汽车传感器检测图解.

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一、传感器概述, 1汽车传感器分类

2汽车传感器结构与安装位置

二、温度传感器

1冷却液温度传感器

2进气温度传感器

3车外温度传感器

4车内温度传感器

5蒸发器温度传感器

三、压力传感器

进气歧管压力传感器

四、空气流量传感器' 1叶片式空气流量传感器 2量芯式空气流量传感器

3卡门涡旋式空气流量传感器

4热线式／热膜式空气流量传感器

五、气体浓度传感器

1二氧化锆式氧传感器 2二氧化钛式氧传感器

六、位置与角度传感器

1曲轴位置传感器 2节气门位置传感器

3车身高度传感器，:

4转向传感器

七、速度与减速度传感器

1车速传感器

2轮速传感器

3减速度传感器 八、爆燃与碰撞传感器

1爆燃控制系统组成 2爆燃传感器

3碰撞传感器

[编辑本段]【基本概述】

车用传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运行中各种工况信息，如车速、各

种介质的温度、发动机运转工况等，转化成电讯号输给计算机，以便发动机处于最佳工作状

态。车用传感器很多，判断传感器出现的故障时，不应只考虑传感器本身，而应考虑出现故

障的整个电路。因此，在查找故障时，除了检查传感器之外，还要检查线束、插接件以及传

感器与电控单元之间的有关电路

[编辑本段]【详细介绍】

现代汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制。根据传感器的作用，可以

分类为测量温度、压力、流量、位置、气体浓度、速度、光亮度、干湿度、距离等功能的传

感器，它们各司其职，一旦某个传感器失灵，对应的装置工作就会不正常甚至不工作。因此，

传感器在汽车上的作用是很重要的。

汽车传感器过去单纯用于发动机上，现在巳扩展到底盘、车身和灯光电气系统上了。这

些系统采用的传感器有100多种。在种类繁多的传感器中，常见的有∶

进气压力传感器：反映进气歧管内的绝对压力大小的变化，是向ECU（发动机电控单元）提

供计算喷油持续时间的基准信号

空气流量计：测量发动机吸入的空气量，提供给ECU作为喷油时间的基准信号； 3 节

气门位置传感器：测量节气门打开的角度，提供给ECU作为断油、控制燃油/空气比、点火

提前角修正的基准信号；

曲轴位置传感器：检测曲轴及发动机转速，提供给ECU作为确定点火正时及工作

顺序的基准信号；

氧传感器：检测排气中的氧浓度，提供给ECU作为控制燃油/空气比在最佳值（理论值）

附近的的基准信号；

进气温度传感器：检测进气温度，提供给ECU作为计算空气密度的依据；

冷却液温度传感器：检测冷却液的温度，向ECU提供发动机温度信息；

爆震传感器：安装在缸体上专门检测发动机的爆燃状况，提供给ECU根据信号调整点火

提前角。

这些传感器主要应用在变速器、方向器、悬架和ABS上。

变速器：有车速传感器、温度传感器、轴转速传感器、压力传感器等，方向器有转角传

感器、转矩传感器、液压传感器；

悬架：有车速传感器、加速度传感器、车身高度传感器、侧倾角传感器、转角传感

器等；

下面我们来认识一下汽车上的主要传感器。

空气流量传感器是将吸入的空气转换成电信号送至电控单元（ECU），作为决定喷油的

基本信号之一。根据测量原理不同，可以分为旋转翼片式空气流量传感器（丰田PREVIA旅

行车）、卡门涡游式空气流量传感器（丰田凌志LS400轿车）、热线式空气流量传感器（日产

千里马车用VG30E发动机和国产天津三峰客车TJ6481AQ4装用的沃尔沃B230F发动机）和

热膜式空气流量传感器四种型式。前两者为体积流量型，后两者为质量流量型。目前主要采

用热线式空气流量传感器和热膜式空气流量传感器两种。

进气压力传感器可以根据发动机的负荷状态测出进气歧管内的绝对压力，并转换成电信号和

转速信号一起送入计算机，作为决定喷油器基本喷油量的依据。国产奥迪100型轿车（V6

发动机）、桑塔纳2000型轿车、北京切诺基（25L发动机）、丰田皇冠3．0轿车等均采用这

种压力传感器。目前广泛采用的是半导体压敏电阻式进气压力传感器。

( k# c0 R- G1 t7 Y 节气门位置传感器安装在节气门上，用来检测节气门的开度。它通过杠

杆机构与节气门联动，进而反映发动机的不同工况。此传感器可把发动机的不同工况检测后

输入电控单元（ECU），从而控制不同的喷油量。它有三种型式：开关触点式节气门位置传

感器（桑塔纳2000型轿车和天津三峰客车）、线性可变电阻式节气门位置传感器（北京切诺

