汽車工程中微型感測器應用探討論文
1微型感測器介紹
微型感測器是指能感受規定的物理量，並按一定規律轉換成可用輸入訊號的器件或裝置。簡單地說，微型感測器是把非電量轉換成電量的裝置。
微型感測器通常由敏感元件、轉換元件和測量電路三部分組成。
隨著科學技術的發展，感測器及檢測、通訊技術和計算機技術構成了現代資訊產業的三大支柱，分別充當資訊系統的“感官”、“神經”、“大腦”，他們構成了一個完整的自動檢測系統。在利用資訊的過程中，首先要解決如何獲取準確、可靠資訊的問題，所以感測器精度的高低直接影響計算機控制系統的精度，可以說微型感測器在現代科學技術、工農業生產和日常生活中都起著不可替代的作用，是衡量一個國家科學技術發展水平的重要標誌。
2汽車微型感測器的作用
汽車微型感測器是汽車計算機系統的輸入裝置，它把汽車執行中各種工況資訊，如車速、各種介質的溫度、發動機運轉工況等，轉化成電訊號輸給計算機，以便發動機處於最佳工作狀態。汽車微型感測器可對溫度、壓力、位置、轉速、加速度、流量、溼度、電磁、光電、氣體、振動等各種資訊進行實時、準確的測量和控制。汽車微型感測器須能經受住-40℃～+150℃的溫度變化。而且要求精度高，響應快，可靠性好，抗干擾和抗震能力強。
3汽車微型感測器的應用
3.1汽車發動機微型控制系統用感測器
汽車的發動機系統是汽車動力的核心部分，它所包含的感測器自然也很多。例如：壓力感測器、溫度感測器、位置和轉速感測器、氣體濃度感測器和爆震感測器等，這些感測器提高了汽車的發動系統執行的效率。它們將檢測到的資訊透過轉換電路反饋給發動機的控制單元，經過計算機處理後發出控制命令給相應部件，實現對發動機系統的控制，
3.2底盤控制用微型感測器
底盤控制用感測器是指分佈在變速器控制系統、懸架控制系統、動力轉向系統、防抱制動系統中的感測器，它們在不同系統中作用不同，但工作原理與發動機中感測器是相同的，主要有以下幾種形式感測器。
3.2.1變速器控制用感測器：主要有車速感測器、加速度感測器、發動機負荷感測器、發動機轉速感測器、離合感測器、水溫感測器、油溫感測器等。這些感測器檢測所獲得的資訊經處理使電控裝置控制換檔點和變矩器鎖止，實現最大動力和最大燃油經濟性。
3.2.2懸架系統控制用感測器：主要有車速感測器、節流閥開度感測器、加速度感測器、車身高度感測器、方向盤轉角感測器等。系統根據這些感測器檢測到的`資訊自動調整車高，抑制車輛姿勢的變化等，實現對車輛舒適性、操縱穩定性和行車穩定性的控制。
3.2.3動力轉向系統用感測器：主要有車速感測器、發動機轉速感測器、轉矩感測器等，利用這些感測器使動力轉向電控系統實現轉向操縱輕便、提高響應特性、減少發動機損耗、增大輸出功率、節省燃油等。
3.2.4防抱制動感測器：主要是利用車輪角速度感測器，檢測車輪轉速，在各車輪的滑移率為20%時控制制動油壓、改善制動效能，確保車輛操縱性和穩定性。
3.3汽車車身控制系統用微型感測器
車身控制用感測器主要為了提高汽車行駛過程的舒適度和可靠性。針對車主對光線、溫度和溼度等不同的要求，車身控制用感測器提供了日照感測器、溫度感測器、溼度感測器等。另外還有門鎖控制中的車速感測器、安全氣囊系統中的加速度感測器和保持車距的距離感測器等等，這些感測器的綜合運用，使得汽車的設計更加的人性化。
3.4汽車導航系統用微型感測器
近年來，基於GPS/GIS（全球定位系統和地理資訊系統）的導航系統發展迅速，汽車的製造與生產中也廣泛地使用這一導航系統來幫助車主瞭解行駛過程中道路的概況。導航系統的檢測部分也由許多感測器組成，主要有：陀螺儀、羅盤感測器、車速感測器和方向盤轉角感測器等。
3.5測量氣體濃度的微型感測器
微型感測器主要對汽車的車體內氣體和排放氣體進行監視和測量。在微型氣體感測器中，最重要的是微型氧氣感測器。微型氧氣感測器主要對汽車尾氣中的氧氣量進行測量，將氧氣量資料回傳給電腦控制系統，最終由電腦控制系統對資料進行分析計算，調整空氣和燃油的注入比例。微型感測器的作用是可以為噴油量的修正提供參考資料。
4車用微型感測器發展趨勢
由於感測器在電控系統中的重要性，所以從某種意義上說，先進汽車的競爭即是感測器的競爭，世界各國對其理論研究、新材料應用、產品開發都非常重視。金剛石的耐熱性好、熱穩定高，在真空中1200℃以上其表面才開始出現炭化，在大氣中也要600℃以上才開始炭化，利用這一特性，製作適用於高溫的熱敏感測器，從常溫到600℃範圍內進行溫度監測與控制，並且適用在高溫且有腐蝕氣體的惡劣環境下使用，效能穩定，使用壽命長，可用於發動機中的高溫測量。此外金剛石在高溫下形變率很高，利用這一特性可製作高溫環境下使用的振動感測器和加速度感測器。與其它材料振動膜相結合可作為高溫、耐腐蝕、靈敏度高的壓力感測器，用於振動檢測以及發動機、氣缸壓力等測量。
光導纖維型感測器由於其抗干擾性強、靈敏度高、重量輕、體積小、適於遙測等特點正受到人們的普遍重視。目前已有不少成熟的產品問世，如光纖轉矩感測器，以及溫度、振動、壓力、流量等感測器。
在開發利用新材料同時，由於微電子技術和微機械加工技術的發展，感測器正朝著微型化、多功能化、智慧化方向發展。微型化感測器利用微機械加工技術將微米級的敏感元件、訊號調理器、資料處理裝置整合封裝在一塊晶片上。由於其體積小、價格便宜、便於整合等特點，可以提高系統測試精度，例如把微型壓力感測器和微型溫度感測器整合在一起，同時測出壓力和溫度，便可透過晶片內運算消去壓力測量中的溫度影響。
目前已有不少新型感測器面世，如壓力感測器、加速度計、用於防撞的矽加速度計等。據說在汽車輪胎內嵌入微型壓力感測器可以保持適當充氣，避免充氣過量或不足，從而可節約燃油10%。多功能化的特性使得感測器能夠同時檢測2個或2個以上的特性引數。而智慧感測器由於帶有專用計算機，因而具有智慧特點。此外，感測器響應時間、輸出與計算機的介面等問題也是重要的研究課題。隨著電子技術的發展，車用感測器的技術必將趨於完善。
結束語：
現代社會中，隨著汽車的日益發展，越來越多的人開始依賴汽車，所以汽車的各方面效能也開始受到越來越多的人的關注。人們不再僅僅滿足於現狀，對汽車的要求越來越多，而這些需求都需要藉助眾多汽車感測器來實現，它是汽車電子控制系統領域的研究核心。發展至今，感測器已成為汽車不可或缺的一部分，它應用於汽車的各個方面，在汽車控制中佔據了舉足輕重的地位。
參考文獻
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