传感器在汽车上的应用探讨

方娟

摘要： 随着科技的不断发展，经济水平的不断提高。如今人们对汽车的性能要求也越来越高。传感器系统是一种指把非电量转换成物理电量的传感装置，他可以检测到物理电量，并且按照一定的转换规律将其感受到的物理量转换成可用输入的信号。传感器可以自动检测汽车运动的状态，及时发现汽车存在的安全隐患，所以很多汽车上都会安装很多传感器。本文就简单探讨一下传感器在汽车上的应用。

Abstract： With the continuous development of science and technology， the economic level continues to improve. Nowadays， people's performance requirements for cars are getting higher and higher. The sensor system refers to a sensing device that converts non-electricity into physical electricity. It can detect physical electricity and convert the physical quantity it feels into usable input signals according to a certain conversion rule. Sensors can automatically detect the state of car movement and discover potential safety hazards in the car in time， so many cars are installed with many sensors. This article briefly discusses the application of sensors in automobiles.

關键词： 传感器;汽车;应用

Key words： sensor;automobile;application

中图分类号：U471.23                  文献标识码：A               文章编号：1674-957X（2021）17-0066-02

0  引言

一个汽车会有很多的传感器，传感器按照一定的转换规律，将收到的物理量转换成可用输入的其他形式的量;汽车上传感器也会进行自动检测和自动控制，传感器的使用，大大提高了汽车运行的效率、汽车的操控性和安全性。当下，我们的经济和科技仍在不断的进步，人们对汽车的性能要求也在不断提高，而传感器作为汽车性能一个非常重要的部分，也是需要进一步完善的重点部分[1]。本文就传感器在汽车上的应用作简要的分析和探讨。

1  传感器的介绍

1.1 传感器的作用  汽车工作时会产生很多非电量的物理量，这些非电量的物理量有温度、压力、流量、转速等。由于汽车上的自动检测系统不能够处理这些非电量的物理量。所以必须要将这些非电量的物理量转换成电量的物理量，这样才能有利于汽车的自动检测系统对电量和信号进行自动的处理，也有利于对电量和信号先进行自动的控制。

1.2 传感器的构成  传感器系统是由三个部分共同组成的，分别是敏感元件、转换元件、和自动测量控制电路这三个组成部分。其中，能准确感受到被测量的部分是敏感元件，敏感元件是输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，转换元件就是将敏感元件所感受到的非电量转换成电量的元件[2]。

1.3 传感器的分类  ①不同的传感器是有不同的工作特性的，根据传感器的工作特性，可以将传感器分类，第一大类是参量型传感器，第二大类是发电型传感器。参量型传感器可以通过测量电参量的变化对汽车的运行状态进行检验，电参量是指电阻、电容、电感等。发电型传感器就不同了，它是指将非电量的转换成电流、电压，并且会检测电压和电流的变化，通过电压和电流的变化来判断汽车运行的状态，从而达到自动检测的目的。②根据传感器的使用情况，也可以将传感器分为两大类，第一大类传感器是指可以让驾驶员了解到汽车运行状态的传感器，比如说汽车在运行过程中的里程以及油箱的油量等[3]。第二个大类就是指可以用于控制的传感器，比如进气量，节气门开度，车轮转速等。

2  汽车常用传感器的工作原理

2.1 磁电效应  在一个磁场中，N匝线运动的时，会不断切割磁力线，这也被称为线圈的磁通变化，线圈的磁通变化越大，线圈中能产生的电动势也就越大。直线移动式磁电传感器就是根据这个原理进行工作的，直线移动式磁电传感器主要的组成部分有磁铁，线圈和传感器壳。传感器壳体能够感应被侧振动体的振动频率，有时会出现侧振动体的振动频率大于传感器的固有频率的情况，在这种情况下，磁铁与线圈之间的相对运动速度就和振动体的振动速是非常接近的。

