汽车测试技术大作业

哈尔滨工业大学

汽车测试技术大作业

题目：传感器选用原则与在汽车工程中的应用院系：机电工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

班级：1208107

学号：1120810703

姓名：刘定坤

时间：2015年6月17日

传感器选用原则与在汽车工程中的应用

刘定坤

（哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨150001；）

摘要：介绍了传感器的选用原则，以及应用在汽车发动机控制、安全系统等方面的微型传感器的原理和特点。

关键词：传感器；选用原则；汽车；电子技术；温度；ABS；

中图法分类号: TP212文献标识码: A

作者简介：刘定坤（1994-），男，本科在读；

1 传感器的选用原则

当我们在做系统设计的时候，选用产品是一个重要组成部分。一个好的产品，可以给后期工作带来很多方便。现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。

1.1根据测量对象和环境确定类型

首先，认真分析测量工作，考虑采用哪种原理的传感器进行测量，因为即使测量同一物理量，也可以通过不同的原理实现。其次就得考虑量程、体积（空间是否足够）、安装方式、信号类型（模拟还是数字信号）、测量方式（直接测量还是间接测量）等等。

1.2精度

传感器的精度等级关乎到整个系统精度，是一个非常重要的参数。一般精度越高，价格越贵。所以我们选择的时候，得从整体考虑，只要满足整个测量系统的精度要求就可以，适合自己的才是最好的，不要一味追求所谓的高精度，除非在需要定量测量精确值的场合，我们才选用精度等级高些的传感器。而如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可。

1.3灵敏度的选择

通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的干扰信号。

传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。

1.4线性范围

线形范围是指输出与输入成正比的范围，所以我们都希望线性范围越宽越好，线性范围越宽，量程就大，精度就高。但是任何传感器的线性范围都是相对的。我们只需要把测量量估算好，以便在线性范围内。实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。

1.5频率响应特性

传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范

围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因而频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中，应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性，以免产生过火的误差

1.6稳定性

稳定性指使用时间长了以后，其性能还能维持不变的能力。影响稳定性的因素除自身原因外，主要是环境因素。因此，选用的传感器要具有较强的环境适应能力，适当的时候还得采取保护措施减小环境的影响。

2 传感器在汽车工程中的应用2.1传感器在汽车底盘电子控制中应用

2.1.1 悬架用传感器

电子悬架系统可以根据悬架位移(车身高度)、车速、转向和制动等传感器信号，由电子控制器(ECU)控制电磁式或步进电动机式执行元件，改变悬架的特性，以适应各种复杂的行驶工况对悬架特性的不同要求。

车高传感器信号可使ECU根据汽车载荷的大小，通过有关执行元件，随时对车身高度进行调节，以维持车身高度基本不随载荷的变化而变化;还可以在汽车起步、转向、制动以及前、后、左、右车轮载荷相应发生变化时，随时调整有关车轮悬架的刚度，以提高汽车抗俯仰、抗侧倾的能力，从而保证良好的操纵稳定性;也可以在汽车各轮载荷不同时，分别对各轮悬架的高度进行调节，以维持车身姿式基本不变。车高传感器用来把车身高度的变化(悬架变形量的变化)转变为电信号，并输入ECU。车高传感器仅用于主动悬架系统。

加速度传感器是直接检测车身横向加速度和纵向加速度，以控制车身姿势。

车速传感器能在高、低不同的行车速度时发出高、低不同频率的电信号。电子计算机则按此信号控制变速箱的排档位置，点火定时、燃油喷射、排汽控制等均处于最恰当的状态。常用的车速传感器有：舌簧开关式、磁阻元件式、磁脉冲式、光电式。

随着电子技术的发展，出现了可变特性悬架控制系统。现引人注意的是奔驰公司发展的ABC(Active Body Control)系统，ABC系统的控制感应装置由两个微型处理器及13个传感器组成，每10μs对悬架系统作一次扫描和调整。各传感器分别向微处理器传送车速、车轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据。电脑不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较。同时，ABC系统使汽车对侧倾、俯仰、横摆、跳动和车身高度的控制都能更加迅速、精确，即使在路况较差的路面上，汽车的跳动也很小。而且汽车高速行驶和转弯的稳定性大大提高。该系统能够很好地适应各种路面情况，即使在异常崎岖不平的地方，轿车也能保持优越的操纵性、舒适性及方向稳定性。

2.1.2 系统用传感器

《汽车ABS系统维修问答》[1]以问答的形式，介绍了包括国产大众系列轿车、一汽集团轿车、上海通用轿车、东风集团轿车、北京现代轿车、奇瑞轿车及广州本田雅阁轿车等国产轿车ABs防抱死制动系统的结构、原理、检修及常见故障的检测诊断方法，重点介绍了自诊断系统、电控元件的检修、维修数据及常用的故障检修方法。《汽车ABS系统维修问答》资料详尽可靠、内容实用、通俗易懂，主要供汽车维修技术人员、管理人员使用，也可供大专院校汽车运用、汽车检测与维修专业的师生学习参考。

2.1.3 ABS传感器

abs传感器是应用在机动车的ABS （Anti-lock Braking System防抱死刹车系统），ABS系统中大多由电感传感器来监控车速，abs传感器通过与随车轮同步转动的齿圈作用，输出一组准正弦交流电信号，其频率和振幅与轮速有关．该输出信号传往ABS电控单元（ECU）, 实现对轮速的实时监控。

2.2传感器在汽车发动机电子控制中的