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汽車(chē)工程中微型傳感器應用探討論文
1微型傳感器介紹
微型傳感器是指能感受規定的物理量，并按一定規律轉換成可用輸入信號的器件或裝置。簡(jiǎn)單地說(shuō)，微型傳感器是把非電量轉換成電量的裝置。
微型傳感器通常由敏感元件、轉換元件和測量電路三部分組成。
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器及檢測、通信技術(shù)和計算機技術(shù)構成了現代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱，分別充當信息系統的“感官”、“神經(jīng)”、“大腦”，他們構成了一個(gè)完整的自動(dòng)檢測系統。在利用信息的過(guò)程中，首先要解決如何獲取準確、可靠信息的問(wèn)題，所以傳感器精度的高低直接影響計算機控制系統的精度，可以說(shuō)微型傳感器在現代科學(xué)技術(shù)、工農業(yè)生產(chǎn)和日常生活中都起著(zhù)不可替代的作用，是衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標志。
2汽車(chē)微型傳感器的作用
汽車(chē)微型傳感器是汽車(chē)計算機系統的輸入裝置，它把汽車(chē)運行中各種工況信息，如車(chē)速、各種介質(zhì)的溫度、發(fā)動(dòng)機運轉工況等，轉化成電訊號輸給計算機，以便發(fā)動(dòng)機處于最佳工作狀態(tài)。汽車(chē)微型傳感器可對溫度、壓力、位置、轉速、加速度、流量、濕度、電磁、光電、氣體、振動(dòng)等各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、準確的測量和控制。汽車(chē)微型傳感器須能經(jīng)受住-40℃～+150℃的溫度變化。而且要求精度高，響應快，可靠性好，抗干擾和抗震能力強。
3汽車(chē)微型傳感器的應用
3.1汽車(chē)發(fā)動(dòng)機微型控制系統用傳感器
汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機系統是汽車(chē)動(dòng)力的核心部分，它所包含的傳感器自然也很多。例如：壓力傳感器、溫度傳感器、位置和轉速傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等，這些傳感器提高了汽車(chē)的發(fā)動(dòng)系統運行的效率。它們將檢測到的信息通過(guò)轉換電路反饋給發(fā)動(dòng)機的控制單元，經(jīng)過(guò)計算機處理后發(fā)出控制命令給相應部件，實(shí)現對發(fā)動(dòng)機系統的控制，
3.2底盤(pán)控制用微型傳感器
底盤(pán)控制用傳感器是指分布在變速器控制系統、懸架控制系統、動(dòng)力轉向系統、防抱制動(dòng)系統中的傳感器，它們在不同系統中作用不同，但工作原理與發(fā)動(dòng)機中傳感器是相同的，主要有以下幾種形式傳感器。
3.2.1變速器控制用傳感器：主要有車(chē)速傳感器、加速度傳感器、發(fā)動(dòng)機負荷傳感器、發(fā)動(dòng)機轉速傳感器、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)處理使電控裝置控制換檔點(diǎn)和變矩器鎖止，實(shí)現最大動(dòng)力和最大燃油經(jīng)濟性。
3.2.2懸架系統控制用傳感器：主要有車(chē)速傳感器、節流閥開(kāi)度傳感器、加速度傳感器、車(chē)身高度傳感器、方向盤(pán)轉角傳感器等。系統根據這些傳感器檢測到的信息自動(dòng)調整車(chē)高，抑制車(chē)輛姿勢的變化等，實(shí)現對車(chē)輛舒適性、操縱穩定性和行車(chē)穩定性的控制。
3.2.3動(dòng)力轉向系統用傳感器：主要有車(chē)速傳感器、發(fā)動(dòng)機轉速傳感器、轉矩傳感器等，利用這些傳感器使動(dòng)力轉向電控系統實(shí)現轉向操縱輕便、提高響應特性、減少發(fā)動(dòng)機損耗、增大輸出功率、節省燃油等。
3.2.4防抱制動(dòng)傳感器：主要是利用車(chē)輪角速度傳感器，檢測車(chē)輪轉速，在各車(chē)輪的滑移率為20%時(shí)控制制動(dòng)油壓、改善制動(dòng)性能，確保車(chē)輛操縱性和穩定性。
3.3汽車(chē)車(chē)身控制系統用微型傳感器
