汽车工程中微型传感器应用探讨

　　1微型传感器介绍

　　微型传感器是指能感受规定的物理量，并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。简单地说，微型传感器是把非电量转换成电量的装置。

　　微型传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。

　　随着科学技术的发展，传感器及检测、通信技术和计算机技术构成了现代信息产业的三大支柱，分别充当信息系统的“感官”、“神经”、“大脑”，他们构成了一个完整的自动检测系统。在利用信息的过程中，首先要解决如何获取准确、可靠信息的问题，所以传感器精度的高低直接影响计算机控制系统的精度，可以说微型传感器在现代科学技术、工农业生产和日常生活中都起着不可替代的作用，是衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志。

　　2汽车微型传感器的作用

　　汽车微型传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运行中各种工况信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等，转化成电讯号输给计算机，以便发动机处于最佳工作状态。汽车微型传感器可对温度、压力、位置、转速、加速度、流量、湿度、电磁、光电、气体、振动等各种信息进行实时、准确的测量和控制。汽车微型传感器须能经受住-40℃～+150℃的温度变化。而且要求精度高，响应快，可靠性好，抗干扰和抗震能力强。

　　3汽车微型传感器的应用

　　3.1汽车发动机微型控制系统用传感器

　　汽车的发动机系统是汽车动力的核心部分，它所包含的传感器自然也很多。例如：压力传感器、温度传感器、位置和转速传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等，这些传感器提高了汽车的发动系统运行的效率。它们将检测到的信息通过转换电路反馈给发动机的控制单元，经过计算机处理后发出控制命令给相应部件，实现对发动机系统的控制，

　　3.2底盘控制用微型传感器

　　底盘控制用传感器是指分布在变速器控制系统、悬架控制系统、动力转向系统、防抱制动系统中的传感器，它们在不同系统中作用不同，但工作原理与发动机中传感器是相同的，主要有以下几种形式传感器。

　　3.2.1变速器控制用传感器：主要有车速传感器、加速度传感器、发动机负荷传感器、发动机转速传感器、离合传感器、水温传感器、油温传感器等。这些传感器检测所获得的信息经处理使电控装置控制换档点和变矩器锁止，实现最大动力和最大燃油经济性。

　　3.2.2悬架系统控制用传感器：主要有车速传感器、节流阀开度传感器、加速度传感器、车身高度传感器、方向盘转角传感器等。系统根据这些传感器检测到的信息自动调整车高，抑制车辆姿势的变化等，实现对车辆舒适性、操纵稳定性和行车稳定性的控制。

　　3.2.3动力转向系统用传感器：主要有车速传感器、发动机转速传感器、转矩传感器等，利用这些传感器使动力转向电控系统实现转向操纵轻便、提高响应特性、减少发动机损耗、增大输出功率、节省燃油等。

　　3.2.4防抱制动传感器：主要是利用车轮角速度传感器，检测车轮转速，在各车轮的滑移率为20%时控制制动油压、改善制动性能，确保车辆操纵性和稳定性。

　　3.3汽车车身控制系统用微型传感器

　　车身控制用传感器主要为了提高汽车行驶过程的舒适度和可靠性。针对车主对光线、温度和湿度等不同的要求，车身控制用传感器提供了日照传感器、温度传感器、湿度传感器等。另外还有门锁控制中的车速传感器、安全气囊系统中的加速度传感器和保持车距的距离传感器等等，这些传感器的综合运用，使得汽车的设计更加的人性化。

　　3.4汽车导航系统用微型传感器

　　近年来，基于GPS/GIS（全球定位系统和地理信息系统）的导航系统发展迅速，汽车的制造与生产中也广泛地使用这一导航系统来帮助车主了解行驶过程中道路的概况。导航系统的检测部分也由许多传感器组成，主要有：陀螺仪、罗盘传感器、车速传感器和方向盘转角传感器等。

　　3.5测量气体浓度的微型传感器

　　微型传感器主要对汽车的车体内气体和排放气体进行监视和测量。在微型气体传感器中，最重要的是微型氧气传感器。微型氧气传感器主要对汽车尾气中的氧气量进行测量，将氧气量数据回传给电脑控制系统，最终由电脑控制系统对数据进行分析计算，调整空气和燃油的注入比例。微型传感器的作用是可以为喷油量的修正提供参考数据。

　　4车用微型传感器发展趋势

　　由于传感器在电控系统中的重要性，所以从某种意义上说，先进汽车的竞争即是传感器的竞争，世界各国对其理论研究、新材料应用、产品开发都非常重视。金刚石的耐热性好、热稳定高，在真空中1200℃以上其表面才开始出现炭化，在大气中也要600℃以上才开始炭化，利用这一特性，制作适用于高温的热敏传感器，从常温到600℃范围内进行温度监测与控制，并且适用在高温且有腐蚀气体的恶劣环境下使用，性能稳定，使用寿命长，可用于发动机中的高温测量。此外金刚石在高温下形变率很高，利用这一特性可制作高温环境下使用的振动传感器和加速度传感器。与其它材料振动膜相结合可作为高温、耐腐蚀、灵敏度高的压力传感器，用于振动检测以及发动机、气缸压力等测量。

　　光导纤维型传感器由于其抗干扰性强、灵敏度高、重量轻、体积小、適于遥测等特点正受到人们的普遍重视。目前已有不少成熟的产品问世，如光纤转矩传感器，以及温度、振动、压力、流量等传感器。

　　在开发利用新材料同时，由于微电子技术和微机械加工技术的发展，传感器正朝着微型化、多功能化、智能化方向发展。微型化传感器利用微机械加工技术将微米级的敏感元件、信号调理器、数据处理装置集成封装在一块芯片上。由于其体积小、价格便宜、便于集成等特点，可以提高系统测试精度，例如把微型压力传感器和微型温度传感器集成在一起，同时测出压力和温度，便可通过芯片内运算消去压力测量中的温度影响。

　　目前已有不少新型传感器面世，如压力传感器、加速度计、用于防撞的硅加速度计等。据说在汽车轮胎内嵌入微型压力传感器可以保持适当充气，避免充气过量或不足，从而可节约燃油10%。多功能化的特性使得传感器能够同时检测2个或2个以上的特性参数。而智能传感器由于带有专用计算机，因而具有智能特点。此外，传感器响应时间、输出与计算机的接口等问题也是重要的研究课题。随着电子技术的发展，车用传感器的技术必将趋于完善。

　　结束语：

　　现代社会中，随着汽车的日益发展，越来越多的人开始依赖汽车，所以汽车的各方面性能也开始受到越来越多的人的关注。人们不再仅仅满足于现状，对汽车的要求越来越多，而这些需求都需要借助众多汽车传感器来实现，它是汽车电子控制系统领域的研究核心。发展至今，传感器已成为汽车不可或缺的一部分，它应用于汽车的各个方面，在汽车控制中占据了举足轻重的地位。

　　参考文献

　　[1]王渝，杨建新等.现代汽车传感器的应用与发展[J].科技情报开发与经济，2014，17（21）

　　[2]韩天龙.现代汽车传感器的智能化研究与发展[J].农业装备与车辆工程，2014，8

　　[3]王占锐.新型传感器在汽车技术中的应用概述[J].科技与生活，2015

　　来源：中国科技博览 2017年39期

　　作者：姜桂冬