汽车传感器的分类及发展趋势

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工业仪表与自动化装置２０１５年第６期

汽车传感器的分类及发展趋势

张玲娜

（陕西国防工业职业技术学院电子工程系，西安７１０３０２）

摘要：汽车传感器技术发展正不断的促进汽车智能化程度的提升，智能化的发展让现代汽车更加舒适和安全。智能化的关键包括快速获得汽车发动、行驶和制动等过程中的关键性能参数，而这些关键参数的获得依赖于高灵敏汽车传感器的应用。该文介绍了各类新型传感器在现代汽车中的应用，并指出未来汽车传感器的发展方向。

关键词：汽车传感器；智能化；新材料；新技术新工艺

中图分类号：ＴＰ３９１．９

Ｔｈｅ

文献标志码：Ａ文章编号：１０００—０６８２（２０１５）０６—００１６—０３

ｓｅｎｓｏｒｓ

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０引言

随着人们生活水平的不断提高，更加舒适、安全、节能和环保的现代交通工具汽车越来越被人们重视…。要实现智能化汽车的上述优良性能需要依托高灵敏汽车传感器的应用。该文就高灵敏汽车传感器在现代汽车上的分类应用和发展趋势作了较为系统的阐述旧一Ｊ。

１

断催生和推动新型汽车的发展‘２Ｊ。现代汽车发展的一个重要体现就是构成汽车的机械和动力系统越来越多地采用自动控制系统，甚至发展到集成信息控制系统。应用高灵敏的传感器，能够对汽车系统的参数如压力、进气量、加速度、位置、振动、发动机转速、温度甚至ＧＰＳ定位导航等各种有用的信息进行准确、实时地测量和控制，对汽车智能化和舒适度的提高，安全行驶起到了关键的作用。新型传感器通常带有微型处理机并具有处理、采集、交换信息的能力，这种集成的新一代传感器件体积微小轻便，结合微处理机配合一定的自动化编程能力，可实现高精度信息的采集和反馈，给行驶中或遭遇突发事件的汽车带来更大的安全和可靠性。高灵敏汽车传感器制造工艺的不断发展，必将推动未来汽车向更加安全、舒适、节能、环保甚至智能化的方向发展。

现代汽车的优越性能依赖于高灵敏传感器

现代化汽车，舒适、安全、节能和环保的理念不

收稿１３期：２０１５—０３—１６

基金项目：校科研支持项目“人体红外非接触式测温仪的研究与实现”（ＧＦｌ０３２—０１２）

作者简介：张玲娜（１９７８），女，陕西西安人，讲师，西安石油大学电子与通信工程专业在职研究生，主要从事传感器技术与应用、电子与通信工程和表面组装ＳＭＴ的教学和科研工作。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｌｎｌ００９＠１２６．ｃｏｒｎ

２现代汽车传感器的分类

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信

２０１５年第６期工业仪表与自动化装置

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号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求∞ｊ。汽车传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运行中各种工况信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等，转化成电信号输送给计算机，以便使发动机处于最佳工作状态怕Ｊ。按照用途可分为压力敏、力敏、速度、热敏和湿敏传感器等；按输出信号可分为模拟传感器、数字传感器和开关传感器等；按制造工艺分为集成传感器和单体传感器等。无论何种类型的传感器，其工作原理均是将待测定的物理或化学量转变为电信号，如利用压电效应，磁致伸缩，离化、磁电等效应将物理或化学量转换成电信号。汽车传感器的应用简单分类如图１所示。

称探头，用于发射及接收超声波信号，通过超声波传感器可以测量距离）、控制器（发射正弦波脉冲给超声波传感器，并处理其接收到的脉冲信号，换算出距离值后，将数据与显示器通信）和显示器（接收主机距离数据，并根据距离远近显示距离值和提供不同级别的距离报警音）等部分组成，通常亦称“倒车防撞雷达”或“泊车辅助装置”。应用超声波探头电子传感器，辅助声音输出，能直观地显示并告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和启动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安

全性。

２．３汽车安全保障系统中传感器的应用

汽车的安全驾驶保障是汽车追求的永恒使命，更是智能汽车关键技术。这些安全措施体现在自动

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防撞设计上，包括车体前方／后方／侧边碰撞预警ＦＣＷ和缓解、车道偏离示警ＬＤＷ、倒车影像辨识系统ＲＶＣ、驾驶疲劳警示、盲点预警和自动刹车控制等。目前，影像辨识技术已经发展成整车的影像辨识辅助系统、自动停车导航系统、前方碰撞预防系统和全自动停车系统。此外，前保险杠内装设加速度计或是压力感测器来侦测撞击力道，藉此保护行人。另外，微辐射热感应技术可支持夜视系统，微机电系统（ＭＥＭＳ）振荡器可强化倒车监视镜头等。因此在智能汽车中可用感应器整合（ｓｅｎｓｏｒｆｕｓｉｏｎ）技术即运用感测信号并结合应用演算机制，来提升感测系统的效能，达到精准的控制，如ＥＳＣ结合上坡起步辅助系统（ＨＡＳ）的开发和应用。

２．４汽车节能环保系统中传感器的应用

节能类汽车是未来智能化汽车的发展方向，而汽车传感器的应用助推了节能汽车的发展。车载用ＭＥＭＳ元件对于节能减排有明显的帮助，可应用在智能汽车的传动感测（ｐｏｗｅｒ

ｔｒａｉｎ

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汽车ｆ专感器

２．１汽车中压力传感器的应用

汽车的许多部件会受到压力的作用，如检测油压、汽缸内压、涡轮发动机升压比等，通过实时准确检测可保证汽车安全、正常地行驶。

目前各类汽车中所采用的压力传感器均能够将液体或气体的压力转变为电信号，再传递到电子控制单元ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ

