jìn)的技術(shù)手段之一，指的是聲音頻率超過(guò)20 kHz，人類無(wú)法正常聽(tīng)到的聲音。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，其與其他聲音基本相同，均是由物體震動(dòng)而發(fā)出的，并通過(guò)縱波的方式，在相應(yīng)途徑內(nèi)傳播。但也存在一定差異，即超聲頻率更高，波長(zhǎng)更短，正是由于其具備這些特點(diǎn)，使其傳播過(guò)程中能夠在相應(yīng)距離內(nèi)存在良好的方向性，很難因受到外界的影響而發(fā)生改變。針對(duì)超聲波的這一優(yōu)勢(shì)，結(jié)合智能傳感器等元件，可以設(shè)計(jì)出車輛自動(dòng)測(cè)距系統(tǒng)。通過(guò)發(fā)射超聲波，對(duì)前方直線進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)超聲波碰到物體后，則會(huì)將這一信息傳回，通過(guò)傳回信息的分析，得到車輛與物體之間的距離，并以此為基礎(chǔ)，與車輛設(shè)定的安全距離進(jìn)行對(duì)比，確定車輛是否安全，當(dāng)其不符合安全距離時(shí)，則會(huì)向駕駛?cè)藛T發(fā)出警報(bào)，并自動(dòng)完成一些操作，以減少與前方物體的碰撞，提升車輛行駛的安全性，其原理如圖1所示。

3? 智能傳感器在我校教學(xué)中的應(yīng)用

結(jié)合以上智能傳感器在汽車電子中的應(yīng)用情況，我院在進(jìn)行“單片機(jī)原理及應(yīng)用”“傳感器與檢測(cè)技術(shù)”課程內(nèi)容整合的過(guò)程中，引入“酒精測(cè)試儀”“超聲波測(cè)距儀”等工程項(xiàng)目，將單一的知識(shí)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)轫?xiàng)目課程。在學(xué)生本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目的設(shè)置中，選取如“基于單片機(jī)的倒車?yán)走_(dá)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)”“聯(lián)動(dòng)式汽車酒駕自動(dòng)檢測(cè)儀設(shè)計(jì)”“汽車防碰撞智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”等智能傳感器的應(yīng)用性題目供學(xué)生選擇。我院學(xué)生在智能傳感器的應(yīng)用中也取得了豐碩的成果，由學(xué)生主持的“基于太陽(yáng)能和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的水上垃圾清理船研究”“基于人工智能圖像識(shí)別的AGV小車”“自適應(yīng)管道探測(cè)清洗機(jī)器人”等獲批省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃，學(xué)生主持的“智能考古助手”等在全國(guó)大學(xué)生智能互聯(lián)創(chuàng)新大賽中獲獎(jiǎng)。

4? 結(jié)? 論

綜上所述，現(xiàn)代汽車生產(chǎn)、制造的過(guò)程中，各個(gè)模塊均對(duì)智能傳感器進(jìn)行了應(yīng)用，如制動(dòng)系統(tǒng)、安全氣囊、胎壓監(jiān)測(cè)、酒精檢測(cè)、雨刷系統(tǒng)等，通過(guò)這一元件的應(yīng)用，不僅提升了車輛的安全性，同時(shí)還使人員駕駛時(shí)更加舒適，從而為人們的交通出行提供了極大便利。

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作者簡(jiǎn)介：王日霞（1983.01-），女，漢族，山東臨沂人，就職于電氣工程學(xué)院，講師，碩士研究生，研究方向：電子、電氣、自動(dòng)化。