【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的響應(yīng)和過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行分析。這種分析方法是時(shí)域分析法, 傳感器對(duì)所加激勵(lì)信號(hào)響應(yīng)稱瞬態(tài)響應(yīng)。常用激勵(lì)信號(hào)有階躍函數(shù)、斜坡函數(shù)、脈沖函數(shù)等。(2) 頻率響應(yīng)特性傳感器對(duì)正弦輸入信號(hào)的響應(yīng)特性, 稱為頻率響應(yīng)特性。頻率響應(yīng)法是從傳感器的頻率特性出發(fā)研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性。三 汽車傳感器在汽車自動(dòng)控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用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(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)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(shù)量可多達(dá)二百余只。據(jù)報(bào)道，()，()，%(按美元計(jì))%(按產(chǎn)品件數(shù)計(jì))。汽車傳感器在汽車上主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、底盤(pán)控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)中。 在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用傳感器是整個(gè)汽車傳感器的核心，種類很多，包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息，供ECU對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、降低油耗、減少?gòu)U氣排放和進(jìn)行故障檢測(cè)。 由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高溫(發(fā)動(dòng)機(jī)表面溫度可達(dá)150℃、排氣歧管可達(dá)650℃)、振動(dòng)(加速度30g)、沖擊(加速度50g)、潮濕(100%RH，40℃120℃)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(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用傳感器耐惡劣環(huán)境的技術(shù)指標(biāo)要比一般工業(yè)用傳感器高12個(gè)數(shù)量級(jí)，其中最關(guān)鍵的是測(cè)量精度和可靠性。否則，由傳感器帶來(lái)的測(cè)量誤差將最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)難以正常工作或產(chǎn)生故障。(1) 溫度傳感器：主要檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度、催化溫度等，將它們轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，從而控制噴油嘴針閥開(kāi)啟時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間，以保證供給發(fā)動(dòng)機(jī)最佳混合氣并達(dá)到排氣凈化效果等。實(shí)際應(yīng)用的溫度傳感器主要有線繞電阻式、熱敏電阻式和熱電偶式。線繞電阻式溫度傳感器的精度較高，但響應(yīng)特性差。熱敏式傳感器靈敏度高，響應(yīng)特性較好，但線性差，適用溫度較低。熱電偶式傳感器的精度高，測(cè)溫范圍寬，但需考慮放大器和冷端處理問(wèn)題。(2) 壓力傳感器：主要檢測(cè)氣缸負(fù)壓，從而控制點(diǎn)火和燃料噴射。檢測(cè)大氣壓，從而控制爬坡時(shí)空燃比。檢測(cè)氣缸內(nèi)壓，從而控制點(diǎn)火提前角。檢測(cè)廢氣再循環(huán)流量、發(fā)動(dòng)機(jī)油壓、制動(dòng)器油壓、輪胎空氣壓力等等，并對(duì)相關(guān)量作出反應(yīng)。車用壓力傳感器目前已有若干種，應(yīng)用較多的有電容器式、壓阻式、差動(dòng)變壓器式(LVDT)、表面彈性波式(SAW)。電容器式傳感器具有輸入能量高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)。壓阻式受溫度影響大，需另設(shè)溫度補(bǔ)償電路，但適用于大量生產(chǎn)。LVDT式有較大輸出，易于數(shù)字輸出，但抗振性較差。SAW式具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性強(qiáng)、靈敏度高、分辨率高、數(shù)字量輸出等特點(diǎn)，是一種較為理想的傳感器。