合肥工业大学技术文件写作
与交流课程作业
文
献
综
述
题目：传感器在汽车安全中的应用研究综述
学院：机械与汽车工程学院
专业班级：机械设计制造及其自动化13-1班
成员：
完成时间：2015年3月25日星期三
（合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥230601）
摘要：随着社会生产力的发展和人民生活水平的提高，国民汽车保有量持续增加，随之而来的汽车安全问题越来越受到广泛重视，人们也从被动安全向主动安全转变。同时在汽车安全技术发展中，传感器的作用不可小觑，也是目前推动汽车安全发展的重要环节。在信息处理技术的推动和微处理器的广泛应用中，传感器逐渐成为汽车安全控制系统中的重要部件，有着深远影响。论文从时间的维度分析了传感器在汽车安全技术方面的应用和发展，也对国内外相关技术进行横向比较，深刻剖析汽车安全中传感器的发展脉络，把握未来传感器技术在汽车安全方面的发展趋势，为汽车安全技术发展提供有效参考。
关键词：汽车安全技术传感器研究现状发展趋势
Introduction of sensor application in automotive safety
(Hefei University of Technology School of Machinery and Automobile Engineering, Hefei 230601)
Abstract:With the development of social productivity and the improvement of people's living standards, the national automobile ownership continues to increase, with more and more widely attention to security issues following by and people also focus more on from passive safety to the active safety.Besides, in the development of automotive safety technology, the role of the sensor is greatly reckoned, and it’s also the important link to promote the development of automotive safety. And in the impact of information processing technology and the wide application of microprocessor, the sensor has gradually become an important part in automotive safety control system, having its far-reaching influence. This article through analyzing the sensor’s application and development in automotive safety technology from the dimension of time and reviewing the related technologies at home and abroad in transverse comparison, deeply analyzed the development of sensors in automotive safety, to grasp
the future development trend of sensor technology in automotive safety, and provide effective reference for it.
Keywords:automotive; security technology; sensor; current research status; development trend
传感器技术是现代科技的前沿技术，许多国家已经将传感器技术、通信技术和计算机技术列为同等重要的位置，称为信息技术的三大支柱之一。传感技术是自动检测和自动控制技术的重要组成部分。同时在自汽车诞生至今的百余年间，汽车产业取得了长足的发展，随着居民生活水平的提高，全国乃至全球的汽车保有量逐年攀升，在满足人们基本的交通需求外，汽车的安全也越来越受到重视。汽车技术发展最大的特征就是科学技术含量不断提高，越来越多的部件采用电子协助控制，而传感器作为汽车电子控制系统的主要信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，对汽车安全技术的发展起着尤为重要的作用。所以分析研究传感器在汽车安全方面应用的发展对该领域的发展具有理论指导意义，并且对把握科研趋势有相应的价值。
1 传感器简介及其发展梗概
传感器是能感受被测量并按照一定的规律转换成可用的输出信号的器件或装置，是实现传感功能的基本部件。最初的传感器起源于仿生研究。每一种生物由于自身的要求,要完成自己的生命周期,需要经常与周围环境交换信息,因此都有自己的感知周围环境的自身的器官和组织,如人有眼、耳口、鼻、皮肤等,能够分别获取视觉、听觉、味道、嗅觉、触觉等方面信息。人们往往把传感器比作为人的感官,如图1所示。
图1 传感器与人的感官之间的关系
人类必须通过五官才能取得外界的信息,同样,一个操作系统则需要通过传感器对某一特定对象进行测量才能得到信息,获得的信息必须通过电子信号转换后才能输出。
1.1 传感技术的发展历程
基于仿生研究的传感技术,自古以来就渗透到人类的生产活动、科学实验、日常生活的各个方面,如计时、产品交换、气候和季节的变化规律等;由于各学科之间的相互融合和各行各业的需求,传感技术应运而生并快速发展,其大体经历了3代历程。
1.1.1 第1代———结构型传感器
它利用结构参量变化来感受和转化信号。例如:电阻应变式传感器,它是利用金属材料发生弹性形变时电阻的变化来转化电信号的。
1.1.2 第2代———固体传感器
这种传感器是20世纪70年代开始发展起来的,由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,是利用材料的某些特性制成的,比如利用热电效应、霍尔效应、光敏效应,分别制成热
电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。70年代后期,随着集成技术、分子合成技术、微电子技术及计算机技术的发展,出现集成传感器。集成传感器包括2种类型:传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化,例如:电荷耦合器件(ＣＣＤ)、集成温度传感器(ＡＤ590)、集成霍尔传感器(ＵＧＮ3501)等。
1.1.3第3代———智能传感器
智能传感器是20世纪80年代刚刚发展起来的,其对外界信息具有一定检测、自诊断、数据处理以及自适应能力,是微型计算机技术与检测技术相结合的产物。20世纪80年代智能化测量主要以微处理器为核心,把传感器信号调节电路、微计算机、存贮器及接口集成到一块芯片上,使传感器具有一定的人工智能;20世纪90年代智能化测量技术有了进一步的提高,在传感器一级水平实现智能化,使其具有自诊断功能、记忆功能、多参量测量功能以及联网通信功能等。当今世界传感器市场正在以持续稳定的增长之势向前发展。
2 国内外发展概况
2.1 国外汽车传感器现状
目前,全世界约有40个国家从事传感器的研制、生产和应用开发,研发机构达6 000余家,其中以美、日、俄等国实力较强,他们建立了包括物理量、化学量、生物量三大门类的传感器产业,研发生产单位有4000余家、产品有20000多种,对应用范围广的产品已实现规模化生产,大企业的年生产能力达到几千万支到几亿支。比较著名的传感器厂商有美国霍尼韦尔（Honeywell)公司、福克斯波罗(Foxboro)公司、英国BellHowell公司、荷兰飞利浦、俄罗斯热工仪表所等。
