項(xiàng)目二
智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)環(huán)境感知技術(shù)

單元一 傳感器基本概念

學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解傳感器的基本概念。

2.了解車(chē)載傳感器的特點(diǎn)和分類。

一、傳感器的定義

根據(jù)GB/T 7665—2005《傳感器通用術(shù)語(yǔ)》的定義：能感受被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量部分轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)部分；輔助電源用來(lái)給傳感器提供必要的工作電能；信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路是指把模擬信號(hào)變換為用于數(shù)據(jù)采集、控制過(guò)程、執(zhí)行計(jì)算顯示讀出或其他目的的數(shù)字信號(hào)電路。傳感器的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。車(chē)用傳感器是汽車(chē)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入裝置，它把汽車(chē)運(yùn)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況等轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸給計(jì)算機(jī)，以便汽車(chē)處于最佳工作狀態(tài)。

1）物理量傳感器：能夠感受規(guī)定物理量并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。

2）化學(xué)量傳感器：能夠感受規(guī)定化學(xué)量并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。

3）生物量傳感器：能感受規(guī)定生物量并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。

4）數(shù)字式傳感器：輸出信號(hào)為數(shù)字量或數(shù)字編碼的傳感器。

5）模擬式傳感器：輸出信號(hào)為模擬量的傳感器。

6）結(jié)構(gòu)型傳感器：利用機(jī)械構(gòu)件（如金屬膜片等）的變形檢測(cè)被測(cè)量的傳感器。

7）物性型傳感器：利用材料的物體特性及其各種物理、化學(xué)效用檢測(cè)被測(cè)量的傳感器。

8）復(fù)合傳感器：由多種不同類型的敏感元件或傳感器組合而成，具有多種功能的傳感器。

9）集成傳感器：將敏感元件連同信號(hào)處理電路集成在一起的傳感器。

10）多功能傳感器：能感受兩種或兩種以上被測(cè)量的傳感器。

11）智能化傳感器：對(duì)傳感器自身狀態(tài)具有一定的自診斷、自補(bǔ)償、自適應(yīng)以及雙向通信功能的傳感器。

二、汽車(chē)傳感器的特點(diǎn)

（1）適應(yīng)性強(qiáng)，耐惡劣環(huán)境

汽車(chē)的工作環(huán)境惡劣，包括極寒、極熱、高海拔等行駛情況，因此，要求汽車(chē)傳感器具有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，要能在這些特殊環(huán)境下正常工作。另外，汽車(chē)傳感器還應(yīng)具有很好的密封性、耐潮濕、抗腐蝕性等。

（2）抗干擾能力強(qiáng)

汽車(chē)傳感器除了能夠適應(yīng)外界惡劣環(huán)境之外，也要能夠抵抗來(lái)自汽車(chē)內(nèi)部的各種干擾。例如安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的傳感器，其在工作過(guò)程中要承受發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫、高壓、腐蝕等多種因素，同時(shí)還要抵抗各種頻率的振動(dòng)，在工作過(guò)程中還需抵抗其他電磁波干擾、高壓脈沖等因素，因此要求汽車(chē)傳感器必須具有較強(qiáng)的抗干擾能力。

（3）穩(wěn)定性和可靠性高

汽車(chē)傳感器特性對(duì)汽車(chē)電子控制系統(tǒng)有非常大的影響，汽車(chē)的設(shè)計(jì)使用壽命一般在10年以上，汽車(chē)傳感器必須具有高穩(wěn)定性和高可靠性。

（4）性價(jià)比高，適應(yīng)大批量生產(chǎn)

隨著汽車(chē)電氣化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、無(wú)人化的發(fā)展，汽車(chē)所用傳感器越來(lái)越多，可達(dá)數(shù)百甚至上千個(gè)，這就要求汽車(chē)傳感器必須具有較高的性價(jià)比，否則難以大批量推廣使用。

三、汽車(chē)傳感器的分類

車(chē)用傳感器是汽車(chē)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入裝置，它把汽車(chē)運(yùn)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況等，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸給計(jì)算機(jī)，以便發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳工作狀態(tài)。汽車(chē)技術(shù)不斷發(fā)展的特征之一就是越來(lái)越多的部件采用電子控制，根據(jù)傳感器的作用汽車(chē)傳感器按測(cè)量對(duì)象可以分為溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器、位置傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、加速度傳感器、距離傳感器等。

1）溫度傳感器。溫度傳感器主要用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、吸入氣體溫度、冷卻液溫度、燃油溫度、環(huán)境溫度等。

2）壓力傳感器。壓力傳感器主要用于檢測(cè)氣缸負(fù)壓、大氣壓、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)升壓比、氣缸內(nèi)壓、油壓等。

3）流量傳感器。流量傳感器主要用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量和燃料流量等。

4）氣體濃度傳感器。氣體濃度傳感器主要用于檢測(cè)車(chē)輛內(nèi)氣體和廢氣排放等。

5）位置傳感器。位置傳感器主要用于檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、制動(dòng)踏板位置、車(chē)輛位置等。

6）轉(zhuǎn)速傳感器。轉(zhuǎn)速傳感器主要用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車(chē)輪轉(zhuǎn)速和行駛車(chē)速等。

7）加速度傳感器。加速度傳感器主要用于測(cè)量縱向加速度、橫向加速度和垂直加速度等。

8）距離傳感器。距離傳感器主要用于測(cè)量汽車(chē)行駛的距離以及汽車(chē)至障礙物之間的距離等。