項目二
智能網聯汽車環境感知技術

單元一 傳感器基本概念

學習目標

1.了解傳感器的基本概念。

2.了解車載傳感器的特點和分類。

一、傳感器的定義

根據GB/T 7665—2005《傳感器通用術語》的定義：能感受被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應被測量的部分；轉換元件是指傳感器中能將敏感元件感受或響應的被測量部分轉換成適于傳輸或測量的電信號部分；輔助電源用來給傳感器提供必要的工作電能；信號調理轉換電路是指把模擬信號變換為用于數據采集、控制過程、執行計算顯示讀出或其他目的的數字信號電路。傳感器的基本結構如圖2-1所示。

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。車用傳感器是汽車計算機系統的輸入裝置，它把汽車運行中各種工況信息，如車速、各種介質的溫度、發動機運轉工況等轉化成電信號輸給計算機，以便汽車處于最佳工作狀態。

1）物理量傳感器：能夠感受規定物理量并轉換成可用輸出信號的傳感器。

2）化學量傳感器：能夠感受規定化學量并轉換成可用輸出信號的傳感器。

3）生物量傳感器：能感受規定生物量并轉換成可用輸出信號的傳感器。

4）數字式傳感器：輸出信號為數字量或數字編碼的傳感器。

5）模擬式傳感器：輸出信號為模擬量的傳感器。

6）結構型傳感器：利用機械構件（如金屬膜片等）的變形檢測被測量的傳感器。

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

8）復合傳感器：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量的傳感器。

11）智能化傳感器：對傳感器自身狀態具有一定的自診斷、自補償、自適應以及雙向通信功能的傳感器。

二、汽車傳感器的特點

（1）適應性強，耐惡劣環境

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

（2）抗干擾能力強

汽車傳感器除了能夠適應外界惡劣環境之外，也要能夠抵抗來自汽車內部的各種干擾。例如安裝在發動機上的傳感器，其在工作過程中要承受發動機的高溫、高壓、腐蝕等多種因素，同時還要抵抗各種頻率的振動，在工作過程中還需抵抗其他電磁波干擾、高壓脈沖等因素，因此要求汽車傳感器必須具有較強的抗干擾能力。

（3）穩定性和可靠性高

汽車傳感器特性對汽車電子控制系統有非常大的影響，汽車的設計使用壽命一般在10年以上，汽車傳感器必須具有高穩定性和高可靠性。

（4）性價比高，適應大批量生產

隨著汽車電氣化、智能化、網絡化、無人化的發展，汽車所用傳感器越來越多，可達數百甚至上千個，這就要求汽車傳感器必須具有較高的性價比，否則難以大批量推廣使用。

三、汽車傳感器的分類

車用傳感器是汽車計算機系統的輸入裝置，它把汽車運行中各種工況信息，如車速、各種介質的溫度、發動機運轉工況等，轉化成電信號輸給計算機，以便發動機處于最佳工作狀態。汽車技術不斷發展的特征之一就是越來越多的部件采用電子控制，根據傳感器的作用汽車傳感器按測量對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發動機溫度、吸入氣體溫度、冷卻液溫度、燃油溫度、環境溫度等。

2）壓力傳感器。壓力傳感器主要用于檢測氣缸負壓、大氣壓、渦輪發動機升壓比、氣缸內壓、油壓等。

3）流量傳感器。流量傳感器主要用于檢測發動機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車輛內氣體和廢氣排放等。

5）位置傳感器。位置傳感器主要用于檢測曲軸轉角、節氣門開度、制動踏板位置、車輛位置等。

6）轉速傳感器。轉速傳感器主要用于檢測發動機轉速、車輪轉速和行駛車速等。

7）加速度傳感器。加速度傳感器主要用于測量縱向加速度、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量汽車行駛的距離以及汽車至障礙物之間的距離等。