世界各国对汽车传感器的理论研究、新材料应用和新产品开发都相当重视，技术进步非常迅速。一些发达国家不断研发新型传感器并且提高其精度，使汽车性能大大提高。2010年前后，国外敏感元件与传感器发展的总趋势是小型化、集成化、阵列化、多功能化、智能化、系统化和网络化。传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国竞争将加速新一代传感器的开发和产业化。
2.2国内汽车传感器现状
汽车传感器市场增长主要来自于工业电子设备和汽车电子、通信电子等，其中前两者是电子信息产业中增长最快，也是传感器应用最多的行业。随着国家汽车安全法规的实施，ABS、安全气囊的传感器将成为增长率最快的电子产品。但由于中国产品技术水平偏低，产品质量无法达到汽车市场的要求，因此汽车传感器中的高端产品依然无法自给，每年高性能汽车传感器的进口量就在50万套以上。
国内汽车传感器由于起步晚，还没形成系列化、配套化，尚未形成独立的产业，仍依附于汽车仪表行业，无自主知识产权，技术水平较低。如车速传感器采用的是电磁式或霍尔式，存在着信号精度、分解能力、匹配性、抗干扰性、耐环境能力差等问题，而国外同类产品采用的是光电式，不存在上述问题。我国核心总成控制系统所需要的传感器在应对恶劣环境的技术指标上还相差1～2个数量级，还难以完成恶劣环境的检测。国内现有最高水的汽车传感器产品比国外同类产品落后10多年。
伴随着国内汽车产量的迅速增长,今后几年国内汽车工业对传感器及其配套变速器和仪表的需求亦将大大增加,实现汽车传感器国产化势在必行。为适应这一形势,应重点开发新型压力、温度、流量、位移等传感器,尽快为汽车工业解决电喷系统、空调排污系统和自动驾驶系统所需的传感器是十分迫切的任务。汽车传感器对整车厂而言,是二级配套产品,必须以系统形式进入整车厂配套。一级系统配套商的实力关系到主机厂的品牌,所以必须建立系统平台,以系统带动传感器的发展。
3 传感器应用于汽车安全的技术发展
随着传感器及其控制技术的发展和人们对汽车性能要求的提高，各种安全技术广泛地用于汽车上，汽车的安全性可以分为被动安全性和主动安全性两大类：被动安全性指是指在发生意外碰撞事故时，如何及时通过碰撞信息的判断和传递对汽车司机和乘客进行保护，尽量减少其所受伤害，主动安全性指汽车避免发生意外事故的能力，主动安全技术是应用新技术来避免交通事故的发生，是以现代电子技术尤其是传感器技术、计算机技术等为基础的，已成为提高汽车安全性能的主要技术。此外，充分利用先进的信息与通信技术(ICT)，加快安全系统的研发与集成应用，为道路交通提供全面的安全解决方案。除了被动式和自主式的车载
安全装置外，还须考虑车—路协调合作方式，即通过车—车以及车—路传感和通信技术获取道路环境信息，从而更有效地评估潜在危险并优化车载安全系统的功能。
3.1基于传感器的被动安全技术
常用和有效的被动安全技术大致可以概括为以下几个方面:
3.1.1碰撞传感器
车用碰撞传感器早期使用机械触发式，主要应用惯性原理，利用传感器中元件的惯性力克服弹簧力实现信号的获取和分析。机械式在加速度较低时不对安全装置（当时主要是安全气囊）进行机械触发；但该传感器只能单点传感，对机械部件的品质、精度和耐磨性要求极高。后来的机电式传感器采用机电结合的方式，将机械信号转化为电子信号，再利用电子信号控制触发相关安全控件。之后融合了机械式和机电式的压电晶体式传感器，既具有机械式的优点，又能克服机械式传感器本身存在的缺陷，安装在车身上任何位置，以便得到较好的减速信号，而且能够在同一位置安装多个传感器，防止电子信号的错误判断，提高准确性和可靠性。基于以上传感器的技术发展，碰撞传感器在汽车安全方面开始得到较好的应用和效果。
3.1.2安全带系统
从20世纪50年代开始为了保障驾驶和副驾驶成员在发生意外时的人身安全，防止因惯性因素造成更大的伤害，在车辆前排加装安全带，起到了较好的作用。随着传感器技术和电子控制技术的发展，安全带也进行相应的改进，座椅位置配备三点式蜷缩安全带和安全带预张紧器，前座椅安全带还配备张紧力限制器。这种安全带的特点是与碰撞传感器的控制装置连接，当汽车发生碰撞事故的瞬间乘员尚未向前移动时通过传感器的信号处理和控制，驱动拉紧织带，立即将乘员紧紧地绑在座椅上，然后锁止织带防止乘员身体前倾，整个过程控制在0.1秒之内，有效保护乘员的安全。
3.1.3安全气囊
起始于20世纪70年代末的安全气囊技术应用到汽车安全系统上来，在汽车行驶过程中，传感器系统不断向控制装置发送速度和加速度变化等信息，由控制装置（中央控制器）对这些信息加以分析、计算和判断，如果所测的加速度、速度变化量等相关指标超过预定值，则控制装置向气体发生器发出点火命令或传感器直接控制点火，点火后发生爆炸反应，产生N2 或将储气罐中压缩氮气释放出来充满内置于方向盘、副驾驶以及车体侧面的碰撞气袋。乘员与气袋接触时，通过气袋上排气孔的阻尼吸收碰撞能量，达到保护乘员的目的。
3.1.4安全辅助装置
当预测车辆发生碰撞不可避免时, 传感器会通过分析计算并把相关信号发送到机载微
计算机,微计算机控制驱动系统进行安全辅助操作，如立即释放门销,避免因为碰撞造成的汽车门窗无法打开而影响及时逃生或救援；还可以连接警示光源信号和音频信号，提醒乘员做出相应的自我保护准备。
3.1.5多轴加速度传感器
常规碰撞感应加速计仅可从1个角度测量加速度数据，如正面碰撞时的纵向加速度（X 轴）或侧面碰撞时的横向加速度（Y 轴）。而多轴加速度传感器技术既可以在同一壳体中增加多个单轴传感器，也可以直接使用多轴传感器，都能从多个方位同时测量加速度。还有在发生侧翻时提供必要的技术保护。
此外还有空气流量传感器、抽液压力传感器、发动机温度传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器等，都是为了保障汽车出于最优的性能，在一定程度上保证驾驶的安全性。
3.2基于传感器的汽车主动安全
由于传统意义上的被动安全技术对驾驶员所提供的安全预警和辅助作用有限，更多的是在危险发生时降低伤害程度，而不能及时避免汽车行驶安全事故的发生。所以随着汽车电子信息交互技术和传感器技术的快速发展，作为智能汽车安全的重要应用技术之一，以事故预防为主要目的的主动安全技术应运而生。由此所形成的多种安全电子技术已不断应用到市场上，成为相对更合理的汽车主动安全装置。
首先，通过速度传感器检测车轮转速并由计算机计算出滑移率，这种检测可以帮助车载微型电脑了解车轮是否抱死；然后，按照检测结果分析判断并命令执行装置调整制动压力，从而使车轮处于一种临界的理想制动状态。装有ABS 的汽车，当车轮即将到达下一个抱死点时，制动在1s 内可作用60~120次，相当于不停地制动、放松，即类似于机械式“点刹”，大大增加制动效率。这种功能的正确使用，可以帮助我们在紧急刹车状态下，是车辆维持转向能力，在避开障碍物的前提下，而不至于因车轮抱死而失控，提高紧急情况下汽车的安全性能。
3.2.2电子制动力分配系统（EBD）
这是一个需要与ABS系统配合使用的系统，汽车制动的瞬间，传感器分别对４个轮胎所附着的不同地面情况及时作出感应和计算，从而得出摩擦力数值，然后迅速对各车轮合理分配相应的刹车力，对平衡各车轮不同的摩擦力起到了作用，从而避免了车辆因各车轮因刹车力不同而造成的打滑、倾斜甚至侧翻等危险情况发生，进一步保证乘员的安全。
3.2.3牵引力控制系统（TCS）
当汽车在冰雪、湿滑、泥泞等路面行驶时进行制动，会导致车轮打滑、方向失控乃至发生事故。这个系统依靠传感器的检测，如果从动轮速度低于驱动轮速度时，就会向控制系统传递信号，使系统及时调节点火时间、减小油门、减小气门开度、降挡或者适当制动车轮，避免车轮过度打滑。这个系统可以提高行驶稳定性，降低或避免因加速过度和车辆甩尾失控的危险情况发生。
3.2.4电子稳定程序（ESP）
该系统也是一种牵引力控制系统。相比于其它牵引力控制系统，它既控制驱动轮，也协调从动轮。它能够主动干预危险信号，从而实现车辆安全平稳行驶。譬如：后轮驱动的汽车通常可见转向过多、后轮失控甩尾的情况，而该系统的作用参与会使外侧的前轮稳定汽车。而在转向过少的时候，该系统可以及时矫正循迹方向，放慢内后轮。
该系统可以促使刹车力的快速产生，从而缩短刹车距离。传感器根据从驾驶员作用于刹车踏板上的动作，检测到其紧急刹车的意图，便会及时对刹车系统发出指令，产生足够高的油压并使ABS系统发挥作用。
3.3传感器技术应用于汽车安全的智能集成化的起步