(3) 旋轉(zhuǎn)傳感器：主要用于檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、風(fēng)門(mén)開(kāi)度、車速等，從而控制點(diǎn)火提前角、燃油配量和噴射時(shí)間等，產(chǎn)品主要有發(fā)電機(jī)式、磁阻式、霍爾效應(yīng)式、光學(xué)式、振動(dòng)式等。(4) 氧傳感器：檢測(cè)排氣中空燃比，向供油系統(tǒng)發(fā)出負(fù)反饋信號(hào)，以修正噴油脈沖，使空燃比調(diào)整到理論值，以達(dá)到理想的排氣凈化效果，常用的是氧化鋯和氧化鈦傳感器。(5) 流量傳感器：測(cè)定進(jìn)氣量和燃油流量以控制空燃比。主要有空氣流量傳感器和燃料流量傳感器?？諝饬髁總鞲衅鳈z測(cè)進(jìn)入的空氣量從而控制電子噴油器噴油量，以得到較準(zhǔn)確的空燃比，實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品主要有卡爾曼旋渦式、葉片式、熱線式?？柭綗o(wú)可動(dòng)部件，反應(yīng)靈敏，精度較高。熱線式易受吸入氣體脈動(dòng)影響，且易斷絲。燃料流量傳感器用于檢測(cè)燃料流速，以計(jì)算汽車燃油消耗量，產(chǎn)品主要有水車式、球循環(huán)式。(6) 爆震傳感器：檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，并根據(jù)檢測(cè)到的爆震信號(hào)適當(dāng)調(diào)整點(diǎn)火時(shí)刻，主要產(chǎn)品有磁致伸縮式和壓電式。(7) 空氣質(zhì)量流量計(jì)：測(cè)量空氣質(zhì)量流量，提供發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷信息。傳感器內(nèi)有加熱的傳感元件，此傳感元件同時(shí)構(gòu)成電橋的一個(gè)臂。流過(guò)傳感器的空氣從傳感元件表面帶走熱量，同時(shí)改變傳感元件電阻，電橋電路與混膜電路配合，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，以提供控制器反映空氣質(zhì)量流量的電壓信號(hào)。傳感元件的獨(dú)特設(shè)計(jì)使空氣流量的測(cè)量不受進(jìn)氣回流的影響。(8) 機(jī)油粘度傳感器：通過(guò)測(cè)量液體所傳遞的切變波形來(lái)確定粘度。壓電振動(dòng)式粘度傳感器的工作原理與振動(dòng)式粘度計(jì)相近——振子(球型、片狀或棒式)在受到粘滯阻尼時(shí)其振頻會(huì)發(fā)生衰變。因此，依靠不同形狀的振子，就可以測(cè)出粘度和密度的一些參數(shù)。有一種振動(dòng)式粘度計(jì)的振子是石英棒，它能被激發(fā)扭振，通過(guò)測(cè)量與液體粘度相對(duì)應(yīng)的振幅和諧振頻寬，就可以確定粘度（準(zhǔn)確地說(shuō)是粘度和密度的綜合值）。良好的底盤(pán)電子控制系統(tǒng)能改善車輪和地面之間的附著狀況，進(jìn)而改善汽車的安全性、動(dòng)力性和舒適性。電子控制系統(tǒng)在汽車底盤(pán)技術(shù)中的應(yīng)用很好地改善了汽車的主動(dòng)安全性。汽車底盤(pán)的主要功能是讓汽車能根據(jù)駕駛員的意愿作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，像加速、減速和轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)等。駕駛員是通過(guò)操縱汽車?yán)锏霓D(zhuǎn)向盤(pán)、油門(mén)和制動(dòng)踏板等元件來(lái)表達(dá)自己意愿的,相應(yīng)于這些操縱的執(zhí)行量是前輪的轉(zhuǎn)向角以及車輪上的驅(qū)動(dòng)力矩或制動(dòng)力矩,而真正起作用的是輪胎的縱向力和側(cè)向力。影響汽車輪胎力的主要因素有路面的附著系數(shù)、車輪的法向力、車輪滑動(dòng)率和車輪側(cè)偏角。汽車底盤(pán)控制設(shè)計(jì)的基本原理就是在給定了路面附著系數(shù)和車輪法向力的前提下，對(duì)車輪滑動(dòng)率和車輪側(cè)偏角進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和控制,從而達(dá)到間接調(diào)控輪胎的縱向力和側(cè)向力的目的,最大限度地利用輪胎和路面之間的附著力,達(dá)到提高汽車的主動(dòng)安全性、機(jī)動(dòng)性和舒適性的目的。汽車底盤(pán)的電子控制是一個(gè)多系統(tǒng)相互影響,相互作用的復(fù)雜系統(tǒng)工程,具體表現(xiàn)如下：(1) 同一個(gè)控制系統(tǒng)可能會(huì)擁有多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、并對(duì)多個(gè)變量同時(shí)進(jìn)行 控制。(2) 同一個(gè)控制目標(biāo)可以由不同的控制系統(tǒng)單獨(dú)控制或者多個(gè)系統(tǒng)共同控制。(3) 同一個(gè)控制目標(biāo)同時(shí)被不同的控制系統(tǒng)所控制。