汽車工程中微型傳感器應(yīng)用探討

汽車工程中微型傳感器應(yīng)用探討1微型傳感器介紹微型傳感器是指能感受規(guī)定的物理量，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸入信號的器件或裝配。簡單地說，微型傳感器是把非電量轉(zhuǎn)換成電量的裝配。微型傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測量電路三部分構(gòu)成。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器及檢測、通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)構(gòu)成了現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱，分別充任信息系統(tǒng)的“感官〞、“神經(jīng)〞、“大腦〞，他們構(gòu)成了一個完好的自動檢測系統(tǒng)。在利用信息的經(jīng)過中，首先要解決怎樣獲取精確、可靠信息的問題，所以傳感器精度的高低直接影響計算機(jī)控制系統(tǒng)的精度，能夠說微型傳感器在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中都起著不可替代的作用，是衡量一個國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的主要標(biāo)記。2汽車微型傳感器的作用汽車微型傳感器是汽車計算機(jī)系統(tǒng)的輸入裝配，它把汽車運(yùn)行中各種工況信息，如車速、各種介質(zhì)的溫度、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況等，轉(zhuǎn)化成電訊號輸給計算機(jī)，以便發(fā)動機(jī)處于最佳工作狀況。汽車微型傳感器可對溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、加速度、流量、濕度、電磁、光電、氣體、振動等各種信息進(jìn)行實(shí)時、精確的測量和控制。汽車微型傳感器須能禁受住-40℃～+150℃的溫度變化。而且要求精度高，響應(yīng)快，可靠性好，抗干擾和抗震能力強(qiáng)。3汽車微型傳感器的應(yīng)用3.1汽車發(fā)動機(jī)微型控制系統(tǒng)用傳感器汽車的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)是汽車動力的核心部分，它所包括的傳感器天然也許多。例如：壓力傳感器、溫度傳感器、位置和轉(zhuǎn)速傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等，這些傳感器提升了汽車的發(fā)動系統(tǒng)運(yùn)行的效率。它們將檢測到的信息通過轉(zhuǎn)換電路反應(yīng)給發(fā)動機(jī)的控制單元，經(jīng)過計算機(jī)處理后發(fā)出控制命令給相應(yīng)部件，實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的控制，3.2底盤控制用微型傳感器底盤控制用傳感器是指分布在變速器控制系統(tǒng)、懸架控制系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、防抱制動系統(tǒng)中的傳感器，它們在不同系統(tǒng)中作用不同，但工作原理與發(fā)動機(jī)中傳感器是一樣的，重要有下面幾種形式傳感器。3.2.1變速器控制用傳感器：重要有車速傳感器、加速度傳感器、發(fā)動機(jī)負(fù)荷傳感器、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、離合傳感器、水溫傳感器、油溫傳感器等。這些傳感器檢測所獲得的信息經(jīng)處理使電控裝配控制換檔點(diǎn)和變矩器鎖止，實(shí)現(xiàn)最大動力和最大燃油經(jīng)濟(jì)性。3.2.2懸架系統(tǒng)控制用傳感器：重要有車速傳感器、節(jié)流閥開度傳感器、加速度傳感器、車身高度傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器等。系統(tǒng)根據(jù)這些傳感器檢測到的信息自動調(diào)整車高，抑制車輛姿態(tài)的變化等，實(shí)現(xiàn)對車輛舒坦性、把持穩(wěn)定性和行車穩(wěn)定性的控制。3.2.3動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用傳感器：重要有車速傳感器、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等，利用這些傳感器使動力轉(zhuǎn)向電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向把持輕便、提升響應(yīng)特性、減少發(fā)動機(jī)損耗、增大輸出功率、節(jié)省燃油等。