汽車電子技術(shù)中傳感器的應(yīng)用探究

周寶星

摘 要：傳感器是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域的絕對(duì)核心，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車所使用的傳感器已高達(dá)數(shù)百個(gè)，各類傳感器的組合應(yīng)用，極大促進(jìn)了現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的進(jìn)步與改革。本文將以傳感器在汽車電子技術(shù)中發(fā)揮的主要作用，以及汽車電子技術(shù)發(fā)展新常態(tài)下對(duì)傳感器所提出的全新要求為切入點(diǎn)，針對(duì)當(dāng)前車用傳感器的主要類型以及傳感器在不同位置的具體應(yīng)用進(jìn)行初步探討與分析，希望借此可對(duì)相關(guān)從業(yè)人員起到一定借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：汽車電子 汽車傳感器 傳感器智能化 電子技術(shù)

1 引言

近些年，伴隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人們生活水平得到極大改善，汽車已成為人們生產(chǎn)生活的重要組成部分，其市場需求總量也在不斷增加。當(dāng)前，汽車廠商數(shù)量越來越多，市場競爭愈發(fā)激烈，各汽車廠家為提升產(chǎn)品競爭力，提升自身市場發(fā)展?jié)摿?，也在不斷尋找更為科學(xué)的車用傳感器應(yīng)用與發(fā)展模式，汽車智能化已成為市場的普遍趨勢，而傳感器更是汽車實(shí)現(xiàn)智能化的根本。

2 傳感器在汽車電子技術(shù)中發(fā)揮的作用與價(jià)值

傳感器是現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，傳感器的存在讓汽車自動(dòng)化、智能化控制成為可能，對(duì)促進(jìn)汽車電子技術(shù)的快速發(fā)展與進(jìn)步有著極為深遠(yuǎn)的影響?，F(xiàn)階段，行業(yè)工作者將汽車控制系統(tǒng)稱之為閉環(huán)控制系統(tǒng)，而這一系統(tǒng)需實(shí)時(shí)搜集汽車運(yùn)行的各類數(shù)據(jù)信號(hào)，只有保證這些數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)度與實(shí)時(shí)性，才能讓汽車控制與運(yùn)行更為安全可靠。傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)控汽車各項(xiàng)性能參數(shù)，為閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)提供各項(xiàng)反饋信號(hào)，同時(shí)，亦可將與汽車安全運(yùn)行相關(guān)的溫度、壓力、聲音以及光等非常規(guī)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀婚]環(huán)控制系統(tǒng)有效識(shí)別的電信號(hào)，并可將這些數(shù)據(jù)信息在統(tǒng)一的邏輯下完成處理，最終實(shí)現(xiàn)汽車智能化控制。因此，對(duì)于現(xiàn)代汽車而言，傳感器就是保證汽車持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的根本，如果失去傳感器，汽車電子技術(shù)對(duì)于汽車行業(yè)的價(jià)值將無從談起。對(duì)于行業(yè)工作者而言，為推動(dòng)汽車電子技術(shù)自身價(jià)值與優(yōu)勢的提升，應(yīng)合理運(yùn)用各類傳感器，并找到更為合適的應(yīng)用策略，在汽車電子技術(shù)中合理運(yùn)用傳感器。

3 針對(duì)當(dāng)前汽車電子技術(shù)中傳感器應(yīng)用問題的具體分析

汽車電子技術(shù)中應(yīng)用傳感器，其根本目的在于為人民群眾提供更為舒適、安全的行車體驗(yàn)，確保汽車在行駛過程中，各項(xiàng)數(shù)據(jù)可時(shí)刻保持穩(wěn)定，各項(xiàng)操作都能實(shí)時(shí)到位。在此前提下，汽車傳感器應(yīng)用過程應(yīng)關(guān)注以下幾項(xiàng)要點(diǎn)。

3.1 注重傳感器數(shù)據(jù)獲取與傳輸?shù)臏?zhǔn)確性

對(duì)于汽車電子技術(shù)而言，其形成的閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)十分敏感，只有保證數(shù)據(jù)自身的高精度，才能確保各項(xiàng)控制動(dòng)作的有效性。實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表面，汽車傳感器數(shù)據(jù)獲取的精度誤差應(yīng)控制在1%以內(nèi)，只有這樣才能基本保證車輛行駛的安全性與可靠性。如果傳感器數(shù)據(jù)獲取精度超過1%，那么閉環(huán)控制系統(tǒng)所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果將失去參考價(jià)值，進(jìn)而影響到駕駛員在車輛駕駛過程中的判斷，而這種情況極為危險(xiǎn)，尤其是在車輛高速行駛過程中，一項(xiàng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不足，都有可能會(huì)影響到整個(gè)車輛的穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)車毀人亡的慘烈后果。

