智能传感器在汽车上的应用与发展

韩洋祺 郑亚清 胡广雪

摘要：在现代汽车制造和发展中传感器的作用愈加显著。各类型传感器可借助车载计算机实现对汽车各项参数以及车辆周边环境的检测和反馈，确保驾驶安全和舒适。文章对车辆传感器的类型进行划分，分析不同传感器在汽车上的应用特征和参数作用，并提出智能传感器在汽车上的应用现状与未来发展前景。

关键词：智能传感器;汽车;参数;应用与发展

一、传感器的类型划分

传感器中常见的元件构成主要有敏感元件、转换元件以及自动测量控制电路等，其中敏感元件负责灵敏的感知被测对象，同时做好信号的接收和传输;转换元件主要是负责将敏感元件感受的非电量信息转化为电量信息。传感器在汽车中的应用较为广泛，同时也是汽车中重要的控制构建，随着汽车工业的不断发展，传感器在汽车中应用的范围愈加广泛，要求也越来越高。当前，传感器类型较为多样化，应用较为广泛的传感器划分方法主要包括以被测量物理量的差异进行划分、以传感器本身的工作原理差异进行划分、以信号变换方式进行划分、以以传感器不同的能量关系进行划分以及以传感器各异的输出量进行划分等几种方式。

二、智能传感器在汽车上的应用特征

传感器在汽车上的应用基础是电子技术，在此基础上形成的对汽车运转信号及信息资料进行收集、传输和转化，从而实现汽车不同用途的控制效果。汽车传感器主要是将捕捉到的汽车本身及外在环境的各项信号进行实时收集和转化，并快速传输到传感器控制模块，进行分析和控制，促使汽车在各项复杂环境中均可以准确及时的了解汽车本身状况以及外在环境，从而增加汽车的安全系数。

传感器在汽车上的应用特征主要表现在以下几个方面，首先是适应性特征。随着汽车的普及，其逐渐成为人们外出重要的代步工具，在不同环境下使用的频率激增，传感器可以对汽车感知范围内的环境信息进行搜集，进而传输到控制系统并作出调整，减少不同环境对汽车的危害性;其次是稳定性与可靠性。汽车驾驶过程中涉及道路交通安全，传感器可以保障汽车在较长时间的行使过程中对可能影响安全的因素进行识别，保障汽车行驶安全;第三是精准性。随着传感器技术的不断进步，传感器识别的准确性也大幅提升，当前汽车传感器普遍使用电子控制系统，可有效增加传感器的识别准确度;第四是小型化。由于汽车内容部空间有限，这就要求汽车传感器不能过大或者过重，必须对传感器的体积和质量进行有效控制;第五是通用性。传感器具有消耗特性，汽车传感器只有具备通用性才能有效拓展安装范围;第六是标准性。汽车传感器的制作标准必须满足国家对其规定的相关要求。

三、汽车传感器参数的作用

首先是灵敏度。传感器的灵敏度可以准确展现汽车传感器中输出的额定电压与被测电压变化结果，例如，热点式水温传感器可对发动机中的水温进行准确测量，帮助驾驶员准确了解汽车冷却液的情况;其次是分辨率。传感器的分辨率可对信号变化进行及时掌握，例如与汽车中的曲轴传感器，主要作用与发动机，0.1左右的分辨率可以减少汽车高负荷运转，减少发动机故障的产生;第三是量程。传感器的量程可在规定范围内对传感器探测到的数据集值加和，例如激光传感器可准确测量汽车车身高度变化;第四是传感器的响应时间确定。汽车传感器在收集到信号后，可以记录输出值从最高到最小这一过程的总时长，例如，10RES 以内的汽车传感器响应时间为汽车运行状态的传感范围，信号持续输入时间的增加范围根据不同的汽车呈现不同的变化情况;第五是可靠度确定。汽车传感器的可靠度确定主要表现为稳定响应与持续运行时间的比率情况，例如传感器检测的可靠数值为0.998，则说明在汽车行驶总里程内传感器有99.8%的时间为正常运行状态;第六是误差选择。所谓误差选择是指汽车传感器测量值与实际值之间的误差范围，通常采用绝对值或者满量程比来表示，例如汽车温度传感器的绝对误差在系统范围以内，系统会自行处理，确保传感器数值的最大准确性;第七是重复性选择。汽车传感器在运行状态中测量出的数值在經过多次测量后呈现较小差异，如汽车发动机的转速，数值测量虽然存在一定误差但是也在一定范围以内则说明是符合要求的;第八是线性度选择。传感器的线性度主要是输入与输出中的曲线与理论拟合直线间的偏差，例如在合理偏差范围以内的数值则具有良好的重复性;第九是过载选择。汽车传感器均有最大输入量，超过输入量化数值则过载，一般在范围内的输入量说明传感器运行状态良好，超出范围则容易引发传感器故障。

