简要介绍常用汽车传感器的应用

前言

汽车传感器(汽车控制系统)是现在汽车智能化、集成化不可缺少的一部分，不同的传感器在汽车中有着不同的应用，由于不同的物理效应，汽车传感器的应用方面也是不同的。那么，不同的汽车传感器都应用在汽车的哪些方面呢，汽车传感器的应用依据是什么呢?作者通过搜集整理资料，对汽车传感器的应用所依据的物理效应以及不同的汽车传感器的应用的不同方面作了简单归纳。

汽车传感器的应用所依据的物理效应

(1)磁电效应

根据法拉第电磁感应定律，N匝线圈在磁场中运动，切割磁力线(或线圈所在磁场的磁通变化)时，线圈中所产生的感应电动势的大小取决于穿过线圈的磁通的变化率，

(2)霍耳效应

半导体或金属薄片置于磁场中，当有电流(与磁场垂直的薄片平面方向)流过时，在垂直于磁场和电流的方向上产生电动势，这种现象称为霍耳效应。

(3)压电效应

对某些电介质沿着一定方向加力而使其变形时，在一定表面上产生电荷，当外力撤除后，又恢复到不带电状态，这种现象称为正压电效应。在电介质的极化方向施加电场，电介质会在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外电场去除后，变形或应力随之消失，此现象称为逆压电效应。

(4)光电效应(光电式传感器)

当光线照射物体时，可看作一串具有能量E的光子轰击物体，如果光子的能量足够大，物质内部电子吸收光子能量后，摆脱内部力的约束，发生相应电效应的物理现象，称为光电效应。

1)在光线作用下，电子逸出物体表面的现象，称为外光电效应，如光电管、光电倍增管等。

2)在光线作用下，物体的电阻率改变的现象，称为内光电效应，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等。

3)在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象，称为光生伏特现象，如光电池(属于对感光面入射光点位置敏感的器件)等。

热电效应

将两种不同性质的金属导体A、B接成一个闭合回路，如果两接合点温度不相等(T0≠T)，则在两导体间产生电动势，并且回路中有一定大小的电流存在，此现象称为热电效应。

不同的汽车传感器的应用

1.温度传感器

温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点，其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性差;热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低;热偶电阻式温度传感器的精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。

已实用化的产品有热敏电阻式温度传感器(通用型-50℃~130℃，精度1.5%，响应时间10ms;高温型600℃~1000℃，精度5%，响应时间10ms)、铁氧体式温度传感器(ON/OFF型，-40℃~120℃，精度2.0%)、金属或半导体膜空气温度传感器(-40℃~150℃，精度2.0%、5%，响应时间20ms)等。

2.压力传感器

压力传感器主要用于检测气缸负压、大气压、涡轮发动机的升压比、气缸内压、油压等。吸气负压式传感器主要用于吸气压、负压、油压检测。汽车用压力传感器应用较多的有电容式、压阻式、差动变压器式(LVDT)、表面弹性波式(SAW)。

电容式压力传感器主要用于检测负压、液压、气压，测量范围20~100kPa，具有输入能量高，动态响应特性好、环境适应性好等特点;压阻式压力传感器受温度影响较大，需要另设温度补偿电路，但适应于大量生产;LVDT式压力传感器有较大的输出，易于数字输出，但抗干扰性差;SAW式压力传感器具有体积小、质量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、分辨率高、数字输出等特点，用于汽车吸气阀压力检测，能在高温下稳定地工作，是一种较为理想的传感器。

3.流量传感器

流量传感器主要用于发动机空气流量和燃料流量的测量。空气流量的测量用于发动机控制系统确定燃烧条件、控制空燃比、起动、点火等。空气流量传感器有旋转翼片式(叶片式)、卡门涡旋式、热线式、热膜式等四种类型。旋转翼片式(叶片式)空气流量计结构简单，测量精度较低，测得的空气流量需要进行温度补偿;卡门涡旋式空气流量计无可动部件，反映灵敏，精度较高，也需要进行温度补偿;热线式空气流量计测量精度高，无需温度补偿，但易受气体脉动的影响，易断丝;热膜式空气流量计和热线式空气流量计测量原理一样，但体积少，适合大批量生产，成本低。空气流量传感器的主要技术指标为：工作范围0.11~103立方米/min，工作温度-40℃~120℃，精度≤1%。

燃料流量传感器用于检测燃料流量，主要有水轮式和循环球式，其动态范围0~60kg/h，工作温度-40℃~120℃，精度 1%，响应时间<10ms。

4.位置和转速传感器

位置和转速传感器主要用于检测曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速等。目前汽车使用的位置和转速传感器主要有交流发电机式、磁阻式、霍尔效应式、簧片开关式、光学式、半导体磁性晶体管式等，其测量范围0 ~360 ，精度 0.5 以下，测弯曲角达 0.1 。

车速传感器种类繁多，有敏感车轮旋转的、也有敏感动力传动轴转动的，还有敏感差速从动轴转动的。当车速高于100km/h时，一般测量方法误差较大，需采用非接触式光电速度传感器，测速范围0.5~250km/h，重复精度0.1%，距离测量误差优于0.3%。

5.气体浓度传感器

气体浓度传感器主要用于检测车体内气体和废气排放。其中，最主要的是氧传感器，实用化的有氧化锆传感器(使用温度-40℃~900℃，精度1%)、氧化锆浓差电池型气体传感器(使用温度300℃~800℃)、固体电解质式氧化锆气体传感器(使用温度0℃~400℃，精度0.5%)，另外还有二氧化钛氧传感器。和氧化锆传感器相比，二氧化钛氧传感器具有结构简单、轻巧、便宜，且抗铅污染能力强的特点。

6.爆震传感器

爆震传感器用于检测发动机的振动，通过调整点火提前角控制和避免发动机发生爆震。可以通过检测气缸压力、发动机机体振动和燃烧噪声等三种方法来检测爆震。爆震传感器有磁致伸缩式和压电式。磁致伸缩式爆震传感器的使用温度为-40℃~125℃，频率范围为5~10kHz;压电式爆震传感器在中心频率5.417kHz处，其灵敏度可达200mV/g，在振幅为0.1g~10g范围内具有良好线性度。

7.24GHz雷达传感器

24GHz雷达传感器用于汽车防撞安装系统，通过发射雷达波来判断前方出现的物体大小，距离和移动速度，进而通过显示器或与汽车制动系统进行配合，避免汽车与前方物体相撞。传感器发射频率在24.125GHz左右，可以调节的频率范围在50KHz左右。精度在国外精度可以达到毫米级别。

总结

汽车传感器的应用已越来越来广泛，作为汽车电子中不可缺少的元器件，已受到越来越多的厂商青睐。本文主要介绍了汽车传感器的应用所依据的物理效应以及不同的汽车传感器的应用的不同方面。