2.2 霍尔式传感器  在磁场之中放置半导体或者金属薄片，如果这时候有电流这个在磁场中流过，就会产生电动势，这种产生电动势的效应就是霍尔效应。目前能被用作霍尔元件的材料比较少，常用被用作霍尔元件的材料有材料锗、硅等，但是并不是所有的的锗和硅都能够被用作霍尔材料的。就拿N型锗和P型硅来说，N型锗的霍尔系数和线性度等都比较好，而且加工起来也很方便，是非常适合作为霍尔元件的。P型硅的霍尔系数和线性度等也是比较好的，和N型锗石一样的，但是P型硅的电子迁移率比较低，带负载能力比较差，也就不适合作为霍尔元件。

2.3 压电式传感器  有的电介质在运动时，对其内部施加压力时若让其发生变形，就可能会在表面上产生大量电荷。把外力撤销之后，电荷也随之消失，表面又重新恢复到不带电荷的状态，这种产生电荷的方式叫做正压电效应。如果施加电场，电介质也会发生形变以及产生压力，如果将电场去掉，电介质的发生的形变以及产生的压力也会消失，这种产生电荷的方式叫做逆压力效应。压电式传感器对制造的原材料要求比较高，需要具有较高的内部压电变化常数和电磁灵敏度的材料才行，压电式传感器常用的材料有石英晶体和人工合成的压电陶瓷，相比于石英晶体，人工合成的压电陶瓷的压电常数很高，是制作压电是传感器的优质材料。

2.4 光电式传感器  我们可以将照射物体的光线看作一串具有能力E的光子，光子会轰击这个被照射的物体。物质内部的电子会吸收光子的能力，如果这一束光子具有特别大的能力，内部电子吸收能力之后会逸出，从而产生电流，这种产生电流的方式就叫是光电效应。我们常用的光电池就是利用了光声伏特效应的原理。当太阳光线照射光敏电阻时，会导致电子进行迁移，然后产生电子空穴对，使电阻率变少。周围照射的光线越强，光敏感应电阻的电感阻抗数值就可能会越低，如果光线消失，电阻值也就随之恢复。

2.5 热电式传感器  一般来说，不同的电导体或半导体的温度是不一样的，如果将两个温度不同的电导体或半导体连接在一起，温度差会使得电子发生迁移，从而产生电流。这种产生电流的方式就是热电效应。热性能电阻电压传感器常用的制作材料主要有铂、铁等纯活性金属材料。与金属热电阻相比，热敏电阻的温度系数比较大，比较灵敏;体积比较小，结构简单，也方便测量，但是电阻的稳定性较差。

3  传感器在汽车中的应用

3.1 不同传感器的检测内容  汽车应用的传感器有很多种，不同的传感器检测的内容也是不一样的。①温度传感器主要是作用是对发动机的温度、燃油的温度、冷却水的温度进行检验，然后将检验的数值转变成电，根据电信号，再来控制开启和持续喷油嘴针阀的时间。②压力流量传感器主要的作用是对气缸气压、大气气压以及发动机油压等进行检验，再根据检验的数值控制点火以及燃料的喷射。③旋转流量传感器可以检测发动机的转数，汽车的车速等数值，然后根据检测的具体数值来控制燃油配置等。④氧化传感器主要作用是对排气中的空燃比进行检测，然后通过调整喷油脉冲。⑤流量传感器：第一种是空气流量传感器，第二种是燃料流量传感器，空气流量传感器主要作用是对进入的空气量进行检测，颜料流量传感器主要作用是对燃料的流速等进行检验。⑥这种爆震振动传感器不仅可以实时检测发动机的点火振动停止情况，并且可以根据每个发动机的点火振动停止情况不同来实时调整自动点火停止时刻。