四、智能传感器在汽车上的应用与发展

（一）汽车中常见的传感器及其检测内容

传感器作为汽车中不可或缺的存在，汽车功能越多，传感器的数量则越多，应用则越加广泛。汽车中不同传感器的应用和检测范围存在一定区别，对于汽车传感器的检测方式应根据不同汽车类型和传感器工作内容作出针对性调整，文章对汽车中常见的传感器及其检测内容进行梳理。

首先是温度传感器。主要负责对汽车发动机、冷却水、燃油等温度和用量进行检测，将检测到的数值以电信号的形式进行分析，系统根据分析结果自主确定设备开启及喷油嘴针阀的运行时间;其次是压力流量传感器。主要负责对汽车气缸、大气和发动机的气压参数进行测量，并将其应用到确认控制点火及燃料喷射的设计上;第三是旋转流量传感器。主要负责对发动机转速、车速等数值进行检测，系统根据具体情况合理分配燃油使用情况;第四是氧化传感器。主要负责检测汽车空燃比，实现对喷油脉冲的合理控制;第五是流量传感器。主要负责对空气量的进入以及燃料流速进行检测;第六是爆震振动传感器。主要负责对汽车发动机点火振动停止的原因进行检测。

（二）传感器在汽车上的应用

1.电子控制汽油喷射系统

汽油喷射系统在当前汽车中得到广泛应用。汽油喷射系统内部传感器众多，例如空气流量传感器置于汽车进气管处，对气缸空气量进行检测，检测结果反馈给系统，系统分析后确认最佳喷汽量;温度传感器置于汽车进气管处，对进气密度于温度进行检测，实现合理控制喷油和点火的功能;水温度传感器置于发动机冷却水处，对发动机温度进行实时检测;大气压力传感器可对系统提供大气压力参数，便于系统自主调整油量修正。除此之外，传感器还安装于节气门，对汽车节气门的情况进行检测，根据系统分析优化燃油喷射。传感器安装于发动机与曲轴角度，可对发动机转速等情况进行了解。传感器安装于排气管处，可以对汽车尾气中氧的实际数值进行检测，通过调整调整喷油量实现管控三元催化装置。

2.ECT系统

ECT系统即电子控制自动变速器，其可以通过燃油电子喷射系统对转速与发动机水温等信号做出检测，并根据驱动轴部位等的各类型传感器将电信号传输给电子控制系统，系统进行分析后输出信号给电磁阀，实现对汽车油压回路的有效控制，实现档位的调节。

3.ABS系统

ABS系统即制动防抱死系统，该系统可利用计算机对位于车轮处的传感器进行信号调整，对每个车轮的速度浮动范围进行有效识别，从而驱动液压调节器中的电磁阀实现汽车动力的调整，促使汽车在行驶过程中更加便于控制，有效增加汽车行驶的安全性。

4.安全气囊

安全气囊中的碰撞传感器是开启全气囊的重要装置。汽车行驶速度快，在驾驶过程中一旦出现碰撞事故，安全气囊对车内人员起到重要的保护作用。当汽车出现严重撞击，一旦达到碰撞传感器的阈值，碰撞传感器的电信号可瞬间激活安全气囊中的氧化物，通过化学反应产生氮气，减轻对驾驶员造成的伤害，通常依据不同的结构分为偏心锤式和压电式。

（三）传感器在汽车上的发展

随着汽车制造行业的快速发展，汽车尾气排放标准愈加严格，汽车电子控制技术可对汽车尾气排放进行有效监测和控制，从而实现节能环保的作用。该技术对传感器的要求进一步提升，例如集成化、微型化、智能化、多功能、高精度、高可靠性的汽车传感器是未来发展的重点和主要方向。首先要求传感器更加智能化。未来汽车发展过程中，特别是自动驾驶功能的实现必须依赖更加智能以及稳定的传感器，实现传感信息的自动传输和识别、诊断，系统自动做出合理反应;其次要求传感器更加微型。由于汽车内容部空间有限，這就要求汽车传感器不能过大或者过重，必须对传感器的体积和质量进行有效控制;第三是集成化。未来汽车对传感器的工作范围会进一步增加，以为堆积传感器数量显然并未明智之举，基于此可开发集成化的传感器装置，该装置可实现多项传感功能，从而替代掉数量繁多功能单一的传感器;第四是高精度及高稳定性。传感器在注重精度的同时也不影响忽视稳定性，特别是无人驾驶汽车，任何传感器一旦精度不达标就无法准确判断车辆自身和周围环境，稳定性差可能会导致系统误判，从而出现人身安全风险，所以高精度及高稳定性的传感器是未来汽车发展中重要的发展方向。

参考文献：

[1]方娟.传感器在汽车上的应用探讨[J].内燃机与配件，2021（17）：66-67.

[2]吴春艳.智能传感器技术在汽车上的应用[J].农机使用与维修，2021（08）：32-33.

[3]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）：139-140.