第一章

概述

随着电子和计算机技术的发展，在汽车发动机、底盘和车身上应用了各种电控系统。电控系统主要由传感器、电子控制单元和执行器组成。传感器在这些系统中承担了信息的采集和传输工作。它将采集到的信息传送到电子控制单元（ECU），电子控制单元根据这些信息向执行器发出指令，使执行器相应动作，完成电子控制。汽车传感器可以及时识别汽车本身和周围环境的变化，进行信息反馈，从而实现电控系统的自动控制。

在现代汽车电子控制系统中，传感器是相当重要的关键部件。电子控制装置要实现各类精确控制，需要各种必要的信息来提供判断依据，而这些信息的采集和发送就是利用各种传感器来实施的。如果没有各类传感器提供发动机、汽车工作状况和外部环境等信息，电子控制装置就失去了决策依据。

目前，汽车用传感器和传感器技术都得到了迅速发展，敏感器件的种类越来越多，捕捉信息的范围也越来越宽，精度不断提高，寿命逐渐增加，价格也有所下降，并且向固体化、集成化、数字化和智能化方向发展。

一、传感器的定义与组成

1. 定义

汽车传感器是一种能检测物理量、电量和化学量等信息，并能把它转换成ECU能接收的电信号，也就是对信息进行采集和传输的器件。在国标GB7655—1987《传感器通用术语》中，将传感器定义为：“能够感觉规定的被测量，并按一定的规律将其转换成输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。敏感元件指传感器中能直接感受或响应的被测量的部分；转换元件指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被测量转换成适合于传输的电信号的部分。国际电工委员会的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。

2. 组成

传感器一般由敏感元件、转换元件和其他辅助元件组成。有时也将信号调节与转换电路及辅助电源作为传感器的组成部分，如图1-1所示。

敏感元件指直接感受被测量（一般为非电量），并输出与被测量成确定关系的其他量（一般为电量）的元件。如应变式压力传感器的弹性膜片就是敏感元件，它的作用是将压力转换成膜片的变形。

图1-1 传感器组成框图

转换元件指传感器中能将敏感元件感受（或响应）的被测量转换成适合于传输和（或）测量的电信号部分。当输出为规定的标准信号时，则一般称为变送器，又称转换器，一般情况下不直接接受被测量，而是将敏感元件输出的量转换为电量输出的元件。如应变式压力传感器的应变片，它的作用是将弹性膜片的变形转换为电阻值的变化。

信号调节与转换电路一般是指能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路，信号调节与转换的电路选择要视传感元件的类型而定，常用电路有信号放大器电桥、振荡器、阻抗变换器等。

二、汽车传感器的分类与基本特征

1. 汽车传感器的分类

汽车传感器的种类很多，已由从前一般的电磁、光电传感器等发展为用激光、光导纤维、磁敏、气敏、力敏、热敏、陶瓷、霍尔效应、半导体、光栅、雷达等做成的各类传感器，精度也有很大提高，且一种被测参数可用多种不同类型的传感器来测量，而同一种传感器往往也可以测量多种被测参数。传感器的分类有多种方法，常见的分类方法可按能量关系、信号转换、输入量、工作原理、输出信号和制造工艺进行分类。

（1）按能量关系分类

传感器按能量关系分类可分为主动型和被动型两类。汽车上使用的传感器大多数属被动型传感器，这种被动传感器需要外加输入电源才能产生电信号，所以这类传感器实际上是一个能量控制器。采用电阻、电感、电容，利用应变效应、磁阻效应、热阻效应制成的传感器都属于被动型传感器。

主动型传感器的工作不需要外界提供电源，南自身吸收其他能量（光能和热能）．经变换后再输出电能，它是一个能量变换装置。采用压电效应、磁致伸缩效应、热电效应、光电效应等原理制成的传感器都属于主动型传感器。