畢業(yè)論文---淺述智能傳感器與現(xiàn)代汽車電子

1、<p>　　畢業(yè)設計(論文)開題報告</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要 ………………………………………………………………………………1</p><p>　　引言 ………………………………………………………………………………2</p><p>　　1．汽車電子操控和安全系統(tǒng)…

2、……………………………………………………3</p><p>　　2．汽車發(fā)展對汽車電子的一些基求………………………………………………4</p><p>　　3．智能傳感器概述…………………………………………………………………4</p><p>　　3.1智能傳感器定義 ……………………………………………………………4</p><p>　　3.

3、2智能傳感器結(jié)構(gòu)……………………………………………………………5</p><p>　　4．新型智能傳感器系統(tǒng)介紹………………………………………………………10</p><p>　　4.1酒精檢測MEMS系統(tǒng)………………………………………………………10</p><p>　　4.2自動雨刷系統(tǒng)……………………………………………………………10</p>&

4、lt;p>　　4.3電子式自動照明系統(tǒng)……………………………………………………10</p><p>　　4.4胎壓監(jiān)測系統(tǒng)……………………………………………………………10</p><p>　　4.5安全氣囊觸發(fā)系統(tǒng)………………………………………………………10</p><p>　　5.智能傳感器技術要求……………………………………………………………11<

5、;/p><p>　　6.汽車ESP用傳感器技術…………………………………………………………12</p><p>　　6.1汽車ESP介紹……………………………………………………………12</p><p>　　6.2汽車ESP常用的傳感器…………………………………………………12</p><p>　　結(jié)論 ………………………………………………………

6、…………………………13</p><p>　　致謝 …………………………………………………………………………………13</p><p>　　參考文獻 ……………………………………………………………………………14</p><p>　　附錄一 英漢對照……………………………………………………………………15</p><p>　　淺述智能傳感器與

7、現(xiàn)代汽車電子</p><p>　　摘要：電子信息技術已經(jīng)成為新一代汽車發(fā)展方向的主導因素，汽車動力性能，操控性能，安全性能和舒適性能等各個方面的改進和提高，都將依賴于機械系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)和電子產(chǎn)品。信息技術間的完美結(jié)合，電子技術的發(fā)展已使汽車產(chǎn)品的概念發(fā)生了深刻的變化。目前除了一些車內(nèi)音響，視頻裝備，車用通信，導航系統(tǒng)以及車載辦公系統(tǒng)，網(wǎng)絡系統(tǒng)等車內(nèi)電子設備的本質(zhì)改變較少外，現(xiàn)代汽車電子從所應用的電子元器件到車內(nèi)電子系

8、統(tǒng)的架構(gòu)均已進入一個有本質(zhì)性提高的新階段，其中最有代表性的核心器件就是智能傳感器?，F(xiàn)代汽車電子從所應用的電子元器件到車內(nèi)電子系統(tǒng)的架構(gòu)均已進入了一個有本質(zhì)性提高的新階段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能傳感器。智能傳感器也必然成為當代汽車先進系統(tǒng)的“神經(jīng)末梢”，為中央處理器提供必需感知信息，如外部環(huán)境各種物理信號和參數(shù)等?？梢哉f，沒有各式各樣傳感器就實現(xiàn)不了機械設備智能化。有新汽車應用系統(tǒng)出現(xiàn)，都將催生新汽車傳感器與之配套。<

9、/p><p>　　關鍵詞：汽車電子，智能傳感器 </p><p>　　Abstract：Hyundai Electronics from the application of electronic components to the vehicle electronic system architecture has been the essence into a new phase of e

10、nhance. One of the most representative one of the core of intelligent sensor devices. Smart sensors are bound to become an advanced automotive systems, "nerve endings", in order to provide the necessary CPU-awa

11、re information, such as the external environment for a variety of physical signals and parameters. It can be said that not all </p><p>　　Key words: Automotive electronics, intelligent sensors</p><

12、p><b>　　引言</b></p><p>　　電子信息技術已經(jīng)成為新一代汽車發(fā)展方向的主導因素，汽車動力性能，操控性能，安全性能和舒適性能等各個方面的改進和提高，都將依賴于機械系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)和電子產(chǎn)品。信息技術間的完美結(jié)合，電子技術的發(fā)展已使汽車產(chǎn)品的概念發(fā)生了深刻的變化。目前除了一些車內(nèi)音響，視頻裝備，車用通信，導航系統(tǒng)以及車載辦公系統(tǒng)，網(wǎng)絡系統(tǒng)等車內(nèi)電子設備的本質(zhì)改變較少外，現(xiàn)代汽