基）、综合型节气门位置传感器（国产奥迪100型V6发动机）。9 b+ u; K0 A* 8 O& P' L1 p$ K4

J

也称曲轴转角传感器，是计算机控制的点火系统中最重要的传感器，其作用是检测上止

点信号、曲轴转角信号和发动机转速信号，并将其输入计算机，从而使计算机能按气缸的点

火顺序发出最佳点火时刻指令。曲轴位置传感器有三种型式：电磁脉冲式曲轴位置传感器、

霍尔效应式曲轴位置传感器（桑塔纳2000型轿车和北京切诺基）、光电效应式曲轴位置传感

器。曲轴位置传感器型式不同，其控制方式和控制精度也不同。曲轴位置传感器一般安装于

曲轴皮带轮或链轮侧面，有的安装于凸轮轴前端，也有的安装于分电器（桑塔纳2000型轿

车）。: O) O4 W; P/ L

爆震传感器安装在发动机的缸体上，随时监测发动机的爆震情况。目前采用的有共振型

和非共振型两大类。

' `" ]' g& I1 d( y' _[编辑本段]【基本特性】

( F3 F& w( Q2 Z6 o0 @. [2 j7 n, T# ^4 E1 q; t) U

一、传感器特性 ( C" I/ z7 Z. r; V: t6 D4 l/ C

传感器是指能感受规定的物理量，并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。简

单地说，传感器是把非电量转换成电量的装置。

0 G; z: D0 ~. J 传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。

! B/ P7 N+ z- K" i8 p* l 1)、敏感元件是指能直接感受（或响应）被测量的部分，即将被测

量通过传感器的敏感元件转换成与被测量有确定关系的非电量或其它量。 # x8 B9 G& f5 f#

`& @. n, v

2）、转换元件则将上述非电量转换成电参量。 8 e8 r" A. z3 W5 a$ l( L/ V

3）、测量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处理转换成电压、电流或频率等可

测电量，以便进行显示、记录、控制和处理的部分。

z0 F* l0 I/ f" X m8 c 传感器的静态特性参数指标 ( r) n+ i! k3 G; l* W; S; f0 L

1．灵敏度

8 m- N3 Y6 X4 A% f 灵敏度是指稳态时传感器输出量ｙ和输入量ｘ之比，或输出量ｙ的增

量和输入量ｘ的增量之比，用ｋ表示为

9 g8 X* J2 l3 ?9 K9 i ｋ＝ｄY／ｄX & t8 w0 d+ ?* l2 s" Z2 H

2．分辨力

$ u. O) m2 {5 w6 T5 r8 O 传感器在规定的测量范围内能够检测出的被测量的最小变化量

称为分辨力。

$ N3 L: ^. y$ J. o2 U 3．测量范围和量程 3 j7 x" c" y6 q# I5 K

在允许误差限内，被测量值的下限到上限之间的范围称为测量范围。 - f; m9 o6 }- C* R4

g: U6 d

4．线性度（非线性误差） 5 t e/ v, A& w4 e# u( ?2 K4 f5 T

在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差与满量程输出值的百分比称为

线性度或非线性误差。 5 n4 J/ f) @) Q4 h

5．迟滞

3 |* [; e( Z6 }, K% Q 迟滞是指在相同的工作条件下，传感器的正行程特性与反行程特性的

不一致程度。

. L( [9 e% e, c 6．重复性

9 ?2 @2 M8 R# ?" X 重复性是指在同一工作条件下，输入量按同一方向在全测量范围内连

续变化多次所得特性曲线的不一致性。 6 k8 W* h- S3 l- f% n' |

7．零漂和温漂 % [! a( D k- S

传感器在无输入或输入为另一值时，每隔一定时间，其输入值偏离原示值的最大偏差与

满量程的百分比为零漂。而温度每升高1℃，传感器输出值的最大偏差与满量程的百分比，

称为温漂。

) O& m0 P$ ?5 K, C0 o! Z i* [ 二、发动机常用传感器工作机理

* C. E% X! Y6 ?$ y 一）磁电效应 3 S% i# D- w w

根据法拉第电磁感应定律，N匝线圈在磁场中运动，切割磁力线（或线圈所在磁场的磁

通变化）时，线圈中所产生的感应电动势的大小取决于穿过线圈的磁通的变化率，

9 k% V, T! - x0 ?# W1 U% 直线移动式磁电传感器

7 K4 |0 M0 H' P5 @4 t) h' ^ 直线移动式磁电传感器由永久磁铁、线圈和传感器壳体等组

成 ) N. Z* H( E3 V, y1 o7 A# ]

