1、本科毕业设计 (论文 )文献综述 电气工程及自动化 传感器在汽车上应用 摘要： 本 文介绍了汽车传感器系统，主要讲到了测速系统和发动机控制系统的传感器，最后讲了汽车传感器的应用及发展前景。 关键词： 传感器；测速系统；发动机控制系统 1 引言 传感器技术 作为现代信息技术重要的一个支柱，已成为 21 世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点。在现代汽车电子控制中，传感器广泛应用于汽车测速系统，发动机控制系统等。传感器的技术水平很大程度上决定了现代车辆控制系统的性能，为汽车性能的改善提空了有力保障。传感器是是汽车电 子控制系统的信息源，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一 1。 2 汽车测速
2、系统中的传感器 2.1 霍尔车速传感器的原理 霍尔效应是一种磁电效应，电流垂直于外磁场方向通过导体是，在垂直于磁场和电流方向的导体对额两端之间出现电势差的现象 2。现在人们用半导体材料制成的霍尔原件，具有对磁场敏感、结构简单、体积小、输出电压变化大和使用寿命长等优点。因此，在测量、自动化、计算机等领域得到了广泛的应用。霍尔传感器常用来检测车辆上车速和转速的信号，它由传感头和齿心组成。而传感头是由永磁体、霍尔元件等组成的。它 的工作原理：在齿蹦转动的过程中，霍尔原件的磁力线密度发生了变化，导致霍尔电压发生了变化，霍尔原件将输出正弦波电压，此正弦波电压由电子电路转换成表中的脉冲电压 3。由霍尔原理
3、可知，霍尔传感器的输出电压与被测物体的运动速度无关，用来测量物体的转速，其下限速度可以接近 0，上限速度的话从理论上讲不受限制，所以它满足工程中各种运行速度的测量 4。车辆上的传感器大都采用霍尔传感器，当齿圈转到两个齿轮都与霍尔元件对正时，此时永磁体转到霍尔元件的磁力线分散，磁场较弱，输出的霍尔电压较小；当线圈转到一个齿轮与霍尔元件对正 时，永磁体转到霍尔元件的磁力线集中，磁场较强，这时输出的霍尔电压较大 5。 2.2 霍尔车速传感器优点 1）输出信号电压幅值不受转速的影响； 2）响应频率 高，其幅频响应相当于车速检测的信号频率； 霍尔传感器也同样存在缺点，由于制造工艺的问题以及实际使用时所存
4、在的一些因素，安装不合理环境温度变化都会影响霍尔传感的转换精度 6。 3 发动机控制系统中的传感器 3.1 氧传感器工作原理 氧传感器是利用敏感元件测量给类氧电势，用化学平衡原理算出对应的氧浓度 7。 在一定条件下 (高温和铂催化 )，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。大气中氧的含量 一般 为 21，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧 。 在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多，套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势 8。当套管废气一侧的氧浓度低时，在电极之间产生一个高
5、电压 (0。 6 1V)，这个电压信号被送到 ECU 放大处理， ECU 把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气 9。根据氧传感器的电 压信号，电脑按照尽可能接近 14.7： 1 的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。因此氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器。氧传感器只有在高温时 (端部达到 300C 以上 )其特性才能充分体现，才能输出电压。它在约 800C 时，对混合气的变化反应最快，而在低温时这种特性会发生很大变化 10。 3.2 氧传感器的优点 1）结构简单，响应迅速，测量准确； 2）用该 传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高产品质量，又能缩短生产周期，还能节约能源
6、 11。 4 汽车传感器的应用及前景发展 汽车传感器在汽车 电子控制系统的作用越来越明显，市场需求增长也越来越快。世界各国对其理论研究，新材料应用，新产品开发越来越重视。未来的汽车传感器发展趋势是多功能化、集成化和智能化 12。 参考文献 1 赵燕 .传感器原理及应用 M.北京：北京大学出版社， 2010,2. 2 王俊峰，孟令启 .现代传感器应用技术 M.北京：机械工业出版社， 2006， 8. 3 张毅刚等 MCS-51单片机应用设计 M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 . 2002， 7. 4 陈杰，黄鸿 .传感器与检测技术 M.北京 ：高等 教育出版社， 2002. 5 任春晖 .汽车传感
7、器的应用于发展 J. 仪器仪表学报， 2001,22： 38 39. 6 崔健 .汽车测速仪 M.北京： 高等教育 出版社 ， 2006,8 7 庄奕琪 .梦想与现实 M. 北京：机械工业出版社， 2002， 3. 8 付月永 .红外技术在数据通信中的应用 J.化学工程与装备， 2009， 5： 137 138. 9 申康 .红外与蓝牙技术的比较 J.微电子技术， 2001， 5： 61 64. 10 张洪润，孙悦，张亚凡 .传感技术与应用教程 M.北京：清华大学 出 版社 2008.11. 11 Adamek,J.Foundations of CodingM.New York： Wiley， 1991， 1. 12 Carlos Marques， Paulo Alvito. A search and rescue robot with tele-operated tether docking systemJ. Emerald Group Publishing Limited， 2007， 34（ 4）： 332338.