13、車電子從所應用的電子元器件到車內(nèi)電子系統(tǒng)的架構(gòu)均已進入一個有本質(zhì)性提高的新階段，其中最有代表性的核心器件就是智能傳感器。安全應用帶動智能傳感器市場飆升汽車應用相關的傳感器除光照度，圖像傳感器和主動探測的超聲波，微波，毫米波雷達外，還包括壓力，液位，流量，位置，高度，距離，速度，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩，加速度，溫度，濕度，氣體濃度等傳感器，以及適合汽車總線的CAN總線式智能傳感器。</p><p>　　各種各樣的產(chǎn)品已經(jīng)深刻地

14、融入到汽車的各個功能系統(tǒng)，包括汽車ESP，發(fā)動機管理系統(tǒng)，底盤與傳動系統(tǒng)，安全系統(tǒng)，車身電子系統(tǒng)?？照{(diào)環(huán)境系統(tǒng)等等。從汽車傳感器的發(fā)展趨勢來看，它將不僅僅局限在發(fā)動機管理系統(tǒng)，而是越來越多地與環(huán)境保護，安全和智能化聯(lián)系在一起。未來幾年，汽車引擎和驅(qū)動部分的應用仍然是智能傳感器的最大應用領域，雖然其增長趨勢將沒有其它應用那么明顯；尾氣排放控制傳感器的需求的增長前景仍然被看好，世界各國有關汽車尾氣排放限制的法規(guī)逐漸嚴格，這將大力推動排放控制

15、傳感器市場的增長。智能傳感器的技術要求汽車應用通常被視為最困難的領域之一，因為它具有極端的工作溫度范圍和強烈的機械振動。汽車電子操控系統(tǒng)的動作必須快速，正確，可靠，傳統(tǒng)通過分立電子元器件搭建的電路監(jiān)測控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代汽車的要求，需要通過硬件集成。直接交換數(shù)據(jù)和簡化電路，并提高智能化程度來確?？刂茊卧獎幼鞯恼_性，可靠性和適時性。而且現(xiàn)在幾乎所有的汽車的機械結(jié)構(gòu)部件都已受電子裝置控制，但汽車車體內(nèi)的空間有限，構(gòu)件系統(tǒng)的空間更是極其

16、有限。理想的情況是，電子感應?？刂茊卧獞c受控制部件緊密結(jié)合，形成一個整體，這就要求新一代傳感器</p><p>　　1汽車電子操控和安全系統(tǒng)簡介</p><p>　　近幾年來我國汽車工業(yè)增長迅速，發(fā)展勢頭很猛。因此評論界出現(xiàn)了一些專家的預測：汽車工業(yè)有可能超過IT產(chǎn)業(yè)，成為中國國民經(jīng)濟最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一。其實，汽車工業(yè)的增長必將包含與汽車產(chǎn)業(yè)相關的IT 產(chǎn)業(yè)的增長。例如，雖然目前在我國

17、一汽的產(chǎn)品中電子產(chǎn)品和技術的價值含量只占10%—15%左右，但國外汽車中電子產(chǎn)品和技術的價值含量平均約為22%，中、高檔轎車中汽車電子已占30%以上，而且這個比例還在、不斷地快速增長，預期很快將達到50%。</p><p>　　電子信息技術已經(jīng)成為新一代汽車發(fā)展方向的主導因素，汽車（機動車）的動力性能、操控性能、安全性能和舒適性能等各個方面的改進和提高，都將依賴于機械系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)和電子產(chǎn)品、信息技術間的完美結(jié)合。汽

18、車工程界專家指出：電子技術的發(fā)展已使汽車產(chǎn)品的概念發(fā)生了深刻的變化。這也是最近電子信息產(chǎn)業(yè)界對汽車電子空前關注的原因之一。但是，必須指出的是，除了一些車內(nèi)音響、視頻裝備，車用通信、導航系統(tǒng)，以及車載辦公系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)等車內(nèi)電子設備的本質(zhì)改變較少外，現(xiàn)代汽車電子從所應用的電子元器件（包括傳感器、執(zhí)行器、微電路等）到車內(nèi)電子系統(tǒng)的架構(gòu)均已進入了一個有本質(zhì)性提高的新階段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能傳感器（智能執(zhí)行器、智能變送器）。&

19、lt;/p><p>　　實際上，汽車電子已經(jīng)經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段：從分立電子元器件搭建的電路監(jiān)測控制，經(jīng)過了電子元器件或組件加微處理器構(gòu)筑的各自獨立的、專用的、半自動和自動的操控系統(tǒng)，現(xiàn)在已經(jīng)進入了采用高速總線（目前至少有5種以上總線已開發(fā)使用），統(tǒng)一交換汽車運行中的各種電子裝備和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)綜合、智能調(diào)控的新階段。新的汽車電子系統(tǒng)由各個電子控制單元（ECU）組成，可以獨立操控，同時又能協(xié)調(diào)到整體運行的最佳狀態(tài)。例