随着信息技术、控制技术以及通讯技术的发展，智能化汽车主动安全系统正逐渐向集成化程度更高、安全作用能力更强的方向发展。其环境信息不单单由传感器、雷达或摄像机等获取，也可通过GPS、GIS 等手段获取更多的信息，而控制目标也可设定为协调安全、节能、舒适等多目标的实现，应用环境也将会从目前的良好路况逐渐向更复杂的路况拓展。面对人们日益增长的安全需求，新型的汽车智能安全电子系统需着重解决的问题主要体现在: 基于多源信息提高复杂行车环境识别的准确度; 提高危险状态实时辨识的准确性与安全决策的合理性；提高驾驶员对系统的可接受性；具备对系统性能科学高效的评价方法和措施。所以当前先进的汽车安全技术更多的。
3.3.1车体自身安全技术集成化
各种常规汽车主动安全系统都是对车轮及其周围部件产生作用，从而影响车轮和路面之间力的关系，所以它们之间不是彼此独立的，而是互相影响、互相联系和互相依赖的。在汽车主动安全系统日益增多的情况下，如果分别独立地去考虑和设计各种主动安全系统，然后再将它们融合起来，难免会出现某些控制功能不兼容甚至是冲突的现象，这与汽车主动安全控制的目标是背道而驰的，而且造成了控制资源的浪费，系统可靠性降低。所以，将各种汽车主动安全系统综合起来，实现多层面集成式的全局优化控制，是十分重要且十分必要的。然而目前的汽车安全技术集成还处于研究和部分尝试阶段，未来的协调化全方位汽车主动安全控制还将融合各种其它的主动安全控制子功能，如汽车主动悬架及车身控制、汽车自动避撞系统等。这需要建立一个处于最高级别的控制层，它的主要功能是利用车载传感器系统和车载高速网络获知驾驶员操纵指令和整车运动特征，自行判别驾驶员意图和汽车行驶周围环境，并实时检测汽车运行状态。未来的协调化全方位汽车主动安全控制更能够实现汽车的全局协调集成控制。
3.3.2车-路协同式汽车安全控制技术
目前，国内外车载式驾驶安全辅助控制技术如主动避撞系统、ACC 等，都是通过车载传感器（如摄像机、雷达等）感知行车环境信息，实现车辆的主动安全控制，保证行车安全。但这种自主式主动安全控制技术由于信息来源单一，探测行车环境方法局限，无法在较为复杂的交通环境中及时有效地探测各种与行车安全有关的信息，所以控制效果相对较差，不能适应现代交通的发展要求。车-路协同式汽车安全控制技术是通过车路之间信息的交互与协同控制实现交通要素之间的一体化控制，扩大了车载安全控制系统的信息来源渠道，是解决事故频发、道路拥堵以及由此带来的污染加重等目前道路交通存在的严重问题的有效手段。
3.3.3车-车协同式汽车主动安全控制技术
在当前复杂多变的交通环境中，依靠单一车辆的信号采集系统，无法全面、有效、及时地探测各种道路状况信息，从而容易引发交通安全事故和导致交通拥堵情况的发生。将行驶在一定区域内道路上的车辆连成1 个局域网，使在这个局域网中的车辆进行信息共享，则能大大提高汽车安全控制系统获取行车环境信息的能力，提高行车安全性。
4 汽车安全技术发展的展望
汽车安全技术涉及的范围越来越广越来越细,但任何单一技术都或多或少存在不尽人意之处，而且仅仅依靠某一项技术己很难使汽车整体安全性能得到很大提高。因此, 如何提高汽车安全性, 满足人们对汽车安全性能越来越高的需求, 变得越来越急迫。为了进一步提高汽车安全性, 要做好两个方面的工作: 一是不断完善各项单一技术本身; 二是搞好各项单一技术之间的协同, 这一点更重要, 它直接影响到第一项工作的最终成败, 即传感器在汽车安全中的应用应朝着集成化、智能化、系统化方向发展。
4. 1 集成化
集成化是使传感器和测控仪器具有多种敏感元件、数字信号输出、信息储存和记忆、逻辑判断、双向通信、决策、自检、自校准、自补偿、数值处理等功能的集成。集成化的作用远远大于单项技术所有作用的简单总和。纵观汽车安全技术的发展, 在主动安全和被动安全
方面均有体现集成化趋势的实例。在主动安全方面, 车辆底盘综合电子控制装置综合考虑汽车动力性、制动性、操纵性和稳定性, 将各系统集成在一起, 使汽车安全性得到极大提高。在被动安全方面,自适应乘员安全保护系统（M R I S ) 利用一系列传感器来监测驾驶员座椅位置、安全带使用情况、前排乘员乘座质量和位置及碰撞烈度和碰撞力的方向等信息,再根据具体的碰撞特点对每个前排乘员气囊的展开进行调节。该系统可进一步减少由于气囊展开不对乘员造成的伤害, 特别是对于身材较小的前排乘员, 它不仅缓解了安全气囊技术自身的问题, 还为依靠集成化提高汽车被动安全性树立了典范。若将汽车主动安全技术与被动安全技术进行融合, 会得到更好的安全保护效果。
4.2 智能化
智能化是多传感器系统能够在复杂多变的环境中迅速、有效、准确地获取、分析、处理和综合传感器信息，它们基于多传感器信息融合模式来做出正确的描述和决策。随着电子信息等技术的飞速发展, 形形色色的智能技术在汽车上得到广泛应用, 安全技术逐步走向智能化，这些几乎全部依赖于传感器来实现其功能。如GPS ( 全球定位系统) 技术、智能避撞系统、智能驾驶系统、智能轮胎、智能悬架、智能安全气囊等将在汽车上发挥越来越大的作用。随着传感器技术的发展和计算机运算速度的加快及相关技术的进步, 也会有越来越多的新型智能化安全技术装置将出现在现代车辆上, 这些智能装置具有一定的识别、判断能力, 在各种情况下都能自动协助或自行控制驾驶汽车, 确保行车安全。汽车智能化的前期工作是用汽车的驾驶辅助系统弥补人的感知、判断甚至操纵方面的不足, 等到相关技术如智能汽车操纵性能设计和人机工程设计等技术进一步成熟后,可进一步推动汽车安全智能化。
4 .3 系统化
以整体的观点, 将汽车、道路、人作为一个系统来分析研究, 让三者相互协调, 达到各自性能的最佳匹配, 才能实现驾驶员行为特征、车辆机械特性及道路设施和交通法规之间的最优协调, 才能追求系统整体的最佳效益。传感器技术结合现代通讯技术、电子控制技术与IST, 可将使汽车达到几乎不出现交通事故的水平。
5 结语
汽车安全已经不仅是个技术问题, 在某种程度上也是一个重要的社会问题。它越来越受到汽车生产企业、政府管理部门和消费者的重视。汽车传感器对汽车安全具有非常重要的作用，对汽车的安全行驶起到了保驾护航的作用。目前我国的汽车业迅猛崛起，必将导致传感器及其配套设施的需求大大增加。但是，目前我国汽车传感器产品和技术水平总体上与国外相比存在很大的差距,主要体现在产品的品种规格少、质量差、制造成本高;高新技术应用较少,工艺相对落后,整体水平较低;传感器研究、开发和生产与汽车部件制造厂和整车制造厂结合不够紧密。这种状况之下，我们更应积极学习并引进国外先进技术，大力培养专业人才，将我国的汽车传感器技术以最快的速度提升上去，以适应我国汽车业的飞速发展。尤其在我国着重提倡以人为本理念的基础上，加大安全系统传感器的研发，树立经济社会和谐理念，真正做到从生命出发，从安全出发，从和谐出发。
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温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，如计算机要监控CPU的温度，马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。 温度是实际应用中经常需要测试的参数，从钢铁制造到半导体生产，很多工艺都要依靠温度来实现，温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述，并介绍与电路系统之间的接口。 热敏电阻器 用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ；与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。 图1是热敏电阻的温度曲线，可以看到电阻/温度曲线是非线性的。
虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下： 这里T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，根据热敏电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制造商提供。 热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比普通的精度要高很多，也要贵得多。 图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压，一般它与ADC的参考电压一致，因此如果ADC的参考电压是5V，Vref 也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压，其阻值变化使得节点处的电压也产生变化，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。
