傳感器在汽車上的應用探討

方娟

摘要： 隨著科技的不斷發(fā)展，經濟水平的不斷提高。如今人們對汽車的性能要求也越來越高。傳感器系統(tǒng)是一種指把非電量轉換成物理電量的傳感裝置，他可以檢測到物理電量，并且按照一定的轉換規(guī)律將其感受到的物理量轉換成可用輸入的信號。傳感器可以自動檢測汽車運動的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)汽車存在的安全隱患，所以很多汽車上都會安裝很多傳感器。本文就簡單探討一下傳感器在汽車上的應用。

Abstract： With the continuous development of science and technology， the economic level continues to improve. Nowadays， people's performance requirements for cars are getting higher and higher. The sensor system refers to a sensing device that converts non-electricity into physical electricity. It can detect physical electricity and convert the physical quantity it feels into usable input signals according to a certain conversion rule. Sensors can automatically detect the state of car movement and discover potential safety hazards in the car in time， so many cars are installed with many sensors. This article briefly discusses the application of sensors in automobiles.

關鍵詞： 傳感器;汽車;應用

Key words： sensor;automobile;application

中圖分類號：U471.23? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）17-0066-02

0? 引言

一個汽車會有很多的傳感器，傳感器按照一定的轉換規(guī)律，將收到的物理量轉換成可用輸入的其他形式的量;汽車上傳感器也會進行自動檢測和自動控制，傳感器的使用，大大提高了汽車運行的效率、汽車的操控性和安全性。當下，我們的經濟和科技仍在不斷的進步，人們對汽車的性能要求也在不斷提高，而傳感器作為汽車性能一個非常重要的部分，也是需要進一步完善的重點部分[1]。本文就傳感器在汽車上的應用作簡要的分析和探討。

1? 傳感器的介紹

1.1 傳感器的作用? 汽車工作時會產生很多非電量的物理量，這些非電量的物理量有溫度、壓力、流量、轉速等。由于汽車上的自動檢測系統(tǒng)不能夠處理這些非電量的物理量。所以必須要將這些非電量的物理量轉換成電量的物理量，這樣才能有利于汽車的自動檢測系統(tǒng)對電量和信號進行自動的處理，也有利于對電量和信號先進行自動的控制。

1.2 傳感器的構成? 傳感器系統(tǒng)是由三個部分共同組成的，分別是敏感元件、轉換元件、和自動測量控制電路這三個組成部分。其中，能準確感受到被測量的部分是敏感元件，敏感元件是輸出與被測量成確定關系的某一物理量的元件，轉換元件就是將敏感元件所感受到的非電量轉換成電量的元件[2]。

1.3 傳感器的分類? ①不同的傳感器是有不同的工作特性的，根據傳感器的工作特性，可以將傳感器分類，第一大類是參量型傳感器，第二大類是發(fā)電型傳感器。參量型傳感器可以通過測量電參量的變化對汽車的運行狀態(tài)進行檢驗，電參量是指電阻、電容、電感等。發(fā)電型傳感器就不同了，它是指將非電量的轉換成電流、電壓，并且會檢測電壓和電流的變化，通過電壓和電流的變化來判斷汽車運行的狀態(tài)，從而達到自動檢測的目的。②根據傳感器的使用情況，也可以將傳感器分為兩大類，第一大類傳感器是指可以讓駕駛員了解到汽車運行狀態(tài)的傳感器，比如說汽車在運行過程中的里程以及油箱的油量等[3]。第二個大類就是指可以用于控制的傳感器，比如進氣量，節(jié)氣門開度，車輪轉速等。

2? 汽車常用傳感器的工作原理

2.1 磁電效應? 在一個磁場中，N匝線運動的時，會不斷切割磁力線，這也被稱為線圈的磁通變化，線圈的磁通變化越大，線圈中能產生的電動勢也就越大。直線移動式磁電傳感器就是根據這個原理進行工作的，直線移動式磁電傳感器主要的組成部分有磁鐵，線圈和傳感器殼。傳感器殼體能夠感應被側振動體的振動頻率，有時會出現(xiàn)側振動體的振動頻率大于傳感器的固有頻率的情況，在這種情況下，磁鐵與線圈之間的相對運動速度就和振動體的振動速是非常接近的。

2.2 霍爾式傳感器? 在磁場之中放置半導體或者金屬薄片，如果這時候有電流這個在磁場中流過，就會產生電動勢，這種產生電動勢的效應就是霍爾效應。目前能被用作霍爾元件的材料比較少，常用被用作霍爾元件的材料有材料鍺、硅等，但是并不是所有的的鍺和硅都能夠被用作霍爾材料的。就拿N型鍺和P型硅來說，N型鍺的霍爾系數(shù)和線性度等都比較好，而且加工起來也很方便，是非常適合作為霍爾元件的。P型硅的霍爾系數(shù)和線性度等也是比較好的，和N型鍺石一樣的，但是P型硅的電子遷移率比較低，帶負載能力比較差，也就不適合作為霍爾元件。