当壳体随被测振动体一起振动且在振动频率远大于传感器的固有频率时，由于弹簧较软，

运动件质量相对较大，运动件来不及随振动体一起振动（静止不动）。此时，磁铁与线圈之

间的相对运动速度接近振动体的振动速度。

! ^' Z% V* E8 i) 4 k1 w 转动式磁电传感器

6 c+ K7 w. {4 m, f# U7 z 软铁、线圈和永久磁铁固定不动。由导磁材料制成的测量齿轮安

装在被测旋转体上，每转过一个齿，测量齿轮与软铁之间构成的磁路磁阻变化一次，磁通也

变化一次。线圈中感应电动势的变化频率（脉冲数）等于测量齿轮上的齿数和转速的乘积。

- x- a% a# m# ? d# n# L" ]! v 二）霍耳式传感器

. M& q4 u+ E: R 1．霍耳效应 - 1 n0 H9 A% g3 W3 e" A0 ^

半导体或金属薄片置于磁场中，当有电流（与磁场垂直的薄片平面方向）流过时，在垂

直于磁场和电流的方向上产生电动势，这种现象称为霍耳效应。 , i8 U' o/ a4 O3 l' X! X" e

2．霍耳元件 1 [* E/ ?) A+ g% o1 x

目前常用的霍耳材料锗（Ge）、硅（Si）、锑化铟（InSb）、砷化铟（InAs）等 。N型锗

容易加工制造，霍耳系数、温度性能、线性度较好；P型硅的线性度最好，霍耳系数、温度

性能同N型锗，但电子迁移率较低，带负载能力较差，通常不作单个霍耳元件。 8 K, Q7 Z-

C0 c; w, W

三）压电式传感器

" P! q3 w7 w3 X7 y' ? 1．压电效应 & L0 A9 N* p$ t: r( w

对某些电介质沿着一定方向加力而使其变形时，在一定表面上产生电荷，当外力撤除后，

又恢复到不带电状态，这种现象称为正压电效应。在电介质的极化方向施加电场，电介质会

在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外电场去除后，变形或应力随之消失，此现象称

为逆压电效应。 3 R% i2 E7 V2 V- v+ C+ Z; R

2．压电元件

* D7 N. }) n+ u0 I: i! n 压电式传感器是物性型的、发电式传感器。常用的压电材料有石英

晶体（SiO2）和人工合成的压电陶瓷。

3 U5 Q6 g, h2 a, m0 V 压电陶瓷的压电常数是石英晶体的几倍，灵敏度较高。 # k: t) C) s2

E! D8 Q! d8 {

四）光电式传感器

4 c; I- e: P3 J- Q( | 1．光电效应 , |5 y5 M% v7 Y; ]

