車用傳感器選型指南

1、汽車傳感器選型全指南汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源， 是汽車電子控制系 統(tǒng)的關鍵部件，也是汽車電子技術領域研究的核心內容之一。目前， 一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器， 而豪華轎車上的 傳感器數量可多達二百余只。據報道， 2000 年汽車傳感器的市場為 61.7 億美元 （9.04 億件產品 ），到 2005年將達到 84.5 億美元 （12.68 億 件 ），增長率為 6.5%（按美元計 ）和 7.0%（按產品件數計 ）。汽車傳感器 在汽車上主要用于發(fā)動機控制系統(tǒng)、 底盤控制系統(tǒng)、 車身控制系統(tǒng)和 導航系統(tǒng)中。發(fā)動機控制系統(tǒng)用傳感器 發(fā)動機控制系統(tǒng)用傳感器是整個汽車傳感器

2、的核心，種類很多， 包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉速傳感器、流量傳感器、氣 體濃度傳感器和爆震傳感器等。 這些傳感器向發(fā)動機的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動機的工作狀況信息，供 ECU對發(fā)動機工作狀況進 行精確控制，以提高發(fā)動機的動力性、降低油耗、減少廢氣排放和進 行故障檢測。由于發(fā)動機工作在高溫（發(fā)動機表面溫度可達150C、排氣歧管 可達650C）、振動（加速度30g）、沖擊（加速度50g）、潮濕（100%RH, -40C - 120C ）以及蒸汽、鹽霧、腐蝕和油泥污染的惡劣環(huán)境中，因此 發(fā)動機控制系統(tǒng)用傳感器耐惡劣環(huán)境的技術指標要比一般工業(yè)用傳 感器高 1-2 個數量級，其中最關鍵的

3、是測量精度和可靠性。否則，由傳感器帶來的測量誤差將最終導致發(fā)動機控制系統(tǒng)難以正常工作或 產生故障。1. 溫度傳感器溫度傳感器主要用于檢測發(fā)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(qū)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-50C130C, 精度1.5%，響應

4、時間10ms;高溫型600C1000C，精度5%,響應 時間10ms）、鐵氧體式溫度傳感器（ON/OFF型，-40C120C，精度 2.0%）、金屬或半導體膜空氣溫度傳感器（-40C150C，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(fā)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(tài)響應特性好、環(huán)境適

5、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(wěn)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(fā)動機空氣流量和燃料流量的測量。空氣流 量的測量用于發(fā)動機控制系統(tǒng)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，

6、 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?？諝饬髁總鞲衅鞯闹饕夹g指標為： 工作范圍0.11103立方米/min，工作溫度-40 C120C,精度w 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(huán)球式，其動態(tài)范圍 060kg/h,工作溫度-40C120C，精度±%，響應時 間小于 10ms。4. 位置和轉速傳感器 位置和轉速傳感器主

7、要用于檢測曲軸轉角、發(fā)動機轉速、節(jié)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(fā)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±）.5以下，測彎曲角達±）.1 o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(yōu)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

8、排放。 其中，最主要的是氧傳感器，實用化的有氧化鋯傳感器 （使用溫度-40C 900C，精度1%）氧化鋯濃差電池型氣體傳感器（使用溫度300C 800C）、固體電解質式氧化鋯氣體傳感器（使用溫度0C400C，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(fā)動機的振動，通過調整點火提前角控 制和避免發(fā)動機發(fā)生爆震。 可以通過檢測氣缸壓力、 發(fā)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-40C125C,頻

9、率范圍為 510kHz;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0.1g10g范圍內具有良好線性度。底盤控制用傳感器底盤控制用傳感器是指用于變速器控制系統(tǒng)、 懸架控制系統(tǒng)、 動力轉向系統(tǒng)、 制動防抱死系統(tǒng)等底盤控制系統(tǒng)中的傳感器。 這些傳 感器盡管分布在不同的系統(tǒng)中， 但工作原理與發(fā)動機中相應的傳感器 是相同的。而且，隨著汽車電子控制系統(tǒng)集成化程度的提高和 CAN-BUS 技術的廣泛應用，同一傳感器不僅可以給發(fā)動機控制系統(tǒng)提供信號， 也可為底盤控制系統(tǒng)提供信號。自動變速器系統(tǒng)用傳感器主要有：車速傳感器、加速踏板位 置傳感器、加速度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器

10、、發(fā)動機轉速傳感器、 水溫傳感器、油溫傳感器等。制動防抱死系統(tǒng)用傳感器主要有：輪速 傳感器、車速傳感器；懸架系統(tǒng)用傳感器主要有：車速傳感器、節(jié)氣 門位置傳感器、加速度傳感器、車身高度傳感器、方向盤轉角傳感器 等；動力轉向系統(tǒng)用傳感器主要有： 車速傳感器、 發(fā)動機轉速傳感器、 轉矩傳感器、油壓傳感器等。車身控制用傳感器車身控制用傳感器主要用于提高汽車的安全性、可靠性和舒 適性等。由于其工作條件不象發(fā)動機和底盤那么惡劣， 一般工業(yè)用傳 感器稍加改進就可以應用。主要有用于自動空調系統(tǒng)的溫度傳感器、 濕度傳感器、風量傳感器、 日照傳感器等；用于安全氣囊系統(tǒng)中的加 速度傳感器； 用于門鎖控制中的車速傳感

11、器； 用于亮度自動控制中的光傳感器； 用于倒車控制中的超聲波傳感器或激光傳感器； 用于保持 車距的距離傳感器；用于消除駕駛員盲區(qū)的圖象傳感器等。導航系統(tǒng)用傳感器隨著基于GPS/GIS （全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)）的導航系統(tǒng)在汽車上的應用， 導航用傳感器這幾年得到迅速發(fā)展。 導航系統(tǒng) 用傳感器主要有： 確定汽車行駛方向的羅盤傳感器、 陀螺儀和車速傳 感器、方向盤轉角傳感器等。汽車傳感器發(fā)展趨勢由于汽車傳感器在汽車電子控制系統(tǒng)中的重要作用和快速增 長的市場需求， 世界各國對其理論研究、 新材料應用和新產品開發(fā)都 都非常重視。未來的汽車用傳感器技術，總的發(fā)展趨勢是微型化、多 功能化、集成化和智能化。微型傳感器基于從半導體集成電路技術發(fā)展而來的MEMS （微電子機械系統(tǒng) ） ，微型傳感器利用微機械加工技術將微米級 的敏感元件、信號處理器、 數據處理裝置封裝在一快芯片上，由于具 有體積小、價格便宜、便于集成等特點， 可以明顯提高系統(tǒng)測試精度。 目前該技術日漸成熟，可以制作各種能敏感和檢測力學量、磁學量、 熱學量、化學量和生物量的微型傳感器。由于基于 MEM技術的微型 傳感器在降低汽車電子系統(tǒng)成本及提高其性能方面的優(yōu)勢， 它們已開 始逐步取代基于傳統(tǒng)機電技術的傳感器。多功能化是指一個傳感器能檢測 2 個或者兩個以上的特性參數或者化學參數，從而減少汽車傳感器數量，提高系統(tǒng)可靠