2.3 壓電式傳感器? 有的電介質在運動時，對其內部施加壓力時若讓其發(fā)生變形，就可能會在表面上產生大量電荷。把外力撤銷之后，電荷也隨之消失，表面又重新恢復到不帶電荷的狀態(tài)，這種產生電荷的方式叫做正壓電效應。如果施加電場，電介質也會發(fā)生形變以及產生壓力，如果將電場去掉，電介質的發(fā)生的形變以及產生的壓力也會消失，這種產生電荷的方式叫做逆壓力效應。壓電式傳感器對制造的原材料要求比較高，需要具有較高的內部壓電變化常數(shù)和電磁靈敏度的材料才行，壓電式傳感器常用的材料有石英晶體和人工合成的壓電陶瓷，相比于石英晶體，人工合成的壓電陶瓷的壓電常數(shù)很高，是制作壓電是傳感器的優(yōu)質材料。

2.4 光電式傳感器? 我們可以將照射物體的光線看作一串具有能力E的光子，光子會轟擊這個被照射的物體。物質內部的電子會吸收光子的能力，如果這一束光子具有特別大的能力，內部電子吸收能力之后會逸出，從而產生電流，這種產生電流的方式就叫是光電效應。我們常用的光電池就是利用了光聲伏特效應的原理。當太陽光線照射光敏電阻時，會導致電子進行遷移，然后產生電子空穴對，使電阻率變少。周圍照射的光線越強，光敏感應電阻的電感阻抗數(shù)值就可能會越低，如果光線消失，電阻值也就隨之恢復。

2.5 熱電式傳感器? 一般來說，不同的電導體或半導體的溫度是不一樣的，如果將兩個溫度不同的電導體或半導體連接在一起，溫度差會使得電子發(fā)生遷移，從而產生電流。這種產生電流的方式就是熱電效應。熱性能電阻電壓傳感器常用的制作材料主要有鉑、鐵等純活性金屬材料。與金屬熱電阻相比，熱敏電阻的溫度系數(shù)比較大，比較靈敏;體積比較小，結構簡單，也方便測量，但是電阻的穩(wěn)定性較差。

3? 傳感器在汽車中的應用

3.1 不同傳感器的檢測內容? 汽車應用的傳感器有很多種，不同的傳感器檢測的內容也是不一樣的。①溫度傳感器主要是作用是對發(fā)動機的溫度、燃油的溫度、冷卻水的溫度進行檢驗，然后將檢驗的數(shù)值轉變成電，根據電信號，再來控制開啟和持續(xù)噴油嘴針閥的時間。②壓力流量傳感器主要的作用是對氣缸氣壓、大氣氣壓以及發(fā)動機油壓等進行檢驗，再根據檢驗的數(shù)值控制點火以及燃料的噴射。③旋轉流量傳感器可以檢測發(fā)動機的轉數(shù)，汽車的車速等數(shù)值，然后根據檢測的具體數(shù)值來控制燃油配置等。④氧化傳感器主要作用是對排氣中的空燃比進行檢測，然后通過調整噴油脈沖。⑤流量傳感器：第一種是空氣流量傳感器，第二種是燃料流量傳感器，空氣流量傳感器主要作用是對進入的空氣量進行檢測，顏料流量傳感器主要作用是對燃料的流速等進行檢驗。⑥這種爆震振動傳感器不僅可以實時檢測發(fā)動機的點火振動停止情況，并且可以根據每個發(fā)動機的點火振動停止情況不同來實時調整自動點火停止時刻。