車(chē)身控制用傳感器主要為了提高汽車(chē)行駛過(guò)程的舒適度和可靠性。針對車(chē)主對光線(xiàn)、溫度和濕度等不同的要求，車(chē)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(mén)鎖控制中的車(chē)速傳感器、安全氣囊系統中的加速度傳感器和保持車(chē)距的距離傳感器等等，這些傳感器的綜合運用，使得汽車(chē)的設計更加的人性化。
3.4汽車(chē)導航系統用微型傳感器
近年來(lái)，基于GPS/GIS（全球定位系統和地理信息系統）的導航系統發(fā)展迅速，汽車(chē)的制造與生產(chǎn)中也廣泛地使用這一導航系統來(lái)幫助車(chē)主了解行駛過(guò)程中道路的概況。導航系統的檢測部分也由許多傳感器組成，主要有：陀螺儀、羅盤(pán)傳感器、車(chē)速傳感器和方向盤(pán)轉角傳感器等。
3.5測量氣體濃度的微型傳感器
微型傳感器主要對汽車(chē)的車(chē)體內氣體和排放氣體進(jìn)行監視和測量。在微型氣體傳感器中，最重要的是微型氧氣傳感器。微型氧氣傳感器主要對汽車(chē)尾氣中的氧氣量進(jìn)行測量，將氧氣量數據回傳給電腦控制系統，最終由電腦控制系統對數據進(jìn)行分析計算，調整空氣和燃油的注入比例。微型傳感器的作用是可以為噴油量的修正提供參考數據。
4車(chē)用微型傳感器發(fā)展趨勢
由于傳感器在電控系統中的重要性，所以從某種意義上說(shuō)，先進(jìn)汽車(chē)的競爭即是傳感器的競爭，世界各國對其理論研究、新材料應用、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都非常重視。金剛石的耐熱性好、熱穩定高，在真空中1200℃以上其表面才開(kāi)始出現炭化，在大氣中也要600℃以上才開(kāi)始炭化，利用這一特性，制作適用于高溫的熱敏傳感器，從常溫到600℃范圍內進(jìn)行溫度監測與控制，并且適用在高溫且有腐蝕氣體的惡劣環(huán)境下使用，性能穩定，使用壽命長(cháng)，可用于發(fā)動(dòng)機中的高溫測量。此外金剛石在高溫下形變率很高，利用這一特性可制作高溫環(huán)境下使用的振動(dòng)傳感器和加速度傳感器。與其它材料振動(dòng)膜相結合可作為高溫、耐腐蝕、靈敏度高的壓力傳感器，用于振動(dòng)檢測以及發(fā)動(dòng)機、氣缸壓力等測量。
光導纖維型傳感器由于其抗干擾性強、靈敏度高、重量輕、體積小、適于遙測等特點(diǎn)正受到人們的普遍重視。目前已有不少成熟的產(chǎn)品問(wèn)世，如光纖轉矩傳感器，以及溫度、振動(dòng)、壓力、流量等傳感器。
在開(kāi)發(fā)利用新材料同時(shí)，由于微電子技術(shù)和微機械加工技術(shù)的發(fā)展，傳感器正朝著(zhù)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械加工技術(shù)將微米級的敏感元件、信號調理器、數據處理裝置集成封裝在一塊芯片上。由于其體積小、價(jià)格便宜、便于集成等特點(diǎn)，可以提高系統測試精度，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(shí)測出壓力和溫度，便可通過(guò)芯片內運算消去壓力測量中的溫度影響。
目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。據說(shuō)在汽車(chē)輪胎內嵌入微型壓力傳感器可以保持適當充氣，避免充氣過(guò)量或不足，從而可節約燃油10%。多功能化的特性使得傳感器能夠同時(shí)檢測2個(gè)或2個(gè)以上的特性參數。而智能傳感器由于帶有專(zhuān)用計算機，因而具有智能特點(diǎn)。此外，傳感器響應時(shí)間、輸出與計算機的接口等問(wèn)題也是重要的研究課題。隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，車(chē)用傳感器的技術(shù)必將趨于完善。
結束語(yǔ)：
現代社會(huì )中，隨著(zhù)汽車(chē)的日益發(fā)展，越來(lái)越多的人開(kāi)始依賴(lài)汽車(chē)，所以汽車(chē)的各方面性能也開(kāi)始受到越來(lái)越多的人的關(guān)注。人們不再僅僅滿(mǎn)足于現狀，對汽車(chē)的要求越來(lái)越多，而這些需求都需要借助眾多汽車(chē)傳感器來(lái)實(shí)現，它是汽車(chē)電子控制系統領(lǐng)域的研究核心。發(fā)展至今，傳感器已成為汽車(chē)不可或缺的一部分，它應用于汽車(chē)的各個(gè)方面，在汽車(chē)控制中占據了舉足輕重的地位。
參考文獻
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