光电式传感器在汽车上的应用及发展趋势 摘要:传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础,传感器技术是实现测 试与自动控制的重要环节, 而测试技术与自动控制水平的高低, 是衡量一个国家科学技术现代化程度的重要标志。本文介绍了光电传感器的原理, 列举了光电传感器在汽车一些方面的应用。 关键词:光电传感器;汽车传感器;应用;发展趋势 The Adhibition and Development Tendency of Photo-sensor of the Motor Vehicle Abstract:Sensor is the important technological foundation of the new technology revolution and the information society.The sensor techniques is a important part to realize the test and automatic control.The level of the testing technology ang automatic control is th e important symbol to measure the modernization of a country’ s science and technology.This paper introduces the principle of photo-sensor and enumerates some photo-sensors applied on the motor vehicles. Keywords:photo-sensor;automotive sensors;adhibition;development tendency 0 引言 随着汽车电子技术的迅速发展及电控单元运用的普及, 新型汽车为了提高动力性、经济性、安全性、舒适性以及减少排气污染,已广泛应用电子控制技术。从发动机的燃油喷射系统、点火装置、进气装置、废气排放、故障自诊断到底盘的传动系统、行驶系统、转向制动系统以及车身和辅助设备等普遍采用了电子控制技术。在汽车电子控制系统中, 传感器担负着采集和传输功能, 它是电子控制中非常重要的部件,其技术性能的好坏,直接影响汽车电子控制系统的工作情况。汽车传感器主要有温度传感器、压力传感器、空气流量传感器、位置与角度传感器、气体浓度传感器、速度与加速度传感器、爆燃与碰撞传感器等几十种。光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器, 通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点,而且可测参数多,传感器的
汽车传感器的种类和作用 汽车传感器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。 车用传感器很多，判断传感器出现的故障时，不应只考虑传感器本身，而应考虑出现故障的整个电路。因此，在查找故障时，除了检查传感器之外，还要检查线束、插接件以及传感器与电控单元之间的有关电路。下面我们来认识一下汽车上的主要传感器。 空气流量传感器 空气流量传感器是将吸入的空气转换成电信号送至电控单元（ecu），作为决定喷油的基本信号之一。根据测量原理不同，可以分为旋转翼片式空气流量传感器（丰田previa旅行车）、卡门涡游式空气流量传感器（丰田凌志ls400轿车）、热线式空气流量传感器（日产千里马车用vg30e发动机和国产天津三峰客车tj6481aq4装用的沃尔沃b230f发动机）和热膜式空气流量传感器四种型式。前两者为体积流量型，后两者为质量流量型。目前主要采用热线式空气流量传感器和热膜式空气流量传感器两种。 进气压力传感器
进气压力传感器可以根据发动机的负荷状态测出进气歧管内的绝对压力，并转换成电信号和转速信号一起送入计算机，作为决定喷油器基本喷油量的依据。国产奥迪100型轿车（v6发动机）、桑塔纳2000型轿车、北京切诺基（25l发动机）、丰田皇冠3．0轿车等均采用这种压力传感器。目前广泛采用的是半导体压敏电阻式进气压力传感器。 节气门位置传感器 节气门位置传感器安装在节气门上，用来检测节气门的开度。它通过杠杆机构与节气门联动，进而反映发动机的不同工况。此传感器可把发动机的不同工况检测后输入电控单元（ecu），从而控制不同的喷油量。它有三种型式：开关触点式节气门位置传感器（桑塔纳2000型轿车和天津三峰客车）、线性可变电阻式节气门位置传感器（北京切诺基）、综合型节气门位置传感器（国产奥迪100型v6发动机）。 曲轴位置传感器 也称曲轴转角传感器，是计算机控制的点火系统中最重要的传感器，其作用是检测上止点信号、曲轴转角信号和发动机转速信号，并将其输入计算机，从而使计算机能按气缸的点火顺序发出最佳点火时刻指令。曲轴位置传感器有三种型式：电磁脉冲式曲轴位置传感器、霍尔效应式曲轴位置传感器（桑塔纳2000型轿车和北京切诺基）、光电效应式曲轴位置传感器。曲轴位置传感器型式不同，其控制方式
汽车传感器类型及其工作原理 汽车技术的发展，使得越来越多的元器件用到整个汽车系统的控制上面。 最常用的就是使用传感器来检测各种需要检测或者对汽车行驶、控制需要参考 的重要参数，并将这些信号转化成电信号等待再次处理。下面，小编来和大家 分享一些汽车传感器类型，并针对这些不同性能的传感器它的工作原理，来告 诉大家它在汽车中是用在什么地方，具体是怎么操作的，并且它在整个系统中 有什么样的作用。常用的汽车传感器类型、工作原理和使用方式(1) 里程表传感器在差速器或者半轴上面的传感器，来感觉转动的圈数，一般 用霍尔，光电两个方式来检测信号，其目的利用里程表记数可有效的分析判断 汽车的行驶速度和里程，因为半轴和车轮的角速度相等，已知轮胎的半径，直 接通过历程参数来计算。在传动轴上设计两个轴承，大大减轻了运行中的力距，减少了摩擦力，增强了使用寿命;由原来的动态检测信号改为齿轮运转式检测信号;由原来直插式垂直变速箱改为倒角式接口变速箱。里程表传感器插头一般是在变速箱上，有的打开发动机盖可以看到，有的要在地沟操作。 (2) 机油压力传感器是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。常用的有硅压阻式和硅电 容式，两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。一般情况上，我们通过机 油压力传感器来检测汽车的机油向内的汽油还有多少，并将检测到的信号转换 成我们可以理解的信号，提醒我们还有多少汽油，或者还可以走多远，甚至是 提醒汽车需要加汽油了。(3) 水温传感器它的内部是一个半导体热敏电阻，温度愈低，电阻愈大;反之电阻愈小，安装在发动机缸体或缸盖的水套上，与冷却水直接接触。从而侧得发动机冷却水的温度。电控单元根据这一变化测 得发动机冷却水的温度，温度愈低，电阻愈大;反之电阻愈小。电控单元根据这
汽车传感器市场初始调查报告 第一章汽车传感器的应用 一、汽车传感器市场概述 传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。汽车电子化和智能化水平的发展程度，在很大程度上决定了对传感器的需求程度。如今汽车的信息化电子化水平在不断提高，传感器的市场需求量也在随着汽车业的发展而逐渐增大。 汽车传感器市场细分为三类：动力总成，底盘与车身。 2007年全球汽车传感器市场规模达47亿美元，其中底盘传感器市场为21亿美元，车身传感器占13亿美元。预计在未来几年内，全球所有的传感器领域的复合年增长率都将超过10%。预计2012年全球动力总成传感器市场将达到77亿美元，复合年增长率为10.5%。底盘传感器市场将增长到35亿美元，复合年增长率为11%。2012年车身传感器市场将达到22亿美元，复合年增长率为11.7%。 二、汽车传感器市场按应用分类 （一）发动机控制用传感器 温度传感器、压力传感器、转速、角度和车速传感器、氧传感器、流量传感器、爆震传感器 （二）底盘控制用传感器 变速器控制传感器、悬架系统控制传感器、动力转向系统传感器、防抱制动传感器（三）车身控制用传感器 第二章汽车压力传感器应用 一、压力传感器技术比较：
