電子汽車領(lǐng)域中智能傳感器的應(yīng)用研究

摘? 要：科學技術(shù)的更新與換代，逐漸推動了傳感器技術(shù)的發(fā)展，從而出現(xiàn)了性能更加良好的智能傳感器，并被應(yīng)用到很多領(lǐng)域，其中包括汽車電子領(lǐng)域，為汽車更好的行駛提供重要幫助。基于此，文章對智能傳感器進行簡單概述，進而分析了智能傳感器在汽車電子中的應(yīng)用，以進一步提升我國汽車智能化水平。

關(guān)鍵詞：智能傳感器;汽車電子;智能化應(yīng)用

中圖分類號：U463.6;TP242.6? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）01-0050-02

Abstract：The updating and upgrading of science and technology have gradually promoted the development of sensor technology，resulting in the emergence of intelligent sensors with better performance，which have been applied to many fields，including automotive electronics，to provide important help for better driving of vehicles. Based on this，this paper analyzes the application of smart sensors in automotive electronics through a brief overview of smart sensors，in order to further improve the level of automotive intelligence in China.

Keywords：intelligent sensor;automotive electronics;intelligent application

0? 引? 言

社會的快速發(fā)展，逐漸提升了人們的生活水平，從而對生活質(zhì)量提出了更多的要求，特別是人們?nèi)粘３鲂械闹匾煌üぞ摺嚕侨绱恕＿@一背景下，汽車領(lǐng)域逐漸對智能傳感器等技術(shù)進行了大量應(yīng)用，以賦予汽車更多的功能與更加良好的性能，使其為人們出行提供更大的便利。因此，對智能傳感器在汽車電子中的應(yīng)用進行研究具有重要意義，能夠為智能傳感器在汽車電子中發(fā)揮出更大的作用奠定良好基礎(chǔ)。

1? 智能傳感器概述

智能傳感器是當前較為先進的傳感器，其中存在很多功能，如自動補償功能、自動校準功能等，正是由于這些功能的存在，使其具備智能化的特點。其可以自動對外界信息進行收集，并進行相應(yīng)的處理與分析，進而制定出相應(yīng)的決策，以確保外界環(huán)境符合相關(guān)要求。從汽車電子角度來說，內(nèi)部環(huán)境較為惡劣，如高溫、高壓等，這一環(huán)境將會對汽車元件造成一定干擾，影響汽車的運行[1]。所以，汽車運行時，需要對環(huán)境與元件狀態(tài)進行檢測，以確保汽車可以穩(wěn)定運行。而采用智能傳感器即可達到這一目的，智能傳感器會對車輛內(nèi)外環(huán)境進行檢測，準確掌握車輛行駛的具體狀態(tài)，當出現(xiàn)異常現(xiàn)象時，會及時做出相應(yīng)的動作，避免安全事故的出現(xiàn)。

2? 智能傳感器在汽車電子中的應(yīng)用

2.1? 制動系統(tǒng)的研發(fā)

作為汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要組成部分，制動系統(tǒng)直接關(guān)系到汽車的行駛狀態(tài)，確保其具有良好的性能，可以使車輛穩(wěn)定運行。現(xiàn)代汽車當中，大多安裝了抱死制動系統(tǒng)，避免車輛制動時出現(xiàn)輪抱死的情況，將滑動率保持在科學的數(shù)值上。這樣不論在哪種路面上行駛，車輛制動時，車輪均不會抱死，縮短制動距離，賦予車輛更高的安全性。而在這一系統(tǒng)當中，則應(yīng)用了智能傳感器，其通過對輪速的測量，以20%滑移率為基準，調(diào)節(jié)制動油壓，提升制動能力，從而對車輛進行控制[2]。同時，在汽車當中，還安裝了電子剎車自動分配系統(tǒng)，在惡劣環(huán)境行駛時，使車輛保持穩(wěn)定;此外，還有少部分車輛安裝了緊急剎車輔助系統(tǒng)，出現(xiàn)緊急情況時，針對具體情況，合理控制剎車系統(tǒng)，防止事故的出現(xiàn)。

