汽車電子技術中的智能傳感器技術研究

王臻

摘? 要：近年來電子技術與計算機技術繁榮發(fā)展，汽車的電子化程度在不斷加深，以往的機械系統(tǒng)已經無法滿足汽車對功能的高需求?；诖?，該文以智能傳感器技術為研究對象，根據汽車傳感器的分類，分別從汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)闡述汽車電子技術中智能傳感器技術的有效應用。在未來，汽車智能傳感器技術將會繼續(xù)朝著多功能化、智能化與集成化的方向發(fā)展，這將為智能傳感器技術提供更多的發(fā)展機遇，拓寬發(fā)展渠道，提升傳感器技術的應用效果。

關鍵詞：汽車電子技術;智能傳感器;技術應用

中圖分類號：U463? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

智能傳感器作為汽車自動控制系統(tǒng)中的重要部件，傳感器的技術性能將直接影響汽車自動控制系統(tǒng)的性能。現(xiàn)代化汽車電子技術設計中，傳感器就是重要的功能性部件，立足于模糊控制與人工神經網絡技術，通過計算機技術的綜合應用，使智能傳感器發(fā)揮作用，實現(xiàn)了現(xiàn)代化汽車的智能化發(fā)展。

1 汽車傳感器

1.1 定義與組成

傳感器是能夠被測量，可以通過特殊規(guī)律轉化為輸出信號的裝置。該裝置通過化學、物理與生物效應將被測對象的各項量轉為電能。傳感器共有動力系統(tǒng)、舒適性調節(jié)系統(tǒng)與安管系統(tǒng)3種類型，其中動力系統(tǒng)的最大市場為汽車。

傳感器中包含以下3個部分。測量電路、敏感元件與轉換元件。敏感元件用來直接響應，轉換元件能夠將非電量向電參量轉化。

1.2 傳感器分類

常見的傳感器主要有以下5種。1）空氣流量傳感器，具體可以劃分為翼板式空氣流量傳感器、卡門旋渦式空氣流量傳感器、熱線式空氣流量傳感器以及熱膜式空氣流量傳感器。2）進氣歧管壓力傳感器。其中包含半導體壓敏電阻式進氣歧管壓力傳感器與電容式進氣歧管壓力傳感器2種。3）溫度傳感器。根據溫度傳感器的檢測對象，可以分為發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、進氣溫度傳感器和排氣溫度傳感器3種。4）節(jié)氣門開度傳感器，主要分為線性信號輸出型、開關量信號輸出型與組合型。5）氧傳感器。根據應用的材料與檢測原理，可以具體劃分為氧化鋯式氧傳感器、氧化鈦式氧傳感器。

2 汽車電子技術中的智能傳感器技術應用分析

2.1 智能傳感器技術在汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)中的應用

由于汽車智能傳感器需要在發(fā)動機振動、燃油蒸汽或污泥等環(huán)境中工作，傳感器的耐惡劣環(huán)境技術指標較高。分析智能傳感器技術在汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)內的實踐應用，主要有以下3種。

2.1.1 溫度傳感器的應用

正常汽車電子技術中，溫度傳感器可以檢測汽車發(fā)動機、吸入氣體、燃油與冷卻水的溫度。傳感器將這些溫度參數(shù)轉化為電信號，實現(xiàn)對噴油嘴針閥的控制，保證其開啟時間準確，持續(xù)時間足夠，以此為汽車發(fā)動機提供最佳混合氣，從而達到一定的排氣凈化效果。當前汽車電子技術中，溫度傳感器可以檢測汽車車輪溫度，判斷車輪和路面之間的摩擦情況，應用智能控制器控制車速。此外，溫度傳感器還需要檢測車內與車外的溫度，判斷發(fā)動機是否處于最佳工作功率范圍，實現(xiàn)對發(fā)動機轉速的有效控制，在提高發(fā)動機效率的同時，延長發(fā)動機壽命。人們經常使用以下3種溫度傳感器。1）線繞電阻式傳感器。該傳感器檢測精度較高，但是響應效果一般。2）熱電耦式傳感器。該傳感器精度高、測量溫度的范圍較寬，但是需要考慮到冷端處理的問題。3）熱敏式傳感器。該傳感器的靈敏度比較高，響應特性比較強，但是適用溫度比較低。

2.1.2 壓力傳感器的應用

一般情況下，壓力傳感器需要檢測汽車氣缸負壓與內壓，查看大氣壓情況，以此實現(xiàn)汽車的自動點火與燃料噴射、爬坡時空燃比的自動控制。當前汽車智能傳感器技術應用中，壓力傳感器可以實時在線監(jiān)測汽車的廢氣再循環(huán)流量與發(fā)動機、制動器的油壓情況。常見的壓力傳感器有以下4種。1）電容式壓力傳感器，輸入能量高，動態(tài)響應性較好，環(huán)境適應性較強。2）壓阻式壓力傳感器，應用該傳感器時應另外設置溫度補償電路，可以大批量生產該傳感器。3）差動變壓器式傳感器，輸出較大，可以數(shù)字輸出，但是抗震性能一般。4）表面彈性波式壓力傳感器，體積小且功耗低，靈敏度和分辨率比較高，支持數(shù)字量輸出，是當前最理想的汽車壓力傳感器類型。