由于基于MEMS技术的微型传感器在降低汽车电子系统成本及提高其性能方面的优势,它们已经开始逐步取代基于传统机电技术的传感器。 在其它压力敏感应用,特别是恶劣环境中（如置于发动机油和散热器冷却剂中的）,一般采用分立元件构成的陶瓷电容式压力开关,它们现在将逐步被用键合方法制作的硅应变计（一般固定在成本低而坚固的封装中）或压敏电阻芯片（装在带不锈钢膜片端盖的充满硅油的硅制外壳中)所替代。 随着纳米技术的进步，体积更小、造价更低、功能更强的微型传感器将广泛应用在汽车的各个方面。 三、压力传感器的应用 压力传感器在汽车/摩托车上的应用
传感器在汽车中的应用 摘要: 随着电子技术的发展,现代汽车正朝着高档智能化、电子信息自动化的机电一体化产品方向发展。汽车传感器作为汽车电子控制系统的关键部件,是现代汽车发展的主导与核心。随着汽车工业与电子工业的不断发展,汽车传感器将成为汽车电子产品市场中最有需求力的产品。 关键词: 汽车传感器汽车电子控制系统 现代汽车正朝着高档智能化、电子信息自动化的机电一体化产品方向发展,汽车传感器作为汽车电子控制系统的关键部件,是现代汽车发展的主导与核心,尤其伴随着汽车电子技术的飞速发展,低成本、智能、集成多功能的微型新型传感器将逐步取代传统的传感器,成为现代“电子汽车”发展的助推剂。 汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源,是汽车电子控制系统的关键部件,已在汽车设计与制造的发展中起主要角色作用。这一作用随着汽车功能,如稳定性控制、安全性控制和电子油门控制等技术领域研究内容的增多而愈来愈大。 目前,一般汽车装配有几十到近百个传感器,高级豪华汽车更是有大约几百乃至上千个传感器。而且随着汽车制造业的发展,一辆普通轿车安装的传感器数量和种类都将越来越繁多。这些形形色色的传感器坚守于汽车的各个关键部位,承担起汽车自身检测和诊断的重要责任,将汽车时时刻刻的温度、压力、速度及湿度等信息传达到汽车的神经中枢即中央控制系统中,从而将汽车故障消于未形,因此,有人形象地将传感器形容为汽车的敏感神经未梢。 当前,常用的汽车传感器主要表现在发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统中。它的应用大大提高了汽车电子化的程度,增加了汽车驾驶的安全系数。其作用就是对汽车温度、压力、位置、转速、加速度和振动等各种信息进行实时、准确的测量和控制。常用的有温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、加速度传感器、距离传感器、陀螺仪和车速传感器、方向盘转角传感器等。 一、汽车发动机控制用传感器 发动机的电子控制一直被认为是MEMS技术在汽车中的主要应用于领域之一。发动机控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心,种类很多,包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向发动机的电子控制单元(ECU)提供发动机的工作状况信息,供电子控制单元(ECU)对发动机工作状况进行精确控制,以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。由于其工作在发动机振动、汽油蒸气、污泥和泥水等恶劣环境中,因此它们耐恶劣环境技术指标要高于一般的传感器。对于它们的性能指标要求最关键的是测量精度与可靠性。
浅谈传感器技术在汽车领域的应 用 院系信息工程系 专业 年级 学生姓名 指导教师
目录 1 摘要 1.1 汽车传感器举足轻重 1.2 国内传感器生产水平低 1.3 汽车上的主要传感器 1.4 汽车传感器的发展趋势 2 传感器类型 2.1里程表传感器 2.2安全气囊传感器 2.3 速度传感器 3 基本原理和发展 致谢 参考文献
1 摘要汽车传感器发展综述 在20世纪60年代，汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器，它们与仪表或指示灯连接。 进入70年代后，为了治理排放，又增加了一些传感器来帮助控制汽车的动力系统，因为同期出现的催化转换器、电子点火和燃油喷射装置需要这些传感器来维持一定的空燃比以控制排放。80年代，防抱死制动装置和气囊提高了汽车安全性。 今天，传感器有用来测定各种流体温度和压力（如进气温度、气道压力、冷却水温和燃油喷射压力等）的传感器；有用来确定各部分速度和位置的传感器（如车速、节气门开度、凸轮轴、曲轴、变速器的角度和速度、排气再循环阀（EGR）的位置等）；还有用于测量发动机负荷、爆震、断火及废气中含氧量的传感器；确定座椅位置的传感器；在防抱死制动系统和悬架控制装置中测定车轮转速、路面高差和轮胎气压的传感器；保护前排乘员的气囊，不仅需要较多的碰撞传感器和加速度传感器。面对制造商提供的侧量、顶置式气囊以及更精巧的侧置头部气囊，还要增加传感器。随着研究人员用防撞传感器（测距雷达或其他测距传感器）来判断和控制汽车的侧向加速度、每个车轮的瞬时速度及所需的转矩，使制动系统成为汽车稳定性控制系统的一个组成部分。 老式的油压传感器和水温传感器是彼此独立的，由于有着明确的最大值或最小值的限定，其中一些传感器的实际作用就相当于开关。随着传感器向电子化和数字化方向发展，它们的输出值
汽车常见传感器工作原理及检测 各种汽车传感器的作用 目录 1、进气压力传感器:..................................................................... ............................................2 2、空气流量传感器:..................................................................... ............................................2 3、节气门位置传感器:..................................................................... ........................................2 4、曲轴角度传感器:..................................................................... ............................................3 5、凸轮轴位置传感器(又称气缸识别传感器)..................................................................... 3 6、氧传感器:..................................................................... ........................................................3 7、发动机转速传感器...................................................................... ...........................................4 8、进气温度传感器:..................................................................... ............................................5 9、水温传感