3.2 注重傳感器自身對(duì)自然環(huán)境以及應(yīng)用場景的適應(yīng)性

車輛行駛過程中，其所面對(duì)的自然環(huán)境十分復(fù)雜，車輛活動(dòng)范圍十分廣闊，經(jīng)常會(huì)面臨嚴(yán)峻的天氣條件與地形。因此，對(duì)于車輛傳感器而言，其應(yīng)用過程中，應(yīng)注重自身對(duì)不同環(huán)境要素的適應(yīng)性，如溫度、濕度、車輛震動(dòng)與地形等等。此外，考慮到傳感器自身獲取數(shù)據(jù)過程的特殊性，其也要具備一定強(qiáng)度的抗電磁干擾能力，必要的防水能力，進(jìn)而保證汽車閉環(huán)控制系統(tǒng)可在絕大多數(shù)場景中有效運(yùn)轉(zhuǎn)，維持安全性與穩(wěn)定性。

3.3 傳感器自身應(yīng)具備較強(qiáng)的可靠性與穩(wěn)定性

汽車傳感器經(jīng)常面臨長時(shí)間高負(fù)荷工作場景，并且，很多傳感器所處的工作環(huán)境較為惡劣，這就要求傳感器自身具備足夠的可靠性與穩(wěn)定性，可廣泛應(yīng)用與汽車結(jié)構(gòu)的各個(gè)空間。因此，汽車傳感器設(shè)計(jì)制造企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)傳感器耐用性的檢測，對(duì)穩(wěn)定性不佳的傳感器進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度，在保證數(shù)據(jù)獲取精準(zhǔn)的前提下，最大限度延長其使用壽命與穩(wěn)定工作時(shí)長。

4 針對(duì)于在汽車電子技術(shù)中可被廣泛應(yīng)用的傳感器各類型的分析

伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車功能更為多樣化，這也讓汽車傳感器類型更為豐富，汽車生產(chǎn)企業(yè)為汽車配備的傳感器數(shù)量更是不斷攀升。在此條件下，行業(yè)工作者應(yīng)加強(qiáng)對(duì)傳感器實(shí)際特性的分析，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)傳感器實(shí)施合理分類。

首先，行業(yè)工作者應(yīng)依照車用傳感器應(yīng)用測量場景的不同對(duì)其進(jìn)行分類，而這種分類手段亦可直接體現(xiàn)傳感器自身的功能價(jià)值，例如當(dāng)前車輛常用的溫度傳感器、壓力傳感器等等。技術(shù)工作者需結(jié)合各類場景的特殊性以及相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)的具體作用范圍進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化傳感器設(shè)計(jì)，進(jìn)而拓展其實(shí)際的使用范圍。其次，行業(yè)工作者可依照傳感器輸出信號(hào)的不同對(duì)其進(jìn)行分類，而這種分類形式相對(duì)簡單，在當(dāng)前技術(shù)條件下，傳感器輸出信號(hào)有兩種模式，分別為數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)，也就是數(shù)字傳感器與模擬傳感。數(shù)字傳感器與模擬傳感器在應(yīng)用范圍層面有著很大的差異性，模擬傳感器的應(yīng)用前景略高于數(shù)字傳感，并且，模擬式傳感器在其應(yīng)用過程中，主要采用AD轉(zhuǎn)換器，可將傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，其場景適應(yīng)性很強(qiáng)，性能穩(wěn)定可靠性高。此外，行業(yè)工作者可利用車用傳感器的具體工作原理不同進(jìn)行分類，如光電式傳感器、壓電式傳感器、電阻式傳感器等等。這些不同類別的傳感器，其在獲取數(shù)據(jù)方式上存在巨大差異，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度以及應(yīng)用場景更是各不相同。

5 針對(duì)汽車電子各關(guān)鍵系統(tǒng)中傳感器的實(shí)際應(yīng)用的探討與分析

5.1 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的關(guān)鍵核心，其需要為汽車系統(tǒng)提供基礎(chǔ)能量來源，因此，只有保證發(fā)動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)定運(yùn)行，才可維持閉環(huán)控制系統(tǒng)的可靠性與高效性。當(dāng)前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部的傳感器種類與應(yīng)用十分廣泛，如溫度傳感器、壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等等，這些不同功能與特性的傳感器相互組合，可為閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)提供車輛溫度、轉(zhuǎn)速以及壓力等數(shù)據(jù)，最終將這些數(shù)據(jù)信息傳送至發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，而后者可對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，判斷車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，而車輛維護(hù)人員亦可依照這些數(shù)據(jù)找到車輛發(fā)動(dòng)機(jī)存在的問題與隱患。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的這些數(shù)據(jù)也是駕駛員日常駕駛過程中所必須參考的關(guān)鍵信息，如依照轉(zhuǎn)速表所顯示的數(shù)據(jù)信息完成對(duì)油門的控制，進(jìn)而讓汽車進(jìn)入理想速度。