当光线照射物体时，可看作一串具有能量E的光子轰击物体，如果光子的能量足够大，

物质内部电子吸收光子能量后，摆脱内部力的约束，发生相应电效应的物理现象，称为光电

效应。 ( f6 _9 D& h8 V" h: c3 Y

1）在光线作用下，电子逸出物体表面的现象，称为外光电效应，如光电管、光电倍增

管等。

1 Y1 i; S% ?' r4 P3 w8 x3 l( v 2）在光线作用下，物体的电阻率改变的现象，称为内光电效

应，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等。 ( d0 n r1 F- D

3）在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象，称为光生伏特现象，如光电池（属

于对感光面入射光点位置敏感的器件）等。 0 H; P' Q" t: n1 a( w

2．光敏电阻

9 Z/ d% D! F, H! ]* x6 f 光敏电阻受到光线照射时，电子迁移，产生电子—空穴对，使电阻

率变小。光照越强，阻值越低。入射光线消失，电子—空穴对恢复，电阻值逐渐恢复原值。

/ `9 R( Y5 s! f" x) X$ l 3．光敏管

3 D' d$ L. _4 S1 ~9 ?; p 光敏管（光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等）属于半导体

器件。

7 V" c6 K) Z/ i1 q& Q- G: ?/ C+ l7 o 4．电致发光

3 y- ?* x" C) N% D8 A: Z 固体发光材料在电场激发下产生的发光现象称为电致发光。电致

发光是将电能直接转换成光能的过程。发光二极管(LED)是以特殊材料掺杂制成的半导体电

致发光器件。当其PN结正向偏置时，由于电子—空穴复合时产生过剩能量，该能量以光子

形式放出而发光。

$ m S3 v- V8 R7 H- }3 M) Q 五）热电式传感器

2 Q# U) z* q$ f8 {' I/ j 1．热电效应

9 |/ y& Z. Y4 L' n0 K0 x 将两种不同性质的金属导体A、B接成一个闭合回路，如果两接合

点温度不相等（T0≠T），则在两导体间产生电动势，并且回路中有一定大小的电流存在，此

现象称为热电效应。 ) V8 |2 S4 u# k3 E- ~

2．热电阻传感器 " p1 y7 {1 ~% L4 c! A

热电阻材料通常为纯金属，广泛使用的是铂、铜、镍、铁等

8 ?; E1 I0 ^& l: L9 F" }* t" W$ X 3．热敏电阻传感器

3 I5 v) l: q" v; p6 p. @5 ~! L7 Z 热敏电阻用半导体制成，与金属热电阻相比有以下特点： &

x. J# T# W/ v! {

1）电阻温度系数大，灵敏度高； : X w7 [& |! l/ ' R

2）结构简单，体积小，易于点测量；

3 X6 r! K+ M3 W4 J, a 3）电阻率高，且适合动态测量；

0 d* [( g, Y4 v1 J" B( w0 S7 G3 v 4）阻值与温度变化的关系是非线性的； ) Z' ?, Y$ r' o+ l

5）稳定性较差。- Z( t, L5 d8 G2 N5 X2 d3 g

[编辑本段]【发展历史】% Q6 {0 o9 n1 T9 r3 l

/ a) v% o. A# `& B

在20世纪60年代，汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器，它们与仪

表或指示灯连接。 ( w! o) M, Q+ b

进入70年代后，为了治理排放，又增加了一些传感器来帮助控制汽车的动力系统，因

为同期出现的催化转换器、电子点火和燃油喷射装置需要这些传感器来维持一定的空燃比以

控制排放。80年代，防抱死制动装置和气囊提高了汽车安全性。 . r& D& m: a B& c! i

今天，传感器有用来测定各种流体温度和压力(如进气温度、气道压力、冷却水温和燃

油喷射压力等)的传感器；有用来确定各部分速度和位置的传感器(如车速、节气门开度、凸

轮轴、曲轴、变速器的角度和速度、排气再循环阀(EGR)的位置等)；还有用于测量发动机负

荷、爆震、断火及废气中含氧量的传感器；确定座椅位置的传感器；在防抱死制动系统和悬

架控制装置中测定车轮转速、路面高差和轮胎气压的传感器；保护前排乘员的气囊，不仅需

要较多的碰撞传感器和加速度传感器。面对制造商提供的侧量、顶置式气囊以及更精巧的侧

置头部气囊，还要增加传感器。随着研究人员用防撞传感器(测距雷达或其他测距传感器)来

判断和控制汽车的侧向加速度、每个车轮的瞬时速度及所需的转矩，使制动系统成为汽车稳

定性控制系统的一个组成部分。

% n1 y; R8 v+ W" D8 g 老式的油压传感器和水温传感器是彼此独立的，由于有着明确的最

大值或最小值的限定，其中一些传感器的实际作用就相当于开关。随着传感器向电子化和数

字化方向发展，它们的输出值将得到更多的相关利用。

( f$ F* T4 `1 V) [[编辑本段]【市场状况】! Z3 ^* [1 _8 X4 z

% j! d& a* B8 B4 b2 M 传感器在汽车上的应用不断扩大，它们在汽车电子稳定性控制系统

（包括轮速传感器、陀螺仪以及刹车处理器）、车道偏离警告系统和盲点探测系统（包括雷

达、红外线或者光学传感器）各个方面都得到了使用。5 L- A# I0 M4 M) u! l

2005年，美国ABI研究公司公布了一份专门针对传感器市场的研究报告。这份名为《汽

车传感器：加速计、陀螺仪、霍耳效应、光学、压力、雷达以及超音速传感器》的报告，对

2012年前主要传感器的地区性使用前景作了预测。报告讨论了使用传感技术的许多先进安

全系统，并提供了主要40家生产厂家的详细资料，以及100多家生产厂家名录。这家调查

公司的一位资深分析师认为，是主动式安全系统推动了传感器被越来越多地使用。在汽车业，

安全系统成为传感器的最大市场。

/ x- L' B* y4 ~5 v- u- A; n, R1 S$ r1 @5 f 根据“全球信息公司”的调查报告，全球轻型汽车

传感器OEM市场年均增长率7.4%，到2010年将达到140亿美元的规模，其增长幅度远远

超出汽车本身的年均增长率。在发达国家，随着汽车电子系统日益完善，电子传感新技术快

速发展，但已经成熟的传感器产品的增长将趋缓甚至可能下降；在发展中国家，基本的汽车

传感器主要用于汽车发动机、安全、防盗、排放控制系统，增长量十分可观。用于发展中国

家汽车幕敬衅鞑分饕ü齇EM生产，以减少成本。汽车传感器供应商面临严峻挑战：