第二章传感器概述 1、传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。 2、传感器是由敏感原件和转换原件组成 3、两种分类方法：一种是按被测参数分类，一种是按传感器工作原理分类 4、传感器的基本特性可分为静态特性和动态特性 5、静态特性是指被测量的值处于稳定状态时输入与输出的关系。主要指标有灵敏度、线性度、迟滞、重复性和漂移等。 6、灵敏度是输出量增量ΔY与引起输出量增量ΔY的相应输入量增量ΔX之比。用S表示即S=ΔY\ΔX。 7、线性度是指传感器的输入与输出之间数量关系的线性程度。也叫非线性误差用γL 表示即γL= 8、传感器在相同工作条件下输入量由小到大（正量程）及由大到小（反量程）变化期间输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。迟滞误差用 9、重复性是指传感器在相同的工作条件下输入量按同一方向做全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。最大重复差值 10、漂移是指输入量不变的情况下传感器输出量随着时间变化。产生漂移的原因有两个一是传感器自身结构参数一是周围环境。温度漂移的计算 第三章应变式传感器 1、电阻应变式传感器是以电阻应变片为转换原件的传感器。 2、工作原理是基于电阻应变效应，即导体在外界作用下产生机械变形（拉伸或压缩）是，其电阻值相应发生变化（应变效应）。 3、电阻应变片分为丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。 4、电阻在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为变形，而去掉外力后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为弹性变形。具有弹性变形特性的物体称为弹性原件。 5、应变片的电阻值是指应变片没有粘贴且未受应变时，在室温下测定的电阻值即初始电阻值。 6、将直的电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，但应变状态不同，应变片敏感栅的电阻变化减小，因而其灵敏系数K较整长电阻丝的灵敏系数K0小，这种现象称为应变片的横向效应。为了减少横向效应产生的测量误差，现在一半多采用箔式应变片。 7、应变片温度误差：由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差。产生的主要因素有以下两个方面：一是电阻温度系数的影响，一是试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。 8、电阻应变片的温度补偿方法：1）线路补偿法2）应变片的自补法9***电阻应变片的测量电路10、压阻效应是指在一块半导体的某一轴向施加一定的压力时，其电阻值产生变化现象， 第四章电感式传感器 1、利用电磁感应原理将被测非电量如、位移、压力、流量、振动等转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，这种装置称为电感式传感器。 2、零点残余电压：传感器在零点位移时的输出电压。产生原因主要有以下两点一是由于两电感线圈的电气参数及导磁体几何尺寸不完全对称，因此在两电感线圈上的电压幅值和相位不同，从而形成了零点残余电压的基波分量。一是由于传感器导磁材料磁化曲线的非线性（如铁磁饱和，磁滞损耗）使得激励电流与磁通波形不一致，从而形成了零点残余电压的高次谐波分量。为减小电感式传感器的零点残余电压，可以采取以下措施1）在设计和工艺上，力求做到磁路对称，铁芯材料均匀；要经过热处理以除去机械应力和改善磁性；两线圈毕恭毕敬绕制要均匀，力求几何尺寸与电气特性保持一致。2）在电路上进行补偿。 3、把被测的非电量变化转化为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器
传感器在汽车上的应用及发展 1 前言 随着现代电子技术的发展，汽车的电子化程度越来越高，特别是电子计算机控制系统在汽车上的应用，使汽车的使用性能得到了明显改善和提高。但是，由于人们对现代汽车安全、舒适、环保、经济性、动力性及自动化程度等性能要求的逐步提高，使得汽车必须能够实现对各部位进行精密的自动控制，而实现精密控制的第一信号源就是各种各样的传感器。汽车传感器作为汽车电子计算机控制系统的重要组成部件，其使用数量和技术性能的好坏，直接影响汽车电子控制系统的工作状况。普通汽车上大约安装几十只传感器，而高级豪华轿车上的传感器数量可达200多只，这些传感器主要分布在汽车各大系统中。汽车电子化越发达，智能化程度越高，对传感器的依赖性也就越大，因此，传感器是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。 2 车用传感器的作用及性能要求 传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。它可把物理量、电量和化学量等信息变换成计算机能够理解的电信号，这种变换包括能量形式的变换，所以也称为换能器。汽车传感器是安装于汽车上，用来感测行车过程中外在变化的传感器。汽车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的信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等，转化成电信号输给计算机，使汽车处于最佳工作状态。 传感器的精度及可靠性对汽车而言是非常重要的两个参数，一般说来，车用传感器性能主要有以下要求： （1）精度要求高 对于车用传感器的精度要求1%或1%以下，要求在-40～+120°C 的范围内能长期工作，耐振动为150～2000Hz，耐冲击能达到从1m高处落在混凝土上而不引起精度的下降，并能抗电磁干扰、耐腐蚀。 （2）环境适应性强 汽车的使用环境非常恶劣，有来自发动机产生的热、振动、汽油或柴油的蒸气，以及轮胎的污泥、飞溅的水花，可概括为温度、湿度等气候条件，振动冲击等机械条件，电源、电磁干扰等电气条件，或简单地归纳为温度、湿度、振动等物理环境，过压电磁波等电气环境。不同的环境，对传感器提出不同的要求。 （3）稳定性好 汽车的交通事故和人的生命息息相关，因此车用传感器有高可靠性要求，另外，国家对汽车排气成分，如在CO、NOx 等成分的含量方面有严格规定，在正常情况下符合标准，而且还要求完成了规定行驶距离以后，仍然能达到排气标准。 3 车用传感器的应用 车用传感器所检测的信息包括车辆运动状态以及驾驶操纵、车辆控制、运动环境、异常状态监控等所需信息。汽车电子控制系统上应用了多种传感器，在这些传感器的共同作用下，汽车电子控制系统对发动机、底盘、行驶安全、信息传输等进行集中控制。 3.1 MEMS 传感器在汽车上的应用 MEMS 是在集成电路生产技术和专用的微机电加工方法的基础上蓬勃发展起来的高新科技，其研究开发主要集中在微传感器、微执行器和微系统三个方面，用此技术研制的五花八门的微传感器具有体积小、质量轻、响应快、灵敏度高、易生产、成本低的优势，可以测量各种物理量、化学量及生物量。在高档汽车中，大约采用25至40只MEMS传感器，技
精品文档）5个×6一、名词解释（、逆压电效应：指当在某些电介质的极化方向施加电场时，电介质就会在一定方向上产生机械变形或机应压力，电场撤去时，1电介质变形随之消失的现象。内部极化，同时在它的两个表面上会产生极性相反的电荷，外力正压电效应：某些电介质在沿着一定方向受到外力而变形时，去掉后，又恢复到不带电状态，外力方向改变，电荷极性随之改变的现象。2、传感器的迟滞：指传感器在输入量增大和输入量减小行程间，输入-输出特性曲线不一致的程度。3、传感器灵敏度：指传感器在稳态下，输出量变化值与输入量变化值的比值，K=dy/dx。分辨力：指传感器能检测到输入量最小变化量的能力。线性度：指传感器输入量与输出量之间的静态特性曲线偏离直线的程度。传感器量程：传感器能够测量的上限值与下限值的差称为量程。传感器的准确度：准确度常用最大引用误差来定义。4、内光电效应：指在光线的作用下使物体的电阻率发生改变的光电效应。外光电效应：指在光线的作用下使电子逸出物体表面的光电效应。5、压阻效应：在一块半导体的某一轴向施加一定的应力时，其电阻率产生变化的现象。流过霍尔元件时，在垂直于电流I6、霍耳效应：把霍尔元件至于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于霍尔元件，当有电流和磁场的方向上产生感应电动势的现象。、差动电桥：菱形的四条边各接一个测量温度或应变力的电阻传感器，相邻桥臂传感器应变方向应相反，相对桥臂传感器应变7 方向应相同，组成一个电桥电路，用以消除电桥的相对非线性误差。