20、如為使發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)，就需要從吸入汽缸的空氣流量、進氣壓力的測定開始，再根據(jù)水溫、空氣溫度等工作環(huán)境參數(shù)計算出基本噴油量，同時還要通過節(jié)氣門位置傳感器檢測節(jié)氣門的開度，確定發(fā)動機的工況，進而控制，調(diào)整最佳噴油量，最后還需要通過曲軸的角速度傳感器監(jiān)測曲軸轉(zhuǎn)角和發(fā)動機轉(zhuǎn)速，最終計算出并發(fā)出最佳點火時機的指令。這個發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)和點火綜合控制系統(tǒng)還可以與廢氣排放的監(jiān)控系統(tǒng)和起動系統(tǒng)等組合，構(gòu)筑成可使汽車發(fā)動機功率和扭矩最大化，而同

21、時燃油消耗和廢氣排放最低化的智能系統(tǒng)。</p><p>　　還可以舉一個安全駕駛方面的例子，出于平穩(wěn)、安全駕駛的需要，僅只針對四個輪子的操控上，除了應用大量壓力傳感器并普遍安裝了剎車防抱死裝置（ABS）外，許多轎車，包括國產(chǎn)車，已增設了電子動力分配系統(tǒng)（EBD），ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天氣駕駛時的穩(wěn)定性?，F(xiàn)在，國內(nèi)外的一些汽車進一步加裝了緊急剎車輔助系統(tǒng)（EBA），該系統(tǒng)在發(fā)生緊急情況時，自動檢測駕

22、駛者踩制動踏板時的速度和力度，并判斷緊急制動的力度是否足夠，如果需要，就會自動增大制動力。EBA 的自控動作必須在極短時間（例如百萬分之一秒級）內(nèi)完成。這個系統(tǒng)能使200km/h高速行駛車輛的制動滑行距離縮短極其寶貴的20多米。針對車輪的還有分別監(jiān)測各個車輪相對于車速的轉(zhuǎn)速，進而為每個車輪平衡分配動力，保證在惡劣路面條件下各輪間具有良好的均衡抓地能力的“電子牽引力控制”（ETC）系統(tǒng)等。</p><p>　　2汽

23、車發(fā)展對汽車電子的一些基本要求</p><p>　　1．電子操控系統(tǒng)的動作必須快速、正確、可靠。傳感器（+調(diào)理電路）+微處理器，然后再通過微處理器（+功率放大電路）+執(zhí)行器的技術途徑已經(jīng)不再能滿足現(xiàn)代汽車的要求，需要通過硬件集成、直接交換數(shù)據(jù)和簡化電路，并提高智能化程度來確保控制單元動作的正確性、可靠性和適時性。</p><p>　　2．現(xiàn)在幾乎所有的汽車的機械結(jié)構(gòu)部件都已受電子裝置控制，

24、但汽車車體內(nèi)的空間有限，構(gòu)件系統(tǒng)的空間更是極其有限。理想的情況當然是，電子控制單元應與受控制 部件緊密結(jié)合，形成一個整體。因此器件和電路的微型化、集成化是不可回避的道路。</p><p>　　3．電子控制單元必須具有足夠的智能化程度。以安全氣囊為例，它在關鍵時刻必須要能及時、正確地瞬時打開，但在極大多數(shù)時間內(nèi)氣囊是處在待命狀態(tài)，因此安全氣囊的ECU 必須具有自檢、自維護能力，不斷確認氣囊系統(tǒng)的可正常運作的可靠性，

25、確保動作的“萬無一失”。</p><p>　　4．汽車的各種功能部件都有各自的運動、操控特性，并且，對電子產(chǎn)品而言，大多處于非常惡劣的運行環(huán)境中，而且各不相同。諸如工作狀態(tài)時的高溫，靜止待命時的低溫，高濃度的油蒸汽和活性（毒性）氣體，以及高速運動和高強度的沖擊和振動等。因此，電子元器件和電路必須要有高穩(wěn)定、抗環(huán)境和自適應、自補償調(diào)整的能力。</p><p>　　5．與上述要求同樣重要，甚至

26、有時是關鍵性的條件是，汽車電子控制單元用的電子元器件、模塊必須要能大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，并能將成本降低到可接受的程度。一些微傳感器和智能傳感器就是這方面的典范。例如智能加速度傳感器，它不僅能較好地滿足現(xiàn)代汽車的各項需要，而且因為可以在集成電路標準硅工藝線上批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較低（幾美元至十幾或幾十美元），所以在汽車工業(yè)中找到了自己最大的應用市場，反過來也有力地促進了汽車工業(yè)的電子信息化。 </p><p>　　3微傳感