2.1.3 流量傳感器的應用

汽車電子技術中，流量傳感器可以測量汽車燃油流量與進氣量，從而控制空燃比。常見的流量傳感器主要有2種。1）空氣流量傳感器。它能夠檢測進氣量，控制汽車電子噴油器的噴油量，從而得到精確的空燃比。常見的產品有卡爾曼式與熱線式，卡爾曼式反應靈敏，有著較高的精密度;熱線式容易受到氣體的脈動影響，容易發(fā)生斷絲問題。2）燃料流量傳感器。該傳感器主要用來檢測汽車燃料流速，計算汽車燃油的消耗情況，常見的產品為球循環(huán)式。

2.2 智能傳感器技術在汽車底盤控制系統(tǒng)中的應用

智能傳感器技術可以在汽車底盤中應用，不同系統(tǒng)中技術的應用效果有所不同。具體應用有以下4種情況。1）自動防抱死制動系統(tǒng)中的應用。在該系統(tǒng)內應用傳感器，需要利用車輪角速度傳感器進行轉速的檢測，當車輪滑移率達到20%的時候能夠控制汽車制動油壓，實現(xiàn)汽車的穩(wěn)定運行，并改善汽車制動性能。2）在汽車動力轉向系統(tǒng)中應用智能傳感器技術。車速傳感器與發(fā)動機轉矩傳感器可以用在汽車轉向系統(tǒng)內，以此實現(xiàn)對轉向系統(tǒng)的輕松操控，提升系統(tǒng)的響應效率，避免發(fā)動機出現(xiàn)不必要的耗損，提高輸出功率，同時可以節(jié)省一定的燃油。3）在汽車懸架系統(tǒng)控制內應用智能傳感器技術。常見的傳感器有車身高度傳感器與汽車方向盤轉角傳感器，懸架系統(tǒng)結合智能傳感器的檢測信息，對車輛高度進行自動調整，從而控制姿勢變化，滿足人們對汽車舒適度與穩(wěn)定性的需求。4）變速器控制用傳感器。常見的傳感器有車速傳感器、離合器傳感器、加速度傳感器與油溫傳感器。傳感器得到的檢測信息通過一定處理后實現(xiàn)對汽車電控裝置的控制，合理換擋并鎖止變矩器，讓汽車達到最大動力的同時，減少燃油耗量，實現(xiàn)汽車運行的經濟性。

2.3 智能傳感器技術在汽車車身控制系統(tǒng)中的應用

在汽車中應用智能傳感器，有利于提升車輛的舒適性與安全性，讓汽車可以在惡劣的環(huán)境中正常運行。對傳感器的技術要求雖然沒有對發(fā)動機傳感器與底盤傳感器那么嚴格，但工業(yè)用傳感器也需要不斷更新與改進。溫度傳感器和風量傳感器用在汽車空調系統(tǒng)中，車速傳感器用在汽車制動門鎖系統(tǒng)中，加速度傳感器用在汽車安全氣囊系統(tǒng)中，光傳感器用在汽車亮度自動控制系統(tǒng)中，超聲波傳感器與圖像傳感器用在汽車死角報警系統(tǒng)中。

在未來，汽車智能傳感器技術將會繼續(xù)朝著多功能化、智能化與集成化的方向發(fā)展。多功能化指的是傳感器可以檢測2個以上特性參數(shù)與化學參數(shù);集成化指的是利用IC制造技術與精細化加工技術制作出IC智能傳感器;智能化指的是汽車智能傳感器和集成電路相結合，實現(xiàn)傳感器的智能作用，例如數(shù)字化信號輸出與線性化微處理器補償?shù)取，F(xiàn)如今，人們開發(fā)出光纖傳感器，其中包含多種類型，這種智能傳感器技術靈敏性強、體積小質量輕，可以彎曲，有著良好的絕緣性，在使用中不會受到電磁干擾，在未來可以廣泛應用于汽車中。感知層是智能駕駛的核心部分，為獲得自動駕駛汽車所處的環(huán)境信息，目前的主流解決方案是多傳感器的搭配組合。預計我國自動駕駛汽車傳感器市場規(guī)模到2020年約為230億元，到2025年約為600億元。

3 結語

總而言之，隨著汽車智能化程度的加深，人們越來越重視汽車的舒適性與安全性，對汽車行駛中系統(tǒng)的可靠性要求不斷提高，這將導致汽車智能傳感器技術的應用越來越重要，傳感器的開發(fā)前景也會更加廣闊。多功能智能傳感器技術的研究將會推動汽車電子技術的發(fā)展，該文針對汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)、汽車底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)進行傳感器應用分析，并得出有效結論，對未來傳感器技術的研究起到推動作用。

參考文獻

[1]馬瑞林.關于汽車電子技術中的智能傳感器技術[J].內燃機與配件，2019（13）：230-231.

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