一方面要扩大产能产量，另一方面要不断减低成本，这种发展趋势未来将不可能改变。0 Q%

J, v! C; D

汽车发动和驱动系统仍是传感器的最大和最成熟的市场，然而与其它应用相比，增速将

放缓；随着全球燃油价格的提高，“改进燃烧效率”将是汽车传感器的新的应用“亮点”领

域；在汽车安全和防盗系统中的应用将是最快的增长的市场；尾气排放控制系统市场的发展

则十分稳定，前景良好。按区域划分的几大应用市场是，在美国，主要用于胎压检测；在欧

洲，用于汽车行人警告系统；在新兴产业国家，主要用于安全气囊和自动安全带系统。以每

辆车来衡量，氧传感器用量最多，技术上不断进步。

& {6 L* _3 }; [[编辑本段]【应用现状】

5 X$ Y1 x, I3 w, t Q t8 s4 U( [1 [/ L3 l1 H/ T

传感器在发动机上的应用. R1 o2 r, [3 P% @3 h" f' U

发动机控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心，种类很多，包括温度传感器、压力

传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向

发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，供ECU对发动机工作状况进行

精确控制，以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。

, W" P6 L0 R3 Z. c5 W7 f- d; K 由于发动机工作在高温(发动机表面温度可达150℃、排气歧

管可达650℃)、振动(加速度30g)、冲击(加速度50g)、潮湿(100％RH，-40℃-120℃)以及蒸

汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中，因此发动机控制系统用传感器耐恶劣环境的技术

指标要比一般工业用传感器高1-2个数量级，其中最关键的是测量精度和可靠性。否则，由

传感器带来的测量误差将最终导致发动机控制系统难以正常工作或产生故障。

) v* i' A. X& N7 j) j/ ]7 d 1.温度传感器 / |7 U' F0 S9 D

温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化

温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传

感器各有特点，其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性差；

热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低；热偶电阻式温

度传感器的精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。

$ q! n8 P' X! q- |7 y) ?: ]" C 已实用化的产品有热敏电阻式温度传感器(通用型-50℃~130℃，

精度1.5％，响应时间10ms；高温型600℃~1000℃，精度5％，响应时间10ms)、铁氧体式

温度传感器(ON/OFF型，-40℃~120℃，精度2.0％)、金属或半导体膜空气温度传感器(-40℃

~150℃，精度2.0％、5％，响应时间20ms)等。 3 k1 E2 C7 x2 x% q a

2.压力传感器 h c5 Q# x" M4 t0 ?+ R

压力传感器主要用于检测气缸负压、大气压、涡轮发动机的升压比、气缸内压、油压等。

吸气负压式传感器主要用于吸气压、负压、油压检测。汽车用压力传感器应用较多的有电容

式、压阻式、差动变压器式（LVDT）、表面弹性波式（SAW）。

v3 E+ y# A7 N8 ~# Z* u" } 电容式压力传感器主要用于检测负压、液压、气压，测量范

围20~100kPa，具有输入能量高，动态响应特性好、环境适应性好等特点；压阻式压力传感

器受温度影响较大，需要另设温度补偿电路，但适应于大量生产；LVDT式压力传感器有较

大的输出，易于数字输出，但抗干扰性差；SAW式压力传感器具有体积小、质量轻、功耗

低、可靠性高、灵敏度高、分辨率高、数字输出等特点，用于汽车吸气阀压力检测，能在高

温下稳定地工作，是一种较为理想的传感器。

% Y2 L. B/ ^. l 3.流量传感器 ' h/ Y. f( }' B4 b

流量传感器主要用于发动机空气流量和燃料流量的测量。空气流量的测量用于发动机控

制系统确定燃烧条件、控制空燃比、起动、点火等。空气流量传感器有旋转翼片式（叶片式）、

卡门涡旋式、热线式、热膜式等四种类型。旋转翼片式（叶片式）空气流量计结构简单，测

量精度较低，测得的空气流量需要进行温度补偿；卡门涡旋式空气流量计无可动部件，反映

灵敏，精度较高，也需要进行温度补偿；热线式空气流量计测量精度高，无需温度补偿，但

易受气体脉动的影响，易断丝；热膜式空气流量计和热线式空气流量计测量原理一样，但体

积少，适合大批量生产，成本低。空气流量传感器的主要技术指标为：工作范围0.11~103

立方米/min，工作温度-40℃~120℃，精度≤1％。

& }# f6 ?2 U+ y' F n. N" g h 燃料流量传感器用于检测燃料流量，主要有水轮式和循环

球式，其动态范围0~60kg/h，工作温度-40℃~120℃，精度 1％，响应时间＜10ms。 - ^" ^8

|- b% A4 F

4.位置和转速传感器 $ L0 I2 x. m0 J6 X! m d6 l+ o

位置和转速传感器主要用于检测曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速等。目前

汽车使用的位置和转速传感器主要有交流发电机式、磁阻式、霍尔效应式、簧片开关式、光

学式、半导体磁性晶体管式等，其测量范围0 ~360 ，精度 0．5 以下，测弯曲角达 0．1 。

8 I5 _# n. ?( [7 l. W, " Y+ { 车速传感器种类繁多，有敏感车轮旋转的、也有敏感动力传动

轴转动的，还有敏感差速从动轴转动的。当车速高于100km/h时，一般测量方法误差较大，

需采用非接触式光电速度传感器，测速范围0．5~250km/h，重复精度0．1％，距离测量误

差优于0．3％。 # E+ G" }2 o+ q4 Q, _$ r' t

5.气体浓度传感器 * c& O2 `8 L* [

气体浓度传感器主要用于检测车体内气体和废气排放。其中，最主要的是氧传感器，实

用化的有氧化锆传感器(使用温度-40℃~900℃，精度1％)、氧化锆浓差电池型气体传感器(使