27、器與集成電路融合的新一代電子器件</p><p>　　3.1智能傳感器定義</p><p>　　微傳感器、智能傳感器是近幾年才開始迅速發(fā)展起來的新興技術。在我國的報刊雜志上目前所使用的技術名稱還比較含混，仍然籠統(tǒng)地稱之為傳感器，或者含糊地歸納為汽車半導體器件，也有將智能傳感器（或智能執(zhí)行器、智能變送器）與微系統(tǒng)、MEMS等都歸入了MEMS （微機電系統(tǒng)）名稱下的。這里介紹當前一些歐美專著中

28、常用的技術名詞的定義和技術內(nèi)涵。</p><p>　　首先必須說明的是，在絕大多數(shù)情況下，本文大小標題及全文中所說的傳感器其實是泛指了三大類器件：將非電學輸入?yún)⒘哭D(zhuǎn)換成電磁學信號輸出的傳感器；將電學信號轉(zhuǎn)換成非電學參量輸出的執(zhí)行器；以及既能用作傳感器又能用作執(zhí)行器，其中較多的是將一種電磁學參量形式轉(zhuǎn)變成另一種電磁學參量形態(tài)輸出的變送器。就是說，關于微傳感器、智能傳感器的技術特性可以擴大類推到微執(zhí)行器、微變送器——

29、傳感器（或執(zhí)行器、或變送器）的物理尺度中至少有一個物理尺寸等于或小于亞毫米量級的。微傳感器不是傳統(tǒng)傳感器簡單的物理縮小的產(chǎn)物，而是基于半導體工藝技術的新一代器件：應用新的工作機制和物化效應，采用與標準半導體工藝兼容的材料，用微細加工技術制備的。因此有時也稱為硅傳感器?？梢杂妙愃频亩x和技術特征類推描述微執(zhí)行器和微變送器。</p><p>　　圖1微加速度計的結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　

30、3.2智能傳感器構(gòu)成</p><p>　　它由兩塊芯片組成，一是具有自檢測能力的加速度計單元（微加速度傳感器），另一塊則是微傳感器與微處理器（MCU）間的接口電路和MCU。這是一種較早期（1996年前后）的，但已相當實用的器件，可用于汽車的自動制動和懸掛系統(tǒng)中，并且因微加速度計具有自檢能力，還可用于安全氣囊。從此例中可以清楚看到，微傳感器的優(yōu)勢不僅是體積的縮小，更在于能方便地與集成電路組合和規(guī)模生產(chǎn)。應該指的是，

31、采用這種兩片的解決方案可以縮短設計周期、降低開發(fā)前期小批量試產(chǎn)的成本。但對實際應用和市場來說，單芯片的解決方案顯然更可取，生產(chǎn)成本更低，應用價值更高。</p><p>　　智能傳感器（Smart Sensor）、智能執(zhí)行器和智能變送器——微傳感器（或微執(zhí)行器，或微變送器）和它的部分或全部處理器件、處理電路集成在一個芯片上的器件（例如上述的微加速度計的單芯片解決方案）。因此智能傳感器具有一定的仿生能力，如模糊邏輯運

32、算、主動鑒別環(huán)境，自動調(diào)整和補償適應環(huán)境的能力，自診斷、自維護等。顯然，出于規(guī)模生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本的要求，智能傳感器的設計思想、材料選擇和生產(chǎn)工藝必須要盡可能地和集成電路的標準硅平面工藝一致。可以在正常工藝流程的投片前，或流程中，或工藝完成后增加一些特殊需要的工序，但也不應太多。</p><p>　　圖2一種智能硅壓力傳感器的布局示意圖</p><p>　　在一個封裝中，把一只微機械壓力傳

33、感器與模擬用戶接口、8位模-數(shù)轉(zhuǎn)換器（SAR）、微處理器（摩托羅拉69HC08）、存儲器和串行接口 （SPI）等集成在一個芯片上。其前端的硅壓力傳感器是采用體硅微細加工技術制作的。制備硅壓力傳感器的工序既可安排在集成 CMOS 電路工藝流程之前，亦可在后。這種智能壓力傳感器的技術和市場都已成熟，已廣泛用于汽車（機動車）所需的各式各樣的壓力測量和控制單元中，諸如各種氣壓計、噴嘴前集流腔壓力、廢氣排氣管、燃油、輪胎、液壓傳動裝置等。智能壓力

34、傳感器的應用很廣，不局限于汽車工業(yè)。目前，生產(chǎn)智能壓力傳感器的廠商已不少，市售商品的品種也很多，已經(jīng)出現(xiàn)激烈的競爭。結(jié)果是智能壓力傳感器體積越來越小，隨之控制單元所需的外圍接插件和分立元件越來越少，但功能和性能卻越來越強，而且生產(chǎn)成本降低很快（現(xiàn)在約為幾美元一只）。</p><p>　　4．新型智能傳感器系統(tǒng)介紹</p><p>　　4.1酒精檢測MEMS系統(tǒng) </p>&l