5.2 車身系統(tǒng)的應(yīng)用

車輛車身是保護(hù)駕駛員安全的首要設(shè)施，因此，在車身結(jié)構(gòu)安裝傳感器是必要的，也是提升車輛安全性與舒適度的必然選擇?，F(xiàn)階段，車身結(jié)構(gòu)安裝傳感器主要分為以下幾種：

5.2.1 車門傳感器

車門傳感器十分常見，其主要負(fù)責(zé)監(jiān)測車門是否關(guān)閉，如果駕駛員下車后未能及時(shí)關(guān)閉車門，這一傳感器會(huì)發(fā)出報(bào)警，并提示駕駛員及時(shí)關(guān)閉車門，避免因意外出現(xiàn)財(cái)產(chǎn)損失。

5.2.2 安全氣囊傳感器

車輛在行駛過程中，如果發(fā)生碰撞等事故，其加速度將會(huì)劇烈變化，而傳感器需在最短時(shí)間內(nèi)獲取到這一數(shù)據(jù)，并將其反饋至閉環(huán)控制系統(tǒng)。此時(shí)，控制系統(tǒng)需要在最短時(shí)間內(nèi)彈出安全氣囊，進(jìn)而避免駕駛員受到生命威脅。

5.2.3 其他傳感器

車輛行駛過程也會(huì)受到溫度與風(fēng)速等因素的影響，為避免這些外界因素影響車輛安全，車身需安裝溫度傳感器、風(fēng)速傳感器等，并將這些數(shù)據(jù)反饋至控制系統(tǒng)。

5.3 車輛底盤結(jié)構(gòu)

車輛底盤是其重要的承重節(jié)點(diǎn)，此外，車輛的各類零部件與傳感器也會(huì)安裝在底盤上，如防抱死制動(dòng)傳感器，角速度傳感器等等。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，自動(dòng)變速車輛比例不斷提升，在此背景下，車輛所配備的傳感器數(shù)量也越來越多，更多更具針對(duì)性的傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛車速、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的檢測。此外，車輛底盤經(jīng)常暴露在復(fù)雜環(huán)境之下，因此，其傳感器也要對(duì)各類室外環(huán)境擁有足夠的適應(yīng)性，并具備防水、防塵等特性。

5.4 車輛導(dǎo)航系統(tǒng)

導(dǎo)航系統(tǒng)是現(xiàn)在車輛必備的核心裝置之一，其應(yīng)用也同樣體現(xiàn)出汽車智能化的發(fā)展趨勢，而導(dǎo)航系統(tǒng)的使用需配備必要的傳感器，如車輛行駛過程中，導(dǎo)航系統(tǒng)傳感器需要將當(dāng)前車輛所處位置及時(shí)傳送至閉環(huán)控制系統(tǒng)，以保證駕駛員實(shí)時(shí)了解當(dāng)前道路情況。此外，車輛在倒車亦或是側(cè)方向存在障礙物時(shí)，紅外傳感器與圖像傳感器需要將障礙物的距離信息傳送至控制系統(tǒng)內(nèi)部，實(shí)時(shí)監(jiān)督并檢測，幫助駕駛?cè)藛T及時(shí)避開各類障礙物，進(jìn)而避免出現(xiàn)車輛損壞。

6 結(jié)語

近些年，汽車電子技術(shù)飛速發(fā)展，智能化已成為傳感器的重要發(fā)展方向，傳感器功能更具針對(duì)性，數(shù)據(jù)監(jiān)測精度更高，耐用性更強(qiáng)，種類更為豐富。為保證車輛行駛安全，其發(fā)動(dòng)機(jī)、車身、底盤、導(dǎo)航等結(jié)構(gòu)需配備相應(yīng)的傳感器，針對(duì)其場景功能需求，實(shí)施相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在此背景下，行業(yè)管理人員與科研人員應(yīng)不斷加強(qiáng)對(duì)汽車電子技術(shù)的探討與實(shí)踐，加快實(shí)施智能傳感器開發(fā)工作，進(jìn)而為未來智能汽車以及無人駕駛奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

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