3.2.4防抱制動傳感器：重要是利用車輪角速度傳感器，檢測車輪轉(zhuǎn)速，在各車輪的滑移率為20%時控制制動油壓、改善制動性能，確保車輛把持性和穩(wěn)定性。3.3汽車車身控制系統(tǒng)用微型傳感器車身控制用傳感器重要為了提升汽車行駛經(jīng)過的舒坦度和可靠性。針對車主對光線、溫度和濕度等不同的要求，車身控制用傳感器提供了日照傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等。另外還有門鎖控制中的車速傳感器、安全氣囊系統(tǒng)中的加速度傳感器和堅持車距的間隔傳感器等等，這些傳感器的綜合運(yùn)用，使得汽車的設(shè)計愈加的人性化。3.4汽車導(dǎo)航系統(tǒng)用微型傳感器近年來，基于GPS/GIS〔和地理信息系統(tǒng)〕的導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展迅速，汽車的制作與生產(chǎn)中也廣泛地使用這一導(dǎo)航系統(tǒng)來幫助車主了解行駛經(jīng)過中道路的大概情況。導(dǎo)航系統(tǒng)的檢測部分也由很多傳感器構(gòu)成，重要有：陀螺儀、羅盤傳感器、車速傳感器和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器等。3.5測量氣體濃度的微型傳感器微型傳感器重要對汽車的車體內(nèi)氣體和排放氣體進(jìn)行監(jiān)視和測量。在微型氣體傳感器中，最主要的是微型氧氣傳感器。微型氧氣傳感器重要對汽車尾氣中的氧氣量進(jìn)行測量，將氧氣量數(shù)據(jù)回傳給電腦控制系統(tǒng)，最終由電腦控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，調(diào)整空氣和燃油的注入比例。微型傳感器的作用是能夠?yàn)閲娪土康男拚峁﹨⒖紨?shù)據(jù)。4車用微型傳感器發(fā)展趨勢由于傳感器在電控系統(tǒng)中的主要性，所以從某種意義上說，先進(jìn)汽車的競爭即是傳感器的競爭，各國對其理論研究、新材料應(yīng)用、產(chǎn)品開發(fā)都非常看重。金剛石的耐熱性好、熱穩(wěn)定高，在真空中1200℃以上其外表才開始出現(xiàn)炭化，在大氣中也要600℃以上才開始炭化，利用這一特性，制造適用于高溫的熱敏傳感器，從常溫到600℃范圍內(nèi)進(jìn)行溫度監(jiān)測與控制，而且適用在高溫且有腐蝕氣體的惡劣環(huán)境下使用，性能穩(wěn)定，使用壽命長，可用于發(fā)動機(jī)中的高溫測量。除此之外金剛石在高溫下形變率很高，利用這一特性可制造高溫環(huán)境下使用的振動傳感器和加速度傳感器。與其它材料振動膜相結(jié)合可作為高溫、耐腐蝕、靈敏度高的壓力傳感器，用于振動檢測以及發(fā)動機(jī)、氣缸壓力等測量。光導(dǎo)纖維型傳感器由于其抗干擾性強(qiáng)、靈敏度高、重量輕、體積小、適于遙測等特點(diǎn)正遭到人們的普遍看重。當(dāng)前已有不少成熟的產(chǎn)品問世，如光纖轉(zhuǎn)矩傳感器，以及溫度、振動、壓力、流量等傳感器。在開發(fā)利用新材料同時，由于微電子技術(shù)和微機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，傳感器正朝著微型化、多功能化、智能化方向發(fā)展。微型化傳感器利用微機(jī)械加工技術(shù)將微米級的敏感元件、信號調(diào)理器、數(shù)據(jù)處理裝配集成封裝在一塊芯片上。由于其體積小、價格便宜、便于集成等特點(diǎn)，能夠提升系統(tǒng)測試精度，例如把微型壓力傳感器和微型溫度傳感器集成在一起，同時測出壓力和溫度，便可通過芯片內(nèi)運(yùn)算消去壓力測量中的溫度影響。當(dāng)前已有不少新型傳感器面世，如壓力傳感器、加速度計、用于防撞的硅加速度計等。據(jù)說在汽車輪胎內(nèi)嵌入微型壓力傳感器能夠堅持適當(dāng)充氣，避免充氣過量或不足，進(jìn)而可節(jié)約燃油10%。多功能化的特性使得傳感器能夠同時檢測2個或2個以上的特性參數(shù)。而智能傳感器由于帶有專用計算機(jī)，因此具有智能特點(diǎn)。除此之外，傳感器響應(yīng)時間、輸出與計算機(jī)的接口等問題也是主要的研究課題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，車用傳感器的技術(shù)必將趨于完善。結(jié)束語：現(xiàn)代社會中，隨著汽車的日益發(fā)展，越來越多的人開始依靠汽車，所以汽車的各方面性能也開始遭到越來越多的人的關(guān)注。人們不再僅僅知足于現(xiàn)在狀況，對汽車的要求越來越多，而這些需求都需要借助諸多汽車傳感器來實(shí)現(xiàn)，它是汽車電子控制系統(tǒng)領(lǐng)域的研究核心。發(fā)展至今，傳感器已成為汽車不可或缺的一部分，它應(yīng)用于汽車的各個方面，在汽車控制中占領(lǐng)了無足輕重的地位。以下為參考文獻(xiàn)[1]王渝，楊建新等.現(xiàn)代汽車