35、t;p>　　如意法半導體新型信號處理電路集成酒精傳感器，該酒精傳感器采用二氧化錫MEMS元件可環(huán)境中氧氣濃度吸附氧氣并使電阻值改變特性。正常狀況下，元件吸附空氣中氧氣后會保持某個電阻值不發(fā)生變化，而一旦空氣中含有酒精，元件表面氧元素便會與酒精發(fā)生反應，使電阻值下降。測定電阻值，便可檢測出呼氣中含有酒精濃度。酒精檢測MEMS傳感器將可以植入直徑8mm密封外殼內(nèi)、連同信號處理電路等一起嵌入方向盤內(nèi)，一旦檢測出駕駛員呼出氣體含有酒精，便

36、發(fā)出安全警報。</p><p><b>　　4.2自動雨刷系統(tǒng)</b></p><p>　　以發(fā)光二極管對前擋風玻璃發(fā)出光束，當雨滴打感應區(qū)玻璃上時，光束所反射光線強度，會因玻璃上雨量或濕氣含量而有所變化，改變雨刷刷動頻率；或透過紅外線電子雨量傳感器感應雨量多寡，并隨車速變化自動調(diào)整雨刷速度，增進駕駛?cè)笋{駛方便性，讓駕駛更有安全性。</p><p&

37、gt;　　4.3電子式自動照明系統(tǒng)</p><p>　　電子式感應頭燈可透過車外光線明暗感應器自動監(jiān)測外界光線，天色有變化或是進入山洞時，電子式感應器將頭燈自動打開，減少駕駛?cè)瞬僮鲿r間，增加行車安全性。</p><p><b>　　4.4胎壓監(jiān)測系統(tǒng)</b></p><p>　　每個輪胎上安裝高靈敏度傳感器，于行車狀態(tài)下隨時監(jiān)測輪胎狀況，并透過

38、傳感器以無線方式發(fā)射到接收器，讓駕駛?cè)四茈S時掌握漏氣與溫度升高等輪胎狀況，以確保汽車行駛中安全，并延長輪胎使用壽命與降低燃油消耗。最先進直接輪胎壓力監(jiān)測解決方案特點包括高級預警系統(tǒng)和壓力、溫度、電壓和動作探測等。</p><p>　　4.5安全氣囊觸發(fā)系統(tǒng)</p><p>　　如飛思卡爾推出衛(wèi)星加速度傳感器，可擴展到整個汽車周圍以探測碰撞。加速度傳感器與SmartMOs技術集成，專門用于探

39、測碰撞和觸發(fā)汽車正面和側(cè)面安全氣囊。一個集成式器件提供加速度探測、電壓調(diào)節(jié)、MCU功能和有線通訊協(xié)議。飛思卡爾提供種類眾多加速度傳感器，從1.5g到250g，覆蓋X、XY、XYZ和Z軸方向。據(jù)楊飛介紹，目前還正出現(xiàn)一種趨勢，預計它將未來幾年擴散，有關機構(gòu)將要求采用汽車動態(tài)控制(VDC)系統(tǒng)，也被稱作“電子穩(wěn)定控制(ESC)系統(tǒng)”。他說，目前這種系統(tǒng)是高檔汽車一個標準配置，但將繼續(xù)向更多車款擴散。“穩(wěn)定控制系統(tǒng)尤其令SUV運動休閑車受益，

40、這種車重心較高，更容易發(fā)生側(cè)翻?！贝送猓瑘D像傳感和處理技術發(fā)展，還有更多用于道路分離報警和引導、司機睡意探測、道路障礙傳感、智能氣囊部署、盲點探測等基于傳感器智能系統(tǒng)將逐漸進入新一代汽車應用中。</p><p>　　5.智能傳感器技術要求</p><p>　　汽車應用通常被視為最困難領域之一，它具有極端工作溫度范圍和強烈機械振動。汽車電子操控系統(tǒng)動作必須快速、正確、可靠，傳統(tǒng)分立電子元器件

41、搭建電路監(jiān)測控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代汽車要求，需要硬件集成、直接交換數(shù)據(jù)和簡化電路，并提高智能化程度來確?？刂茊卧獎幼髡_性、可靠性和適時性?，F(xiàn)幾乎所有汽車機械結(jié)構(gòu)部件都已受電子裝置控制，但汽車車體內(nèi)空間有限，構(gòu)件系統(tǒng)空間更是極其有限。理想情況是，電子感應、控制單元應與受控制部件緊密結(jié)合，形成一個整體，這就要求新一代傳感器件和控制電路盡可能微型化、集成化。</p><p>　　汽車各種功能部件都有各自運動、操控特