称对称电桥：由四个测量温度或应变力的电阻传感器组成互相对称的电桥电路，四个电阻达到某一关系时，电桥的输出为零，电桥平衡，否则就有电压或电流输出。组成这种物体的材料吸收了光子能E的光子轰击，、光电效应：当用光照射在某一物体上时，可以看做是物体受到一连串能量为8 量而发生相应电效应的现象。、热电效应：闭合回路中存在电动势并且有电流产生，电流的强弱与两个结点的温度有关。9、压电效应：某些电介质，沿着一定方向对其施加外力而使它变形时，内部极化，相应地会在它的表面产生符号相反的电荷，10外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。11、应变效应：导体或半导体材料在外力作用下产生机械形变，其电阻发生变化的现象。12、电涡流效应：电涡流的产生必然要消耗一部分能量，从而使产生磁场的线圈阻抗发生变化。、磁阻效应：由载流子在磁场中受到洛伦兹力而产生的致使某些金属或半导体的电阻值变化的现象。13 塞贝克效应：回路中产生的电势使热能转变为电能的一种现象。两种不同导电材料构成的闭合回路中，当两个接点温度不同，14、、莫尔条纹：两条线或两个物体之间以恒定的角度和频率发生干涉的视觉结果，当人眼无法分辨这两条线或两个物体时，只能15 看到干涉的花纹，这种光学现象就是莫尔条纹。16、感应同步器：利用电磁原理将线位移和角位移转换成电信号的一种装置。17爆震：混合气处在压缩过程中，火花塞还没有跳火时，高压混合气就达到了自燃温度，并开始猛烈燃烧的不正常燃烧现象。、点火提前角：从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度。18 、占空比：高电平在一个周期之内所占的时间比率。19 、传感器：能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。20 21、转换元件 、敏感元件：指传感器中能直接感受被测量的变化，并转换为易于转换的非电量的元件。2223、热敏电阻：用半导体材料制成的敏感元件，大多为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。 24、测量：是以确定被测量值为目的的一系列操作。 直接测量：指在使用仪表或传感器进行测量时，不需要经过任何运算就能直接从仪表或传感器上得出测量结果的方法。间接测量：指用直接测量法测得与被测量有确切函数关系的一些物理量，然后通过计算求得被测量的方法。 25、检测：是利用传感器，将生产科研需要的电量和非电量信息转化成为易于测量、传输、显示和处理的电信号的过程。 26、测量方法：指针对不同测量任务进行具体分析以找出切实可行的办法。 27、测量误差：被测量的测量值与真值之间的差异。 绝对误差：指被测量的测量值与被测量的真值之间的差值。 精品文档． 精品文档 满度相对误差：绝对误差与仪器满量程的百分比。 标称相对误差：绝对误差与被测量的测量值的百分比。 系统误差：在形同条件下，多次重复测量同一被测量时，其测量误差的大小和符号保持不变，或在条件改变时，误差按某一确定的规律变化。
汽车传感器的种类和作 用 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
汽车传感器的种类和作用 汽车传感器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。 车用传感器很多，判断传感器出现的故障时，不应只考虑传感器本身，而应考虑出现故障的整个电路。因此，在查找故障时，除了检查传感器之外，还要检查线束、插接件以及传感器与电控单元之间的有关电路。下面我们来认识一下汽车上的主要传感器。 空气流量传感器 空气流量传感器是将吸入的空气转换成电信号送至电控单元（ecu），作为决定喷油的基本信号之一。根据测量原理不同，可以分为旋转翼片式空气流量传感器（丰田previa旅行车）、卡门涡游式空气流量传感器（丰田凌志ls400轿车）、热线式空气流量传感器（日产千里马车用vg30e发动机和国产天津三峰客车tj6481aq4装用的沃尔沃b230f发动机）和热膜式空气流量传感器四种型式。前两者为体积流量型，后两者为质量流量型。目前主要采用热线式空气流量传感器和热膜式空气流量传感器两种。 进气压力传感器 进气压力传感器可以根据发动机的负荷状态测出进气歧管内的绝对压力，并转换成电信号和转速信号一起送入计算机，作为决定喷油器基本喷油量的依据。国产奥迪100型轿车（v6发动机）、桑塔纳2000型轿
车、北京切诺基（25l发动机）、丰田皇冠3．0轿车等均采用这种压力传感器。目前广泛采用的是半导体压敏电阻式进气压力传感器。 节气门位置传感器 节气门位置传感器安装在节气门上，用来检测节气门的开度。它通过杠杆机构与节气门联动，进而反映发动机的不同工况。此传感器可把发动机的不同工况检测后输入电控单元（ecu），从而控制不同的喷油量。它有三种型式：开关触点式节气门位置传感器（桑塔纳2000型轿车和天津三峰客车）、线性可变电阻式节气门位置传感器（北京切诺基）、综合型节气门位置传感器（国产奥迪100型v6发动机）。 曲轴位置传感器 也称曲轴转角传感器，是计算机控制的点火系统中最重要的传感器，其作用是检测上止点信号、曲轴转角信号和发动机转速信号，并将其输入计算机，从而使计算机能按气缸的点火顺序发出最佳点火时刻指令。曲轴位置传感器有三种型式：电磁脉冲式曲轴位置传感器、霍尔效应式曲轴位置传感器（桑塔纳2000型轿车和北京切诺基）、光电效应式曲轴位置传感器。曲轴位置传感器型式不同，其控制方式和控制精度也不同。曲轴位置传感器一般安装于曲轴皮带轮或链轮侧面，有的安装于凸轮轴前端，也有的安装于分电器（桑塔纳2000型轿车）。 爆震传感器 爆震传感器安装在发动机的缸体上，随时监测发动机的爆震情况。目前采用的有共振型和非共振型两大类。
几种重要的汽车传感器原理 一、传感器概述 传感器的概念：指能感受规定的物理量，并按照一定规律转换成可用输信号的器件或装置。简单的说，传感器即使把非电量转换成电量的装置。 汽车传感器的工作条件极为恶劣，因此，传感器能否精确可靠地工作至关重要。在该领域中，理论研究及材料应用发展迅速，半导体和金属膜技术研究及材料应用技术发展迅速，半导体和金属膜技术、陶瓷烧结技术等得到迅猛发展。智能化、集成化和数字化将是传感器的未来发展趋势。 传感器通常由敏感元件、转换元件及测量电路组成。敏感元件是指能直接感受被测量的部分。转换元件是指能将非电量转换成电量的部分。有些敏感元件可以直接输入电量。测量电路是指将转换元件输入的电量经过处理，以便进行显示、记录和控制的部分。测量电路中较多的使用电桥电路。比如后面要讲到的热线式空气流量计。 传感器的种类比较多，像我们一般碰到的传感器一般有： 温度传感器（冷却水温度传感器THW，进气温度传感器THA）； 流量传感器（空气流量传感器，燃油流量传感器）； 进气压力传感器MAP 节气门位置传感器TPS 发动机转速传感器 车速传感器SPD 曲轴位置传感器（点火正时传感器） 氧传感器 爆震传感器（KNK） 二、空气流量传感器 为了形成符合要求的混合气，使空燃比达到最佳值，我们就必须对发动机进气空气流量进行精确控制。下面我们来介绍一下几种常用的空气流量传感器。 1、卡门旋涡式空气流量计