2.2? 安全氣囊的設(shè)計

車輛行駛的過程中，由于速度較快，若發(fā)生交通事故，會對駕駛?cè)藛T的生命安全造成較大的威脅，因而車輛內(nèi)均安裝了安全氣囊，同時，為了有效對安全系統(tǒng)進行控制，還設(shè)計了相應(yīng)的觸發(fā)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)應(yīng)用了智能傳感器。這些傳感器分布在多個方向上，可以全方位對車輛周邊環(huán)境進行檢測，當車輛與外界發(fā)生碰撞時，會第一時間將氣囊打開，防止人員與車內(nèi)零部件的碰撞，保證人員的生命安全，車輛正常行駛時，氣囊處于關(guān)閉狀態(tài)[3]。

2.3? 胎壓監(jiān)測的開發(fā)

汽車行駛時，由于速度較快，若輪胎突然發(fā)生問題，將會對車輛的行駛造成嚴重影響，導致車輛失去平衡，進而威脅車內(nèi)人員的人身安全。所以在汽車行駛的過程中，應(yīng)保證輪胎具備良好的壓力，并沒有漏氣問題，只有這樣，才不會發(fā)生爆胎現(xiàn)象。但實際上，人們很少對胎壓進行檢測，即便檢測，也只是采用一些較為簡單的方法，如用腳踢等，這些方法均是以人員主觀意識進行判斷，準確性并不是很高，難以及時尋找出輪胎存在的隱患[4]。而采用智能傳感器后，則可以設(shè)計胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，可以動態(tài)收集輪胎的運行狀況，當輪胎出現(xiàn)異常時，會通過相應(yīng)的方式向駕駛?cè)藛T進行提示，防止輪胎出現(xiàn)問題導致的事故發(fā)生。根據(jù)系統(tǒng)運行原理的不同，可以將其分為兩種類型，一是間接型，通過對車輪狀態(tài)進行檢測，并與預(yù)設(shè)參數(shù)進行對比，得到胎壓情況，這類系統(tǒng)的缺陷為：車速較快，在100 km/h以上時，無法準確判斷;不能同時監(jiān)測多個輪胎。二是直接型，在所有輪胎上均安裝智能傳感器，當其監(jiān)測到信息后，通過無線的方式傳輸給中控系統(tǒng)，中控系統(tǒng)經(jīng)過分析后發(fā)出相應(yīng)指令。

2.4? 酒精檢測的實現(xiàn)

由大量交通事故案例可知，酒駕是引發(fā)交通事故的主要因素之一，有效對駕駛?cè)藛T酒精含量進行檢測，可最大程度上防止酒駕現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而提升車輛行駛的安全性。想要達到這一目的，則需要應(yīng)用智能傳感器。在酒精檢測系統(tǒng)內(nèi)加入金屬氯化物半導體，當其與酒精接觸后，會立即發(fā)生化學反應(yīng)，改變相關(guān)元件的電阻性，酒精含量越高，電阻變化越大，從而發(fā)出相應(yīng)的警報，使駕駛?cè)藛T收到信息。駕駛?cè)藛T掌握這一情況之后，則不會駕車，防止酒駕情況的出現(xiàn)，從而對交通事故進行預(yù)防。

2.5? 汽車舒適性與安全性的提升

在汽車工業(yè)快速發(fā)展的今天，在制造汽車時，逐漸關(guān)注人類的需求，不僅賦予汽車更高的安全性，同時還賦予其舒適性與方便性，而這些功能的達成，則需要利用智能傳感器。第一，通過傳感器的檢測，可以準確了解駕駛?cè)藛T的身高、體重等基本信息，利用相應(yīng)電路的操控，對座椅等進行調(diào)整，使其處于最佳的狀態(tài)，這種情況下，不僅能夠賦予駕駛?cè)藛T更高的舒適感，而且還為其提供良好的視野，為其對車輛行駛進行判斷奠定良好基礎(chǔ)[5]。第二，傳感器可以對外界光照強度進行檢測，當光照強度大時，會自動關(guān)閉車燈，而在光照強度低時，則會自動打開車燈，以使車輛合理行駛。

2.6? 雨刷系統(tǒng)的設(shè)計

在下雨天，為了確保車輛能夠安全、穩(wěn)定地行駛，還需要對雨刷系統(tǒng)進行控制，及時將雨水擦除，避免其遮擋駕駛?cè)藛T的視線而造成交通事故。所以需要利用智能傳感器，開發(fā)出智能雨刷系統(tǒng)。該系統(tǒng)運行時，通過發(fā)射相應(yīng)的光束，自動對擋風玻璃進行檢測，當出現(xiàn)雨水時，會對光束進行阻隔，使其無法照射到玻璃上，或影響光線的反射情況，針對這一情況，自動對雨刷進行調(diào)整，及時將雨水清除。同時，部分車輛當中安裝了雨量傳感器，該傳感器運行時，會發(fā)射出紅外線，以測量出雨量的大小，并以此為基礎(chǔ)，調(diào)節(jié)雨刷頻率，控制車輛速度，使駕駛?cè)藛T的注意力集中到車輛操作上，避免安全事故的出現(xiàn)[6]。