用温度300℃~800℃)、固体电解质式氧化锆气体传感器(使用温度0℃~400℃，精度0．5％)，

另外还有二氧化钛氧传感器。和氧化锆传感器相比，二氧化钛氧传感器具有结构简单、轻巧、

便宜，且抗铅污染能力强的特点。

- [( z* W! E9 h" w/ b c' S 6.爆震传感器

& M- Q8 B) w5 U9 _) K$ U: Z 爆震传感器用于检测发动机的振动，通过调整点火提前角控

制和避免发动机发生爆震。可以通过检测气缸压力、发动机机体振动和燃烧噪声等三种方法

来检测爆震。爆震传感器有磁致伸缩式和压电式。磁致伸缩式爆震传感器的使用温度为-40℃

~125℃，频率范围为5~10kHz；压电式爆震传感器在中心频率5.417kHz处，其灵敏度可达

200mV/g，在振幅为0.1g~10g范围内具有良好线性度。" F3 @$ w9 F1 ^! A- q. W, I1 I

7.24GHz雷达传感器

3 } f0 u2 C& {8 k+ _9 P 24GHz雷达传感器用于汽车防撞安装系统，通过发射雷达波来判

断前方出现的物体大小，距离和移动速度，进而通过显示器或与汽车制动系统进行配合，避

免汽车与前方物体相撞。传感器发射频率在24.125GHz左右，可以调节的频率范围在50KHz

左右。精度在国外精度可以达到毫米级别。# O/ w/ v1 {& ^6 h/ a& S" M( B

传感器在车身上的应用5 K: K9 s% d9 _* U

车身控制用传感器主要用于提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等。由于其工作条件不

象发动机和底盘那么恶劣，一般工业用传感器稍加改进就可以应用。主要有用于自动空调系

统的温度传感器、湿度传感器、风量传感器、日照传感器等；用于安全气囊系统中的加速度

传感器；用于门锁控制中的车速传感器；用于亮度自动控制中的光传感器；用于倒车控制中

的超声波传感器或激光传感器；用于保持车距的距离传感器；用于消除驾驶员盲区的图象传

感器等。

6 y& e J" m6 i- X. V4 N 导航系统用传感器主要有：确定汽车行驶方向的罗盘传感器、陀

螺仪和车速传感器、方向盘转角传感器等。 % k6 x7 w0 C8 |# W; g" I7 X

在车身上应用的各种传感器：有防撞加速度传感器、超声近距离目标传感器和红外热成

像传感器，毫米波雷达和环境气体电化学传感器。新型的传感器有超声阵列反向传感器、侧

面路面偏距报警和红外热成像夜视传感器。 , m# 4 O( ]! S$ a' O5 y1 h5 O

传感器在底盘上的应用

' n/ B. c4 w1 M& D 底盘控制用传感器是指用于变速器控制系统的车速传感器、加速踏板

位置传感器、加速度传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传

感器等；悬架控制系统应用的传感器有车速传感器、节气门位置传感器、加速度传感器、车

身高度传感器、方向盘转角传感器等；动力转向系统应用的传感器主要有车速传感器、发动

机转速传感器、转矩传感器、油压传感器等。 7 z$ M' [6 k+ e( k' S

底盘应用的主要类型传感器，即旋转位移和压力传感器。惯性加速度传感器和角速率传

感器取代了温度传感器而成为在车底盘上应用的4种主要传感器。表3种列出了27种传感

器。其中4种是压力传感器，3种旋转位移传感器，5种加速度传感器和3种角速率传感器。

27种传感器其中的15种是属于这种类型传感器。目前低盘应用的新型传感器有侧路面角速

率传感器、车轮角位置传感器和悬架位移位置传感器。! n# U/ t% T. n

传感器在控制系统中的应用状况' _9 n7 k/ p$ ]7 D, F4 t# d

发动机控制系统用传感器主要有温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传

感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向发动机的电子控制单元（ECU）提供

发动机的工作状况信息，以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。

! q* ]/ K+ j: E& f" ^ 由于发动机工作在高温(发动机表面温度可达150℃、排气歧管可达

650℃)、振动(加速度30g)、冲击(加速度50g)、潮湿(100%RH，-40℃-120℃)以及盐雾、腐蚀

和油泥等污染的恶劣环境中，发动机控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业

用传感器高1-2个数量级，其中最关键的是测量精度和可靠性。 ! _/ g7 g' g( Z( e: N. E

汽车控制系统应用的主要传感器类型，即旋转位移传感器、压力传感器和温度传感器。

在北美，这三种传感器的销售数量分别占第一、第二和第四位。在表2中共列出了40种不

同的汽车传感器。其中有8种压力传感器，四种温度传感器和四中旋转位移传感器。近年来

研制的新型传感器是气缸压力传感器，踏板加速计位置传感器和油质量传感器。

! n4 Q& Q1 [9 Y4 . t 导航系统用传感器

2 S1 V. J' Q# H) J& k7 ^, O7 u 随着基于GPS/GIS（全球定位系统和地理信息系统）的导航

系统在汽车上的应用，导航用传感器这几年得到迅速发展。导航系统用传感器主要有：确定

汽车行驶方向的罗盘传感器、陀螺仪和车速传感器、方向盘转角传感器等。

# K6 s$ x A0 D0 s4 b" ~3 c o7 h. L8 [ 自动变速器系统传感器

5 E) f+ N# ?0 s) K/ T 自动变速器系统用传感器主要有：车速传感器、加速踏板位置传感器、

加速度传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传感器等。制动

防抱死系统用传感器主要有：轮速传感器、车速传感器；悬架系统用传感器主要有：车速传

感器、节气门位置传感器、加速度传感器、车身高度传感器、方向盘转角传感器等；动力转

向系统用传感器主要有：车速传感器、发动机转速传感器、转矩传感器、油压传感器等。4 x2

g8 o p2 _- e

[编辑本段]【国内发展】0 S( j' o, d B' O6 z( a( k7 |

8 y# Z, f$ O- r

汽车传感器是汽车电子技术领域研究的核心内容之一，本文简单介绍了国内汽车传感器

的应用发展情况，主要介绍了汽车上几种主要的传感器,并对发展趋势进行了展望。 5 C;