3.2 傳感器在汽車不同地方的應用

3.2.1 傳感器在電子控制汽油噴射系統(tǒng)中的應用? 現(xiàn)在很多汽車都是使用汽油發(fā)動機的，汽油發(fā)動機的汽油噴射系統(tǒng)是由計算機控制的，所以要將產生的非電量物理量轉換成能被計算機自動控制的能量和信號，這就離不開傳感器。①在進氣管上測量測量進入氣缸的空氣量是需要傳感器發(fā)揮作用的，傳感器將進入的空氣流量進行轉換，之后將轉換的能量和信號傳輸給計算機控制系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)會根據具體情況控制噴油器噴油。②溫度的高低會影響到進氣的密度，由于溫度的變化，進氣管的進氣密度也是在變化的，傳感器會對進氣管的進氣溫度進行檢測。③發(fā)動機工作溫度的檢驗是通過冷卻水的溫度來判斷的，安裝在冷卻水通道中的傳感器將水的溫度轉換成發(fā)動機的工作溫度，然后計算機的自動控制系統(tǒng)會根據發(fā)動機的工作溫度來判斷是否讓冷啟動噴霧多供油。④大氣壓力傳感器會將大氣壓力的數(shù)值轉換成壓力信號，然后輸入給計算機自動控制系統(tǒng)。⑤車速表顯示車速的變化，車速表中的傳感器會輸入車速的信號，然后計算機自動控制系統(tǒng)會根據車速的情況控制發(fā)動機的工況的空燃比。⑥爆震傳感器可以被用來實時檢測發(fā)動機的點火振動停止情況，并且根據發(fā)動機的振動情況來調整點火時刻。⑦汽車排氣管上的傳感器是氧傳感器，氧傳感器可以對發(fā)動機排出的廢氣的含氧量進行檢測，然后將數(shù)值傳輸給計算機自動控制系統(tǒng)，再有計算機自動控制系統(tǒng)修正噴油量。⑧節(jié)氣門上的傳感器可以用來檢測節(jié)氣門的開度，然后將怠速等信號傳給計算機自動控制系統(tǒng)。

3.2.2 傳感器在控制自動變速器中的應用? 自動變速器控制系統(tǒng)可以用于換算檔位的，這是根據節(jié)氣門開度和車速的檢測情況來控制的。電子噴霧系統(tǒng)會檢測到發(fā)動機的水溫以及發(fā)動機的轉速情況，但是電子控制自動變速器不僅僅包括電子噴霧系統(tǒng)中的傳感器，還包括其他的，比如安裝在節(jié)氣門位置的傳感器，這個傳感器會將節(jié)氣門開度的測量值進行轉換，然后傳輸給電子控制裝置。安裝在驅動軸上的車速傳感器會將車速的測量值轉換成電子信號，然后傳輸給電子控制裝置。自動變速器會對這些信號進行處理，之后，電子控制系統(tǒng)會將信號輸出個給電磁閥，控制油壓回路，從而控制檔位。

3.2.3 傳感器在制動防抱死系統(tǒng)中的應用? 汽車的防抱死系統(tǒng)可以提高汽車的制動性，防止其在制動時車輪抱死，從而提高汽車運行時的安全性。汽車在運行的過程中，車輪傳感器會將車輪的速度情況等傳輸給計算機控制系統(tǒng)，當車輪傳感器給計算機控制系輸入信號之后，計算機控制系統(tǒng)會根據傳入的具體數(shù)值進行比較，然后驅動電磁閥，電磁閥會對調節(jié)制動力的大小，更好的控制車速。

3.2.4 傳感器在安全氣囊中的應用? 為了保證駕駛員的安全，很多車上都會配置安全氣囊。安全氣囊附近的傳感器，是可以用來檢測汽車撞擊的強度的，傳感器會將汽車撞擊的強度進行轉換。如果發(fā)生撞車事故，計算機控制器會立即產生電流，安全氣囊中有很多氮化合物，電流會讓這些氮化合物歲間被引爆，然后產生大量的氮氣，氮氣會充滿安全氣囊。安全氣囊將駕駛員與方向盤隔開，這樣就可以減少駕駛員收到的硬性撞擊，保證駕駛員的安全。

3.2.5 傳感器在防撞系統(tǒng)中的應用? 為了保證汽車的安全行駛，這需要保持一定的安全距離，防止汽車出現(xiàn)追尾等危險的情況。汽車上一般會安裝專門用來檢測汽車速度和距離的傳感器，這類傳感器可以檢測汽車的車速、相對車速以及與前車的距離等。這些數(shù)據會被輸入電腦，如果測出的車速、距離等不符合安全行駛的要求，電腦就會發(fā)出警報提醒駕駛員減速，如果駕駛員不按照要求減速行駛，執(zhí)行器會自動控制汽車的車速，讓汽車規(guī)范安全的行駛，防止出現(xiàn)事故。

4? 總結語

當下社會，汽車行業(yè)在不斷發(fā)展。傳感器作為能量輸入裝置，在能量轉換方面發(fā)揮著不可替代的作用，在汽車中也發(fā)揮著不可替代的作用。傳感器的使用，將進一步提高汽車運行的效率，舒適度、安全性，促進汽車行業(yè)的進一步發(fā)展。

參考文獻：

[1]石宏華.電子傳感器在汽車自動化技術中的智能應用探究[J].電子測試，2020（22）：141-142.

[2]邵春祥.汽車電子技術中傳感器的應用研究[J].電子測試， 2019（23）：113-114，116.

[3]熊曉倩.傳感器在無人駕駛汽車中的應用探析[J].科技資訊，2020（27）：80-82.