鐳射感測器的應用現狀及發展趨勢?

隨著電子技術的發展,汽車電子化程度不斷提高,通常的機械系統已經難以解決某些與汽車功能要求有關的問題,而被電子控制系統代替。感測器的作用就是根據規定的被測量的大小,定量提供有用的電輸出訊號的部件,亦即感測器把光、時間、電、溫度、壓力及氣體等的物理、化學量轉換成訊號的變換器。感測器作為汽車電控系統的關鍵部件,它直接影響汽車的技術性能的發揮。

目前,一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百隻感測器,而豪華轎車上的感測器數量可多達二百餘隻。汽車感測器在汽車上主要用於發動機控制系統、底盤控制系統、車身控制系統和導航系統中。

  一、發動機控制用感測器

  發動機控制系統用感測器是整個汽車感測器的核心,種類很多,其中包括溫度感測器、壓力感測器、轉速和角度感測器、流量感測器、位置感測器、氣體濃度感測器、爆震感測器等。這些感測器向發動機的電子控制單元(ECU)提供發動機的工作狀況資訊,供ECU對發動機工作狀況進行精確控制,以提高發動機的動力性、降低油耗、減少廢氣排放和進行故障檢測。由於發動機工作在高溫(發動機表面溫度可達150℃、排氣歧管可達650℃)、振動(加速度30g)、衝擊(加速度50g)、潮溼(100%RH,-40℃-120℃)以及蒸汽、鹽霧、腐蝕和油泥汙染的惡劣環境中,因此發動機控制系統用感測器耐惡劣環境的技術指標要比一般工業用感測器高1-2個數量級,其中最關鍵的是測量精度和可靠性。否則,由感測器帶來的測量誤差將最終導致發動機控制系統難以正常工作或產生故障。

  1、溫度感測器:溫度感測器主要用於檢測發動機溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度以及催化溫度等。溫度用感測器有線繞電阻式、熱敏電阻式和熱偶電阻式三種主要型別。三種類型感測器各有特點,其應用場合也略有區別。線繞電阻式溫度感測器的精度高,但響應特性差;熱敏電阻式溫度感測器靈敏度高,響應特性較好,但線性差,適應溫度較低;熱偶電阻式溫度感測器的精度高,測量溫度範圍寬,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感測器(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)、鐵氧體式溫度感測器(ON/OFF型,-40℃~120℃,精度2.0%)、金屬或半導體膜空氣溫度感測器(-40℃~150℃,精度2.0%、5%,響應時間20ms)等。

  2、壓力感測器:壓力感測器主要用於檢測氣缸負壓、大氣壓、渦輪發動機的升壓比、氣缸內壓、油壓等。吸氣負壓式感測器主要用於吸氣壓、負壓、油壓檢測。汽車用壓力感測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)。

電容式壓力感測器主要用於檢測負壓、液壓、氣壓,測量範圍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;壓阻式壓力感測器受溫度影響較大,需要另設溫度補償電路,但適應於大量生產;LVDT式壓力感測器有較大的輸出,易於數字輸出,但抗干擾性差;SAW式壓力感測器具有體積小、質量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、解析度高、數字輸出等特點,用於汽車吸氣閥壓力檢測,能在高溫下穩定地工作,是一種較為理想的感測器。

  3、轉速、角度和車速感測器:主要用於檢測曲軸轉角、發動機轉速、車速等。主要有發電機式、磁阻式、霍爾效應式、光學式、振動式等。

車速感測器種類繁多,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。當車速高於100km/h時,一般測量方法誤差較大,為此而開發的非接觸式光電速度感測器,測速範圍0.5km/h—250km/h,重複精度0.1%,距離測量誤差優於0.3%。

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