42、性，對汽車傳感器而言，大多處于非常惡劣運行環(huán)境中，各不相同。諸如工作狀態(tài)時高溫，靜止待命時低溫，高濃度油蒸汽和活性(毒性)氣體，以及高速運動和高強度沖擊和振動等。，傳感器和電路必須要有高穩(wěn)定、抗環(huán)境干擾和自適應、自補償調(diào)整能力。據(jù)霍尼韋爾陳陽介紹，汽車傳感器出廠之前要高低溫存放、恒定濕熱、熱沖擊、泥漿噴濺、鹽水噴濺、振動和電磁干擾等嚴格測試，確保產(chǎn)品性能不受周圍環(huán)境影響。</p><p>　　與上述要求同樣重要更

43、關鍵一個條件是，汽車電子用電子元器件、模塊必須要能大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，并能將成本降低到可接受程度。新一代智能傳感器就是這方面典范。例如智能加速度傳感器，它能較好滿足現(xiàn)代汽車各項需要，可以集成電路標準硅工藝線上批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較低，汽車工業(yè)中找到了自己最大應用市場，反過來也有力促進了汽車產(chǎn)品智能化。</p><p>　　6.汽車ESP用傳感器技術</p><p>　　6.1汽車ESP介紹<

44、;/p><p>　　ESP（Electronic Stability Program， 電子 穩(wěn)定程序）是汽車電控的一個標志性發(fā)明。不同的研發(fā)機構(gòu)對這一系統(tǒng)的命名不盡相同，如博世（BOSCH）公司早期稱為汽車動力學控制（VDC），現(xiàn)在博世、梅賽德—奔馳公司稱為ESP；豐田公司稱為汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（VSC）、汽車穩(wěn)定性輔助系統(tǒng)（VSA）或者汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）；寶馬公司稱為動力學穩(wěn)定控制系統(tǒng)（DSC）。盡管

45、名稱不盡相同，但都是在傳統(tǒng)的汽車動力學控制系統(tǒng)，如ABS和TCS的基礎上增加一個橫向穩(wěn)定控制器，通過控制橫向和縱向力的分布和幅度，以便控制任何路況下汽車的動力學運動模式，從而能夠在各種工況下提高汽車的動力性能，如制動、滑移、驅(qū)動等。ESP在國外已經(jīng)批量生產(chǎn)，在國內(nèi)尚處于 研究 階段，要達到產(chǎn)業(yè)化的程度，還有大量的工作要做。其電子部件主要包括電子控制單元（ECU）、方向盤傳感器、縱向加速度傳感器、橫向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、輪速傳

46、感器等。ESP作為保證行車安全的一個重要電控系統(tǒng)，其各個傳感器的正常工作是進行有效控制的基礎。本文介紹了ESP常用傳感器的特點，設計了傳感器硬件接口和軟件接口，</p><p>　　6.2汽車ESP常用的傳感器 </p><p>　　6.2.1．方向盤轉(zhuǎn)角傳感器 </p><p>　　ESP通過計算方向盤轉(zhuǎn)角的大小和轉(zhuǎn)角變化速率來識別駕駛員的操作意圖。方向盤轉(zhuǎn)角傳感

47、器將方向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換為一個可以代表駕駛員期望的行駛方向的信號，方向盤轉(zhuǎn)角一般是根據(jù)光電編碼來確定的，安裝在轉(zhuǎn)向柱上的編碼盤上包含了經(jīng)過編碼的轉(zhuǎn)動方向、轉(zhuǎn)角等信息。這一編碼盤上的信息由接近式光電耦合器進行掃描。接通點火開關并且方向盤轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)過一定角度后，處理器可以通過脈沖序列來確定當前的方向盤絕對轉(zhuǎn)角。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器與ECU的通訊一般通過CAN總線完成。 </p><p>　　6.2.2．橫擺角速度傳感器 &l

48、t;/p><p>　　橫擺角速度傳感器檢測汽車沿垂直軸的偏轉(zhuǎn)，該偏轉(zhuǎn)的大小代表汽車的穩(wěn)定程度。如果偏轉(zhuǎn)角速度達到一個閾值，說明汽車發(fā)生測滑或者甩尾的危險工況，則觸發(fā)ESP控制。當車繞垂直方向軸線偏轉(zhuǎn)時，傳感器內(nèi)的微音叉的振動平面發(fā)生變化，通過輸出信號的變化計算橫擺角速度。 </p><p>　　6.2.3．縱向/橫向加速度傳感器 </p><p>　　ESP中的加速度傳