2.7? 自動測距系統(tǒng)的設(shè)計

超聲波技術(shù)是現(xiàn)代較為先進的技術(shù)手段之一，指的是聲音頻率超過20 kHz，人類無法正常聽到的聲音。從本質(zhì)上來說，其與其他聲音基本相同，均是由物體震動而發(fā)出的，并通過縱波的方式，在相應(yīng)途徑內(nèi)傳播。但也存在一定差異，即超聲頻率更高，波長更短，正是由于其具備這些特點，使其傳播過程中能夠在相應(yīng)距離內(nèi)存在良好的方向性，很難因受到外界的影響而發(fā)生改變。針對超聲波的這一優(yōu)勢，結(jié)合智能傳感器等元件，可以設(shè)計出車輛自動測距系統(tǒng)。通過發(fā)射超聲波，對前方直線進行檢測，當超聲波碰到物體后，則會將這一信息傳回，通過傳回信息的分析，得到車輛與物體之間的距離，并以此為基礎(chǔ)，與車輛設(shè)定的安全距離進行對比，確定車輛是否安全，當其不符合安全距離時，則會向駕駛?cè)藛T發(fā)出警報，并自動完成一些操作，以減少與前方物體的碰撞，提升車輛行駛的安全性，其原理如圖1所示。

3? 智能傳感器在我校教學中的應(yīng)用

結(jié)合以上智能傳感器在汽車電子中的應(yīng)用情況，我院在進行“單片機原理及應(yīng)用”“傳感器與檢測技術(shù)”課程內(nèi)容整合的過程中，引入“酒精測試儀”“超聲波測距儀”等工程項目，將單一的知識教學轉(zhuǎn)變?yōu)轫椖空n程。在學生本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目的設(shè)置中，選取如“基于單片機的倒車雷達報警系統(tǒng)設(shè)計”“聯(lián)動式汽車酒駕自動檢測儀設(shè)計”“汽車防碰撞智能控制系統(tǒng)設(shè)計”等智能傳感器的應(yīng)用性題目供學生選擇。我院學生在智能傳感器的應(yīng)用中也取得了豐碩的成果，由學生主持的“基于太陽能和斯特林發(fā)動機的水上垃圾清理船研究”“基于人工智能圖像識別的AGV小車”“自適應(yīng)管道探測清洗機器人”等獲批省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃，學生主持的“智能考古助手”等在全國大學生智能互聯(lián)創(chuàng)新大賽中獲獎。

4? 結(jié)? 論

綜上所述，現(xiàn)代汽車生產(chǎn)、制造的過程中，各個模塊均對智能傳感器進行了應(yīng)用，如制動系統(tǒng)、安全氣囊、胎壓監(jiān)測、酒精檢測、雨刷系統(tǒng)等，通過這一元件的應(yīng)用，不僅提升了車輛的安全性，同時還使人員駕駛時更加舒適，從而為人們的交通出行提供了極大便利。

參考文獻：

[1] 朱文亮.汽車電子技術(shù)中傳感器的應(yīng)用探討 [J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（3）：158.

[2] 王鐵軍.微型傳感器在汽車工程中的應(yīng)用探析 [J].民營科技，2017（6）：48.

[3] 王一雯.傳感器在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究 [J].電子世界，2017（16）：190.

[4] 汲建.汽車工程中微型傳感器應(yīng)用探討 [J].黑龍江科技信息，2017（12）：5.

[5] 李陽春，翟慶.車載以太網(wǎng)在汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用研究 [J].汽車文摘，2019（9）：13-17.

[6] 李建鋒.汽車維修技術(shù)中電子診斷的應(yīng)用實踐研究 [J].科學與信息化，2017（24）：48+50.

作者簡介：王日霞（1983.01-），女，漢族，山東臨沂人，就職于電氣工程學院，講師，碩士研究生，研究方向：電子、電氣、自動化。