汽車傳感器的應用所依據的物理效應

    (1)磁電效應

    根據法拉第電磁感應定律，N匝線圈在磁場中運動，切割磁力線(或線圈所在磁場的磁通變化)時，線圈中所產生的感應電動勢的大小取決于穿過線圈的磁通的變化率，

    (2)霍耳效應

    半導體或金屬薄片置于磁場中，當有電流(與磁場垂直的薄片平面方向)流過時，在垂直于磁場和電流的方向上產生電動勢，這種現象稱為霍耳效應。

    (3)壓電效應

    對某些電介質沿著一定方向加力而使其變形時，在一定表面上產生電荷，當外力撤除后，又恢復到不帶電狀態，這種現象稱為正壓電效應。在電介質的極化方向施加電場，電介質會在一定方向上產生機械變形或機械壓力，當外電場去除后，變形或應力隨之消失，此現象稱為逆壓電效應。

    (4)光電效應(光電式傳感器)

    當光線照射物體時，可看作一串具有能量E的光子轟擊物體，如果光子的能量足夠大，物質內部電子吸收光子能量后，擺脫內部力的約束，發生相應電效應的物理現象，稱為光電效應。

    1)在光線作用下，電子逸出物體表面的現象，稱為外光電效應，如光電管、光電倍增管等。

    2)在光線作用下，物體的電阻率改變的現象，稱為內光電效應，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管等。

    3)在光線作用下，物體產生一定方向電動勢的現象，稱為光生伏特現象，如光電池(屬于對感光面入射光點位置敏感的器件)等。

    熱電效應

    將兩種不同性質的金屬導體A、B接成一個閉合回路，如果兩接合點溫度不相等(T0≠T)，則在兩導體間產生電動勢，并且回路中有一定大小的電流存在，此現象稱為熱電效應。

    不同的汽車傳感器的應用

    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、冷卻水溫度、燃油溫度以及催化溫度等。溫度用傳感器有線繞電阻式、熱敏電阻式和熱偶電阻式三種主要類型。三種類型傳感器各有特點，其應用場合也略有區別。線繞電阻式溫度傳感器的精度高，但響應特性差;熱敏電阻式溫度傳感器靈敏度高，響應特性較好，但線性差，適應溫度較低;熱偶電阻式溫度傳感器的精度高，測量溫度范圍寬，但需要配合放大器和冷端處理一起使用。

    已實用化的產品有熱敏電阻式溫度傳感器(通用型-50℃~130℃，精度1.5%，響應時間10ms;高溫型600℃~1000℃，精度5%，響應時間10ms)、鐵氧體式溫度傳感器(ON/OFF型，-40℃~120℃，精度2.0%)、金屬或半導體膜空氣溫度傳感器(-40℃~150℃，精度2.0%、5%，響應時間20ms)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、渦輪發動機的升壓比、氣缸內壓、油壓等。吸氣負壓式傳感器主要用于吸氣壓、負壓、油壓檢測。汽車用壓力傳感器應用較多的有電容式、壓阻式、差動變壓器式(LVDT)、表面彈性波式(SAW)。

    電容式壓力傳感器主要用于檢測負壓、液壓、氣壓，測量范圍20~100kPa，具有輸入能量高，動態響應特性好、環境適應性好等特點;壓阻式壓力傳感器受溫度影響較大，需要另設溫度補償電路，但適應于大量生產;LVDT式壓力傳感器有較大的輸出，易于數字輸出，但抗干擾性差;SAW式壓力傳感器具有體積小、質量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨率高、數字輸出等特點，用于汽車吸氣閥壓力檢測，能在高溫下穩定地工作，是一種較為理想的傳感器。

    3.流量傳感器

    流量傳感器主要用于發動機空氣流量和燃料流量的測量。空氣流量的測量用于發動機控制系統確定燃燒條件、控制空燃比、起動、點火等。空氣流量傳感器有旋轉翼片式(葉片式)、卡門渦旋式、熱線式、熱膜式等四種類型。旋轉翼片式(葉片式)空氣流量計結構簡單，測量精度較低，測得的空氣流量需要進行溫度補償;卡門渦旋式空氣流量計無可動部件，反映靈敏，精度較高，也需要進行溫度補償;熱線式空氣流量計測量精度高，無需溫度補償，但易受氣體脈動的影響，易斷絲;熱膜式空氣流量計和熱線式空氣流量計測量原理一樣，但體積少，適合大批量生產，成本低。空氣流量傳感器的主要技術指標為：工作范圍0.11~103立方米/min，工作溫度-40℃~120℃，精度≤1%。

    燃料流量傳感器用于檢測燃料流量，主要有水輪式和循環球式，其動態范圍0~60kg/h，工作溫度-40℃~120℃，精度 1%，響應時間<10ms。

    4.位置和轉速傳感器

    位置和轉速傳感器主要用于檢測曲軸轉角、發動機轉速、節氣門的開度、車速等。目前汽車使用的位置和轉速傳感器主要有交流發電機式、磁阻式、霍爾效應式、簧片開關式、光學式、半導體磁性晶體管式等，其測量范圍0 ~360 ，精度 0.5 以下，測彎曲角達 0.1 。

    車速傳感器種類繁多，有敏感車輪旋轉的、也有敏感動力傳動軸轉動的，還有敏感差速從動軸轉動的。當車速高于100km/h時，一般測量方法誤差較大，需采用非接觸式光電速度傳感器，測速范圍0.5~250km/h，重復精度0.1%，距離測量誤差優于0.3%。

    5.氣體濃度傳感器

    氣體濃度傳感器主要用于檢測車體內氣體和廢氣排放。其中， 主要的是氧傳感器，實用化的有氧化鋯傳感器(使用溫度-40℃~900℃，精度1%)、氧化鋯濃差電池型氣體傳感器(使用溫度300℃~800℃)、固體電解質式氧化鋯氣體傳感器(使用溫度0℃~400℃，精度0.5%)，另外還有二氧化鈦氧傳感器。和氧化鋯傳感器相比，二氧化鈦氧傳感器具有結構簡單、輕巧、便宜，且抗鉛污染能力強的特點。

    6.爆震傳感器

    爆震傳感器用于檢測發動機的振動，通過調整點火提前角控制和避免發動機發生爆震。可以通過檢測氣缸壓力、發動機機體振動和燃燒噪聲等三種方法來檢測爆震。爆震傳感器有磁致伸縮式和壓電式。磁致伸縮式爆震傳感器的使用溫度為-40℃~125℃，頻率范圍為5~10kHz;壓電式爆震傳感器在中心頻率5.417kHz處，其靈敏度可達200mV/g，在振幅為0.1g~10g范圍內具有良好線性度。

    7.24GHz雷達傳感器

    24GHz雷達傳感器用于汽車防撞安裝系統，通過發射雷達波來判斷前方出現的物體大小，距離和移動速度，進而通過顯示器或與汽車制動系統進行配合，避免汽車與前方物體相撞。傳感器發射頻率在24.125GHz左右，可以調節的頻率范圍在50KHz左右。精度在國外精度可以達到毫米級別。

    總結

    汽車傳感器的應用已越來越來廣泛，作為汽車電子中不可缺少的元器件，已受到越來越多的廠商青睞。本文主要介紹了汽車傳感器的應用所依據的物理效應以及不同的汽車傳感器的應用的不同方面。

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