49、感器有沿汽車前進方向的縱向加速度傳感器和垂直于前進方向的橫向加速度傳感器，基本原理相同，只是成90°夾角安裝。ESP一般使用微機械式加速度傳感器，在傳感器內(nèi)部，一小片致密物質(zhì)連接在一個可以移動的懸臂上，可以反映出汽車的縱向/橫向加速度的大小，其輸出在靜態(tài)時為2.5V左右，正的加速度對應正的電壓變化，負的加速度對應負的電壓變化，每1.0～1.4V對應1g的加速度變化，具體參數(shù)因傳感器不同而有所不同。 </p>&l

50、t;p>　　6.2.4．輪速傳感器 </p><p>　　在汽車上檢測輪速信號時，最常用的傳感器是電磁感應式傳感器，一般做法是將傳感器安裝在車輪總成的非旋轉(zhuǎn)部分（如轉(zhuǎn)向節(jié)或軸頭）上，與隨車輪一起轉(zhuǎn)動的導磁材料制成的齒圈相對。當齒圈相對傳感器轉(zhuǎn)動時，由于磁阻的變化，在傳感器上激勵出交變電壓信號，這種交變電壓的頻率與車輪轉(zhuǎn)速成正比， ECU采用專門的信號處理電路將傳感器信號轉(zhuǎn)換為同頻率的方波，再通過測量方波的頻

51、率或周期來計算車輪轉(zhuǎn)速。 </p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本文介紹了汽車智能傳感器的概念，功能和技術要求，以及在汽車EPS上了技術運用。智能傳感器從其功能來說是具有一種或多種敏感功能，能夠完成信號探測、變換處理、邏輯判斷、功能計算、雙向通訊；從使用的角度，傳感器的準確度、穩(wěn)定性和可靠性。智能傳感器已成為汽車電子元件中最有代表性的核心器件

52、之一。</p><p><b>　　謝辭</b></p><p>　　經(jīng)過幾個月的查資料、整理材料、寫作論文，今天終于可以順利的完成論文。</p><p>　　論文得以完成，首先要感謝**老師對本人的精心指導，張老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力

53、對我影響深遠。本論文從選題到完成，每一步都是在***老師的指導下完成的，傾注了張老師大量的心血。 對于她的熱心指導與幫助，本人不勝感激。</p><p>　　在此，謹向***老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！</p><p>　　同時，論文的順利完成，離不開其它各位老師、同學及朋友的關心和幫助。在整個的論文寫作中，各位老師、同學和朋友積極的幫助我查資料和提供有利于論文寫作的建議和意見，在他們

54、的幫助下，論文得以不斷的完善，最終幫助我完整的寫完了整個論文。 </p><p>　　再次感謝所有幫助過我的人們，謝謝你們！ </p><p>　　通過此次的論文，我學到了很多知識，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學的體制束縛，在論文的寫作過程中，通過查資料和搜集有關的文獻，培養(yǎng)了自學能力和動手能力。并且由原先的被動的接受知識轉(zhuǎn)換為主動的尋求知識，這可以說是學習方法上的一個很大的突破。在以往的傳統(tǒng)的

55、學習模式下，我們可能會記住很多的書本知識，但是通過畢業(yè)論文，我們學會了如何將學到的知識轉(zhuǎn)化為自己的東西，學會了怎么更好的處理知識和實踐相結(jié)合的問題。 </p><p>　　在論文的寫作過程中也學到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先做學問要一絲不茍，對于發(fā)展過程中出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就達退堂鼓，只要堅持下去就可以找到思路去解決問題的

56、。而且要學會與人合作，這樣做起事情來就可以事倍功半。 </p><p>　　總之，此次論文的寫作過程，我收獲了很多，即為大學生活劃上了一個完美的句號，也為將來的人生之路做好了一個很好的鋪墊。 </p><p>　　感謝老師的培養(yǎng)和教育，但由于自己的經(jīng)驗、水平、資源等原因，沒有能將老師所傳授的知識完全體現(xiàn)在這篇論文中，在今后的工作中，我會認真地工作，將我所學到的知識更好的運用在工作中。<

57、;/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1王銀.陳丙辰 . 汽車傳感器使用與檢修. 金盾出版社 2002</p><p>　　2董輝. 汽車電子技術與傳感器. 北京理工大學出版社 2005</p><p>　　3宋福昌 汽車傳感器識別與檢測圖解.