X$ D1 t7 P; g: L

一、汽车传感器市场规模大 ' T4 k. [/ Z5 i

市场研究数据显示，2002年全球汽车传感器的市场规模为70.1亿美元，预计2005年

将达到85.2亿美元，年平均增长率为6.7%；全球2002年汽车传感器的市场需求量为10.38

亿只，预计2005年将达到12.83亿只，年平均增长率为7.3%。我国的汽车工业发展加快。

估计2010年将达600万辆的生产能力，若每辆车用10只传感器，将需6000万套传感器及

其配套变送器和仪表。

3 z* y( G% A, ?1 R( g! L6 H 我国现有汽车2000万辆，并且每年以5%以上的速度递增，但

是目前“电喷”汽车还只占10%左右，国家规定停止“化油器”汽车的生产，新出厂的汽车

要求全部安装“电喷”系统。上海联合汽车电子现在年产120万套“电喷”系统传感器，约

4000～6000元/套，其中，汽车传感器占60%以上的产值。国内电喷系统应用传感器占系统

的70%以上，ABS传感器的成本为50元左右，国内产量为100万套，产值为5000万元；安

全气囊的传感器占系统成本的70%以上，安全气囊的传感器售价为2000元左右，需求量为

100万套/年，则传感器的产值可达20亿元。 ; l% @- d% K% ^1 g; z7 Y, N

二、汽车传感器举足轻重

1 b- d* S% l/ I3 w4 V' e 汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系

统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。汽车传感器对温度、压力、位

置、转速、加速度和振动等各种信息进行实时、准确的测量和控制。衡量现代高级轿车控制

系统水平的关键就在于其传感器的数量和水平。当前，一辆国内普通家用轿车上大约安装了

近百个传感器，而豪华轿车上的传感器数量多达200只。 , |* o% L5 l- o$ [

近年来从半导体集成电路技术发展而来的微电子机械系统（MEMS）技术日渐成熟，利

用这一技术可以制作各种能敏感和检测力学量、磁学量、热学量、化学量和生物量的微型传

感器，这些传感器的体积和能耗小，可实现许多全新的功能，便于大批量和高精度生产，单

件成本低，易构成大规模和多功能阵列，非常适合在汽车上应用。

3 e5 a0 r! Y* m( i: H+ I8 R 微型传感器的大规模应用将不仅限于发动机燃烧控制和安全气

囊，在未来5～7年内，包括发动机运行管理、废气与空气质量控制、ABS、车辆动力的控

制、自适应导航、车辆行驶安 全系统在内的应用，将为MEMS技术提供广阔的市场。

! n% s; z1 v: b3 J, ~: W. [ 三、国内汽车传感器生产水平低

; [& }, f. ?: M V. O; n 自20世纪80年代以来，国内汽车仪表行业引进国外的先进技术及

与之相配套的传感器生产技术，基本满足了国内小批量、低水平车型的配套需求。由于起步

较晚，还没有形成系列化、配套化，尚未形成独立的产业，仍然依附于汽车仪表企业。

: g: e5 Q- ~0 e+ Z8 a0 ?. ` 众多轿车、轻型车及部分载货车中采用新的电子产品，需要大批

量、高水平的汽车传感器，但国内现有最高水平的汽车传感器产品比国外同类产品落后10

多年，每年要进口50万套以上的高性能汽车传感器。 4 b8 I$ y5 O. z

许多传感器厂家为了增强产品的竞争力，采用与国外同行业进行合资经营的方式，消化

吸收国外先进的传感器技术，使产品升级换代，从而逐步发展壮大，有的已成为几大“电喷”

系统厂家的下游供应商。但绝大多数企业还只是配套生产其它车用传感器，处于利润少、产

品单一、产品质量和技术水平低下的状况。 8 N7 k4 w" _! G/ h, ` C& ~

伴随着国内汽车产量的迅速增长，今后几年国内汽车工业对传感器及其配套变速器和仪

表的需求亦将大大增加，实现汽车传感器国产化势在必行。为适应这一形势，应重点开发新

型压力、温度、流量、位移等传感器，尽快为汽车工业解决电喷系统、空调排污系统和自动

驾驶系统所需的传感器是十分迫切的任务。汽车传感器对整车厂而言，是二级配套产品，必

须以系统形式进入整车厂配套。一级系统配套商的实力关系到主机厂的品牌，所以必须建立

系统平台，以系统带动传感器的发展。

& `# O( P5 r+ J6 g4 ]( y7 j M- m3 o[编辑本段]【发展趋势】 o& n" ) D$ H7 u, z0 O# K

9 i% _& ?& [" V% {

未来的汽车传感器技术的发展趋势是微型化、多功能化、集成化和智能化。 ' t4 L* m) u)