3.2 传感器在汽车不同地方的应用

3.2.1 传感器在电子控制汽油喷射系统中的应用  现在很多汽车都是使用汽油发动机的，汽油发动机的汽油喷射系统是由计算机控制的，所以要将产生的非电量物理量转换成能被计算机自动控制的能量和信号，这就离不开传感器。①在进气管上测量测量进入气缸的空气量是需要传感器发挥作用的，传感器将进入的空气流量进行转换，之后将转换的能量和信号传输给计算机控制系统，计算机控制系统会根据具体情况控制喷油器喷油。②温度的高低会影响到进气的密度，由于温度的变化，进气管的进气密度也是在变化的，传感器会对进气管的进气温度进行检测。③发动机工作温度的检验是通过冷却水的温度来判断的，安装在冷却水通道中的传感器将水的温度转换成发动机的工作温度，然后计算机的自动控制系统会根据发动机的工作温度来判断是否让冷启动喷雾多供油。④大气压力传感器会将大气压力的数值转换成压力信号，然后输入给计算机自动控制系统。⑤车速表显示车速的变化，车速表中的传感器会输入车速的信号，然后计算机自动控制系统会根据车速的情况控制发动机的工况的空燃比。⑥爆震传感器可以被用来实时检测发动机的点火振动停止情况，并且根据发动机的振动情况来调整点火时刻。⑦汽车排气管上的传感器是氧传感器，氧传感器可以对发动机排出的废气的含氧量进行检测，然后将数值传输给计算机自动控制系统，再有计算机自动控制系统修正喷油量。⑧节气门上的传感器可以用来检测节气门的开度，然后将怠速等信号传给计算机自动控制系统。

3.2.2 传感器在控制自动变速器中的应用  自动变速器控制系统可以用于换算档位的，这是根据节气门开度和车速的检测情况来控制的。电子喷雾系统会检测到发动机的水温以及发动机的转速情况，但是电子控制自动变速器不仅仅包括电子喷雾系统中的传感器，还包括其他的，比如安装在节气门位置的传感器，这个传感器会将节气门开度的测量值进行转换，然后传输给电子控制装置。安装在驱动轴上的车速传感器会将车速的测量值转换成电子信号，然后传输给电子控制装置。自动变速器会对这些信号进行处理，之后，电子控制系统会将信号输出个给电磁阀，控制油压回路，从而控制档位。

3.2.3 传感器在制动防抱死系统中的应用  汽车的防抱死系统可以提高汽车的制动性，防止其在制动时车轮抱死，从而提高汽车运行时的安全性。汽车在运行的过程中，车轮传感器会将车轮的速度情况等传输给计算机控制系统，当车轮传感器给计算机控制系输入信号之后，计算机控制系统会根据传入的具体数值进行比较，然后驱动电磁阀，电磁阀会对调节制动力的大小，更好的控制车速。

3.2.4 传感器在安全气囊中的应用  为了保证驾驶员的安全，很多车上都会配置安全气囊。安全气囊附近的传感器，是可以用来检测汽车撞击的强度的，传感器会将汽车撞击的强度进行转换。如果发生撞车事故，计算机控制器会立即产生电流，安全气囊中有很多氮化合物，电流会让这些氮化合物岁间被引爆，然后产生大量的氮气，氮气会充满安全气囊。安全气囊将驾驶员与方向盘隔开，这样就可以减少驾驶员收到的硬性撞击，保证驾驶员的安全。

3.2.5 传感器在防撞系统中的应用  为了保证汽车的安全行驶，这需要保持一定的安全距离，防止汽车出现追尾等危险的情况。汽车上一般会安装专门用来检测汽车速度和距离的传感器，这类传感器可以检测汽车的车速、相对车速以及与前车的距离等。这些数据会被输入电脑，如果测出的车速、距离等不符合安全行驶的要求，电脑就会发出警报提醒驾驶员减速，如果驾驶员不按照要求减速行驶，执行器会自动控制汽车的车速，让汽车规范安全的行驶，防止出现事故。

4  总结语

当下社会，汽车行业在不断发展。传感器作为能量输入装置，在能量转换方面发挥着不可替代的作用，在汽车中也发挥着不可替代的作用。传感器的使用，将进一步提高汽车运行的效率，舒适度、安全性，促进汽车行业的进一步发展。

参考文献：

[1]石宏华.电子传感器在汽车自动化技术中的智能应用探究[J].电子测试，2020（22）：141-142.

[2]邵春祥.汽車电子技术中传感器的应用研究[J].电子测试， 2019（23）：113-114，116.

[3]熊晓倩.传感器在无人驾驶汽车中的应用探析[J].科技资讯，2020（27）：80-82.