涡流式空气流量传感器是利用超声波或光电信号，通过检测旋涡频率来测量空气流量的一种传感器。 众所周知，当野外架空的电线被风吹时，就会发出“嗡、嗡”的声音，且风速越高声音频率越高，这是气体流过电线后形成旋涡（即涡流）所致。液体、气体等流体均会产生这种现象。 同样，如果我们在进气道中放置一个涡流发生器，比如说一个柱状物，在空气流过时，在涡流发生器后部将会不断产生如图所示的两列旋转方向相反，并交替出现的旋涡。这个旋涡就称为卡门旋涡。 卡门旋涡式空气流量计就是利用这种这种旋涡形成的原理，测量气体流速，并通过流速的测量直接反映空气流量。 对于一台具体的卡门旋涡式空气流量计，有如下关系式：qv=kf , qv为体积流量，f为单列旋涡产生的频率，k为比例常数，它与管道直径，柱状物直径等有关。由这个关系式可知，体积流量与卡门涡流传感器的输出频率成正比。利用这个原理，我们只要检测卡门旋涡的频率f，就可以求出空气流量。 根据旋涡频率的检测方式的不同，汽车用涡流式空气流量传感器分为超声波检测式和光学式检测式两种。例如，中国大陆进口的丰田凌志LS400型轿车和台湾进口的皇冠3.0型轿车采用了光电检测涡流式空气流量器；日本三菱吉普车、中国长风猎豹吉普车和韩国现代轿车采用了超声波检测涡流式空气流量传感器。 （1）光学式卡门旋涡空气流量计 现代物理学光的粒子说认为，光是一种具有能量的粒子流，当物体受到光照射时，由于吸收了光子能量而产生的效应，称为光电效应。光敏晶体管是一种半 导体器件，它的特点就是受到光的照射时，它们都会产生内光电效应的光生伏特现象，从而产生电流。 工作原理：在产生卡门旋涡的过程中，旋涡发生器两侧的空气压力会发生变化，通过导孔作用在金属箔上，从而使其振动，发光二极管的光照在振动的金属箔上时，光敏晶体管接收到的金属箔上的反射光是被旋涡调制的光，再由光敏晶体管输出调制过的频率信号，这种频率信号就代表了空气的流量信号。 （２）超声波式卡门旋涡式空气流量计 超声波是指频率高于20HZ，人耳听不到的机械波。它的特性就是方向性好，穿透力强，遇到杂质或物体分界面会产生显著的反射，譬如自然界里的蝙蝠，鲸鱼等动物都是通过超声波来进行方位定向的。利用这种物理特性，我们可以把一些非电量转换成声学参数，通过压电元件转换成电量。
传感器在汽车自动控制系统中的应用毕业
（论文封面）
中文题目：传感器在汽车自动控制系统中的应用 英文题目：Sensor Application in the Automobile Automatic Control System
摘要 随着电子技术的发展，现代汽车正朝着高档智能化、电子信息化的方向发展。由于传感器体积小、价格便宜、便于集成等特点，同时可以提高系统测试精度，因此汽车传感器在汽车自动控制系统中就得到了普遍的应用。近年来汽车传感器已作为汽车电子控制系统的关键部件，在整个汽车系统中扮演着举足轻重的作用，因此对汽车传感器在汽车自动控制系统中的应用的研究也就有着重要的实际和科研意义。 汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。汽车传感器在汽车上主要用于发动机控制系统、底盘控制系统和导航系统中。本文将从主流的汽车传感器应用控制系统出发，对汽车传感器的应用作出分析。 关键词：传感器，汽车自动控制系统，关键部件
Abstract With the development of electronic technology, the development direction of modern automobile is high-end intelligent and electronic information technology. Due to sensor characteristics such as small volume, price cheap, easy to integration, at the same time it can improve precision of the system test, so automotive sensor in automatic control system has been widely used. In recent years, automotive sensors have play an important role in the whole car system, as the key part of automotive electronic control system components. Thus the research of automotive sensors in the application of automatic control system also has important practical and research significance. As the information source of automotive electronic control system, Automobile sensors are key components in automotive electronic control system. It is also one of the core content of automotive electronic technology research. Automobile sensors are always adopted in engine control system, dynamic chassis control and guided system. This paper will analyses the application of automobile sensors in the ways of mentioned above. Keyword:Automobile sensors, automobile automatic control system, critical components
课题名称传感器在汽车中的应用 系别机械工程学院 专业机械设计制造及自动化班级机自本（一）班 成员陈怀棠祁步春吴敏杰
传感器在汽车中的应用 1引言 汽车工业是国民经济发展的支柱产业之一。现代汽车正由一个单纯交通工具朝着能满足人类需求和安全、舒适、方便及无污染的方向发展。当前,汽车电子已成为汽车工业发展的核心技术,据预测，未来汽车电子产品的费用将占整车费用的30%,并认为汽车上70%的革新将来源于汽车电子。近20年来,世界汽车电子产品的开发和应用已广泛用于汽车的各个独立的电子控制系统,并正向着可完成汽车各种功能的综合电子控制系统发展。同时,汽车电子产品也向完成单个汽车控制扩展到“汽车-人-公路-环境”的系统信息交流和控制的方向发展。在汽车电子产品中,传感器已成为关键的基础配套产品。20世纪末期,为了实现可持续发展战略,发达国家对汽车工业提出的新要求,促进了传感器应用和技术的快速发展。传感器的研发和生产单位采用新材料和新的加工技术开发和生产新一代的传感器及系统,满足汽车工业的需求。 2汽车用传感器 2.1汽车用传感器的特点 车用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。 各类传感器主要应用在发动机电子控制系统、底盘电子控制系统和车身电子控制系统。 2.2汽车用传感器分类 常用的有如下三种： 按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器 按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。
电子控制系统构造与原理电子控制系统的组成：由传感器、控制单元、执行器组成
传感器的类型及功能 一、节气门位置传感器 1.功能及类型 功能： ·检测节气门开度转换为电压信号 传递给ECU ·判定发动机运转工况的依据 类型： ·线性输出型(滑动电阻式) ·开关量输出型(触点式) （1）线性输出型 ①结构和原理 ·VCC：传感器电源端子。由ECU 提供5V电压 ·VTA：节气门开度信号端子。节气 门开度越大，VTA-E2间电阻越大， 开度电压信号越大 ·IDL：怠速开关端子。节气门关闭 时，怠速开关闭合，IDL—E2间电压 为0V；节气门打开时，怠速开关断 开，IDL—E2间电压为12V ·E2：传感器通过ECU接地 ②输出特性 ·输出电压随节气门开度的增大而线性增 大 ·当节气门完全关闭时，怠速触点闭合， 发动机处于怠速状态
③控制电路 ·VTA信号：节气门由关闭逐渐开大，在0~5V间变化 ·IDL信号：怠速时0V，节气门打开时12V （2）开关量输出型 ①结构与原理 ·怠速工况 ②输出特性 ·传感器有开和关两种信号 ·怠速触点闭合：节气门全闭，发动机处于怠速状态 ·全开触点闭合：节气门开度>50℃，发动机处于大负荷状态
③控制电路 ④带ACC信号输出的开关量输出型 ·怠速触点闭合，怠速状态；如高速时怠 速触点闭合，减速状态 ·加减速检测触点闭合，同时该触点与 ACC1和ACC2交替闭合/断开，急加速工 况 ·大负荷触点闭合，大负荷工况 ·加减速检测触点断开，同时该触点与 ACC1和ACC2交替闭合/断开，减速工况 二、进气温度传感器（THA） 1.功能与结构 ·检测进气温度转化为电阻信号，送 给ECU作为喷油量修正信号和点火 修正信号，获得最佳空燃比和点火提 前角。 ·热敏电阻传感器