A4 K4 ^, r

20世纪末期，设计技术、材料技术，特别是Mems (微电子机械系统)技术的发展使微型

传感器提高到了一个新的水平，利用微电子机械加工技术将微米级的敏感元件、信号处理器、

数据处理装置封装在同一芯片上，它具有体积小、价格便宜、可靠性高等特点，并且可以明

显提高系统测试精度。目前采用Mems技术可以制作检测力学量、磁学量、热学量、化学量

和生物量的微型传感器。由于Mems微型传感器在降低汽车电子系统成本及提高其性能方面

的优势，它们已开始逐步取代基于传统机电技术的传感器。Mems传感器将成为世界汽车电

子的重要构成部分。

, h2 p. E' a6 J& K3 A% t 汽车传感器和电子系统向着采用Mems传感器的方向发展。Philips

Electronics公司和Continental Treves公司10年销售1亿只用于汽车ABS系统的传感器芯片,

生产上达到了一个新的里程碑。 两个公司共同开发有源磁场传感器的前瞻性技术,产品应用

在汽车厂家生产的最新的轿车上。Continental Teves公司用这种磁阻式转速传感器制作了轮

速传感器, 用于ABS系统,防滑系统等。 ) @. s# {& _8 ~/ s& D' q- v" d

Mems传感器成本低、可靠性好、尺寸小，可以集成在新的系统中,工作时间达到几百万

个小时。Mems器件最早的是绝压传感器（Map）和气囊加速度传感器。目前，正在研发和

小批量生产的MEMS/MST产品有：轮速旋转传感器, 胎压传感器, 制冷压力传感器, 发动机

油压传感器, 刹车压力传感器和偏离速率传感器等等。 在今后的5-7年Mems器件将大量

应用到汽车系统中。 8 G( D1 T! D W, r3 g8 L9 `6 S

随着微电子技术的发展和电子控制系统在汽车上的应用迅速增加，汽车传感器市场需求

将保持高速增长，以Mems技术为基础的微型化、多功能化、集成化和智能化的传感器将逐

步取代传统的传感器，成为汽车传感器的主流。 , X$ C$ A1 w) H8 z% a: i

21世纪初期（2010前后），敏感元件与传感器发展的总趋势是小型化、集成化、多功能

化、智能化、系统化。传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，并加速新一

代传感器的开发和产业化。

3 I6 k9 K5 A- D" ~1 n 微机械加工技术（MEMT）和微米/纳米技术将得到高速发展，将成

为21世纪传感器领域中带有革命变化的高新技术。采用MEMT制作的MEMS产品（微传感

器和微系统），具有划时代的微小体积、低成本、高可靠等独特的优点，预计由微传感器、

微执行器以及信号和数据处理装置总装集成的微系统将进入商业市场。

# } u) a- ~ ]* G5 U9 V 随着新型敏感材料的加速开发，微电子、光电子、生物化学、信

息处理等各学科、各种新技术的互相渗透和综合利用，可望研制出一批新颖、先进的传感器。

如：新一代光纤传感器、超导传感器、焦平面阵列红列探测器、生物传感器、诊断传感器、

智能传感器、基因传感器以及模糊传感器等。 4 w# I$ U! T( ]2 K- W

硅传感器的研究、生产和应用将成为主流，半导体工业将更加有力地带动传感器的设计

手日工艺制造技术；而微处理器和计算机将进一步带动新一代智能传感器和网络传感器的数

据管理和采集。

# E1 a1 e5 Q, N3 x. B! T# Y 敏感元件与传感器的更新换代周期将越来越短，其应用领域将

得到拓展，二次传感器和传感器系统的应用将大幅度增长，廉价传感器的比例将增大，必将

促进世界传感器市场的迅速发展。 2 }& w# U0 d9 q2 m6 y

高科技在传感技术中的应用比例更加增大。传感技术涉及多学科的交叉，它的设计需要

多学科综合理论分析，常规方法已难于满足，CAD技术将得到广泛应用。如：国外在90年

代初就研究出了用于硅压力传感器设计的MEMS CAD软件，大型有限元分析软件ANSYS，包

含了力、热、声、流体、电、磁等分析模块，在MEMS器件的设计和模拟方面取得了成功。

5 n$ E3 H; q$ v 传感器产业将进一步向着生产规模化、专业化和自动化方向发展。工业化

大生产的平面工艺技术将是促进传感器价格大幅度降低的主要动力。而传感器制造的后工序

一一封装工艺和测试标定（两者的费用约占产品总成本的50%以上）的自动化，将成为关键

生产工艺予以突破。 % U- G( y. O7 W0 t

传感器产业的企业结构仍将呈现“大、中、小并举”“集团化、专业化生产共存”的格

局，集团化的大公司（含跨国集团公司〉将越来越显示出它的垄断作用，而专业化生产的中、

小企业因其能适应市场小批量产品的需求，仍有其生存、发展的空间和机遇。

本文来自: 中国汽车工程师之家( ) 详细出处：

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