Ｃｏｎｔｒｏｌ

Ｕｎｉｔ），ＥＣＵ能够作出

快速有效的控制与监测反馈。在自动检测系统中，

ｓｅｎｓｏｒ）系统，用来

压力传感器的核心应变片按材料一般会分为电阻应变片与半导体应变片两种。

一般情况下，在压力较低的时候，多采用半导体压阻式压力传感器；而当压力较高的时候，多采用电阻应变式压力传感器。而电容式压力传感器的特点是环境适应性好、动态响应特性好，因此，能够检测气压、液压、负压（范围２０～１００ｋＰａ），是一种教为理想的车用压力传感器。

２．２汽车倒车雷达系统中传感器的应用

倒车雷达即超声波探头传感器是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，通常由超声波传感器（俗

测量引擎内燃控制环的压力和油料流动状况，以减

少碳排放量。引擎怠速熄火系统（ｓｔｏｐ／ｓｔａｒｔ）需要压力感测和其他非ＭＥＭＳ元件提供汽车引擎熄火时的关键信息。最后是气体传感器可控制车体内部的空气质量；而红外线热电堆感应器（Ｉｎｆｒａｒｅｄ２．５汽车智能化系统中传感器的应用

目前，日产汽车公司推出了一项名为“智能后视镜”的新技术，该技术可将后视镜与液晶显示屏相结合，当遇到如强光、恶劣天气、后座障碍等情况时，后视镜依然会“感知”到汽车后方事物。设计者

ｔｈｅｒｍｏ．

ｐｉｌｅｓ）则可进一步监控温度，从而达到节能的目标。

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工业仪表与自动化装置２０１５年第６期

利用这块后视镜系统捕捉图像并传送到一块宽高比为１：４的液晶显示器上，驾驶员只要用手轻轻一拨，它就能在普通镜子和视频显示之间平滑切换。智能后视镜的应用，不仅提高车辆安全性和可见性，未来也将影响到概念汽车的设计。此外，除了这些新型技术外，还有结合网上动态信息、图资更新和实时信息服务的车用娱乐信息系统（ｉｎｆｏｒｔａｉｎｍｅｎｔ），也是智能化不可或缺的重要内容，让该类信息系统重新整合各种温度、压力传感器数据，不仅能更好地保护车用信息系统，同时也可实现信息系统的有效互

动和反馈。

验室在石墨烯材料制备和加工工艺上的研究进

展＂Ｊ，使得高性能石墨烯霍尔元缈硅基ＣＭＯＳ混

合集成电路的批量制备成为可能，从而大大提高霍尔集成电路的性能，同时降低生产成本。

３．４微型化传感器

通过微机械加工、半导体微加工及纳米技术等在一块芯片上集成封装获得集成度更高的新型传感器。微型化传感器的特点就是便于集成，价格便宜，体积小，而且能够很大程度上提高精度和可靠性。

３．５

３Ｄ打印传感器

据报道，美国匹兹堡迪斯尼公司通过新式３Ｄ打印技术，可以直接打印一体化的电子元件，也可打印传感器和显示器，而且这种打印方式制作出来的产品价格也很便宜。

为了提高汽车性能，会有更多的传感器应用到电子控制单元中，如位置传感器、氧传感器、磨损检测传感器、图像传感器、安全气囊用碰撞传感器、雨滴传感器、液位传感器、爆震传感器、车外温度传感器、座椅重量传感器、冷却液温度传感器、机油压力传感器、空气流量和进气温度传感器、方向盘转角传感器、排气温度传感器、电磁减震器传感器、后窗除霜传感器等。这些不同种类和功能的传感器向发动机的电子控制单元（ＥＣＵ）提供汽车运动的信息，以提高汽车的行驶安全性、舒适性，降低油耗，减少废气排放。

３

４结束语

随着新型传感器技术的不断进步，使汽车的结构和性能得到了不断改进，同时也优化了汽车动力系统和底盘控制系统，改善了汽车操纵稳定性和驾驶性能。新型传感器的成型工艺将迅速推动传感器的开发和制造。集成电路工艺和多变量复合微结构传感器的完善催生了多变量复合传感器，同时智能化传感器技术将不断地完善。总之，种类繁多的新型汽车传感器的开发和应用使汽车这一最为广泛的交通工具的安全性和舒适性得到了极大的提高，同时性能更加优良和绿色环保。

参考文献：［１］

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ＳＯｔＳ

ｓｅｎ－

高灵敏传感器的未来应用方向

现代化概念和智能设计要求汽车不断朝智能化

方向发展，因此灵敏度高、可靠性好的传感器会愈来愈多的应用到电子控制系统中。汽车传感器会向集成化、智能化、多功能化、微型化、高精度和高可靠性

的方向发展。３．１智能传感器

ｆｏｒａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｅｍｉｓｓｉｏｎ

ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．Ｓｏｌｉｄ

ＳｔａｔｅＩｏｎ－

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张文初．电子传感器在机械制造中的集成问题略论［Ｊ］．电子测试，２０１３（１７）：１０９—１１０．

将脉冲等信号的检测、处理和驱动等外围电路集成在一块基片上，使传感器有自适应、自诊断、逻辑判断、数据处理等一些新的功能；还能够进行信息的自动时漂、非线性、温漂的自校正和信号的放大处理，并且有较强的抗电磁干扰能力。

３．２多功能集成传感器

借助半导体的组装技术、精密加工、光刻技术、扩散技术、蒸镀技术等从元件单一、功能单一逐步向多功能化、集成化的方向发展。例如将位置传感器、图像传感器、雨滴传感器等进行整合和重塑。３．３新材料传感器

目前北京大学纳米电子器件物理与化学教育实