(4) 不同的控制系統(tǒng)可能共用同一傳感器或者控制單元。底盤(pán)控制用傳感器是指分布在變速器控制系統(tǒng)、懸架控制系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、防抱制動(dòng)系統(tǒng)中的傳感器，它們?cè)诓煌到y(tǒng)中作用不同，但工作原理與發(fā)動(dòng)機(jī)中傳感器是相同的，主要有以下幾種形式傳感器。(1) 變速器控制用傳感器：主要有車速傳感器、加速度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、離合器傳感器、水溫傳感器、油溫傳感器等。這些傳感器檢測(cè)所獲得的信息經(jīng)處理使電控裝置控制換檔點(diǎn)和變矩器鎖止，實(shí)現(xiàn)最大動(dòng)力和最大燃油經(jīng)濟(jì)性。(2) 懸架系統(tǒng)控制用傳感器：主要有車速傳感器、節(jié)流閥開(kāi)度傳感器、加速度傳感器、車身高度傳感器、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器等。系統(tǒng)根據(jù)這些傳感器檢測(cè)到的信息自動(dòng)調(diào)整車高，抑制車輛姿勢(shì)的變化等，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛舒適性、操縱穩(wěn)定性和行車穩(wěn)定性的控制。(3) 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用傳感器：主要有車速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等，利用這些傳感器使動(dòng)力轉(zhuǎn)向電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向操縱輕便、提高響應(yīng)特性、減少發(fā)動(dòng)機(jī)損耗、增大輸出功率、節(jié)省燃油等。(4) 防抱制動(dòng)傳感器主要是利用車輪角速度傳感器，檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速，在各車輪的滑移率為20%時(shí)控制制動(dòng)油壓、改善制動(dòng)性能，確保車輛操縱性和穩(wěn)定性。 在車身控制系統(tǒng)中的應(yīng)用采用這類傳感器的主要目的是提高汽車安全性、可靠性、舒適性等，其耐惡劣環(huán)境技術(shù)要求不如發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)用傳感器那么嚴(yán)格，一般工業(yè)用傳感器稍加改進(jìn)即可應(yīng)用。主要有應(yīng)用于自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中的多種溫度傳感器、風(fēng)量傳感器、日照傳感器等，制動(dòng)門(mén)鎖系統(tǒng)中的車速傳感器，安全氣囊系統(tǒng)中的加速度傳感器，亮度自控中光傳感器，死角報(bào)警系統(tǒng)中的超聲波傳感器，圖像傳感器等。目前，豐田公司開(kāi)發(fā)的種汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)——車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)(VSC：Vehicle Stability Control )，就是傳感器在車身控制系統(tǒng)中經(jīng)典實(shí)例。車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)能夠極大提高車輛操控安全系數(shù)和駕駛便利性。當(dāng)出現(xiàn)緊急轉(zhuǎn)彎、緊急加速和緊急制動(dòng)等突發(fā)情況時(shí)，車輛可以迅速感知并采取相應(yīng)的制動(dòng)措施，如對(duì)每個(gè)輪胎進(jìn)行單獨(dú)控制，同時(shí)降低引擎的輸出，維持車身的穩(wěn)定。穩(wěn)定控制系統(tǒng)是從其他技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的，例如ABS和牽引力控制技術(shù)，這些系統(tǒng)工作時(shí)，都必須檢測(cè)車輪是否將要抱死并能單獨(dú)的調(diào)整車輪的制動(dòng)力。穩(wěn)定控制系統(tǒng)利用了這項(xiàng)技術(shù)以及所用的傳感器和計(jì)算控制單元?？刂茊卧粩嗟谋O(jiān)測(cè)并處理從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車輪和車身上的傳感器上傳來(lái)的信號(hào)，確定車輛過(guò)彎時(shí)是否正在打滑。如果發(fā)現(xiàn)打滑，控制單元對(duì)需要制動(dòng)的車輪進(jìn)行微量制動(dòng)以幫助穩(wěn)定車輛的行駛狀態(tài)。有些系統(tǒng)還可以進(jìn)一步的調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。從而可以在不需要駕駛員干