58、 北京理工大學出版社 2005</p><p>　　4劉惟信 汽車傳感器的結(jié)構(gòu)分析與設計計算 清華大學出版社</p><p>　　5陳家瑞 汽車構(gòu)造 機械工業(yè)出版社</p><p>　　6齊志鵬 汽車傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與檢修 人民郵電出版社</p><p>

59、　　7劉力 機械制圖 高等教育出版社 2004.7</p><p>　　8張定華 工程力學 高等教育出版社 2006.8</p><p><b>　　附錄：英漢對照</b></p><p>　　Automotive oxygen sensor f

60、ailure and</p><p>　　inspection of the common</p><p>　　The automotive industry is currently in the international application of the sensor on one of the largest markets, and the oxygen sensor rep

61、orted the number of patents, ranking the first in automotive sensors. Oxygen sensor installed in the vehicle exhaust pipe, use it to detect the oxygen content in exhaust port. Oxygen sensor and thus can be obtained in ac

62、cordance with the signal, put it back to the control system to fine-tune the fuel injection, so that A / F control at best, not only greatly</p><p>　　First, zirconia oxygen sensor structure </p><p

63、>　　In the use of three-way catalytic converters to reduce exhaust pollution on the engine, oxygen sensors are essential components. Oxygen sensor is located in the first section of the exhaust pipe, catalytic converte

64、r at the front. There is a Oxygen Sensor zirconia (a ceramic) components manufacturers, all of its outside has a layer of thin-plated platinum. Zirconia ceramic plated body at one end with a thin layer of platinum closed

65、. Into the protection of the latter was set, and installed in a me</p><p>　　This component has a very high temperature resistance, low temperature so do not allow current through. However, when high temperat

66、ure, because of the air and exhaust gas oxygen concentration difference, oxygen ions can, through this component. This raises the potential difference, platinum to enlarge. In this way, air-fuel ratio lower than the theo

67、retical air-fuel ratio (thick), the components in the oxygen sensor in (air) outside (the atmosphere) between the oxygen concentration has a greater </p><p>　　Because once the mixture of air-fuel ratio devia

68、tion from the theoretical air-fuel ratio, ternary catalysts for CO, HC and NOX purification capacity will be a sharp decline, it is installed at the exhaust pipe oxygen sensor for detecting oxygen concentration in the ex

69、haust, and ECU the issue of feedback signal, and then by the ECU to control fuel injection amount of injector change, which will control the mixture at the air-fuel ratio near the theoretical value.</p><p>　

70、　Two, automotive oxygen sensor working principle</p><p>　　Oxygen sensor installed in the exhaust manifold, it can detect the concentration of oxygen in the exhaust, air-fuel ratio calculated, and the results

71、 sent to the ECU.</p><p>　　For example:</p><p>　　1, exhaust gas oxygen concentration in the high –</p><p>　　When emissions are significant when the percentage of oxygen, ECU will ac

72、cordingly determine the air-fuel ratio, and that is very dilute mixture. </p><p>　　2, exhaust gas oxygen concentration in the low –</p><p>　　When the percentage of oxygen in the exhaust very, EC

73、U to determine air-fuel ratio will accordingly small, that is very strong mixture. Temperature higher than 300 ℃, the ceramic materials used for the iron conductor. Under these conditions, if the percentage of oxygen sen

74、sors on both sides of the different content will have a voltage change at both ends. Two types of environment (air-side and exhaust side) of the different measurements of the oxygen content of these changes tell ECU, exh

75、aust at</p><p>　　In the three-way catalytic purifier Medium, ECU using data from the oxygen sensor to regulate the air-fuel ratio, but the method of standard Carburetor EFI device somewhat different.</p&g

76、t;<p>　　At EFI device, EFI's ECU fuel injection through the increase or decrease from the injected fuel volume, adjusting air-fuel ratio. If the ECU from the oxygen sensor detects the mixture too thick, it wil

77、l gradually reduce the amount of fuel injection, the mixture of on-thinning. Therefore the actual air-fuel ratio becomes greater than the theoretical air-fuel ratio (more dilute). When this happens, ECU through the oxyge

78、n sensor to detect the truth, it will start a gradual increase in the volume of</p><p>　　Carburetor in the use of the device, are entered by regulating air intake air-fuel ratio of air-conditioning. Mixture

79、theory is usually air-fuel ratio to maintain a little thick. ECU within the air-fuel ratio oxygen sensor has been the information, and manipulation, according to the actual air-fuel ratio EBCU (electronically controlled

80、intake valve) regulator into the carburetor air intake volume. If mixture is too strong, it allows more air to enter to-thinning: If mixture is too thin, it allow</p><p>　　Third, the common automotive oxygen

81、 sensor fault</p><p>　　Once the oxygen sensor fails, the electronic fuel injection system will enable the computer should not be the oxygen concentration in the exhaust pipe of the information, and therefore

82、 should not be on the air-fuel ratio feedback control, the engine will increase fuel consumption and exhaust pollution, engine idle speed instability, lack of fire, such as fault-surge situation. Therefore, it is necessa

83、ry to troubleshoot in a timely manner or replaced. </p><p>　　1, oxygen sensor poisoning</p><p>　　Oxygen sensor poisoning and are often more difficult to control emerging as a fault, in particula

84、r, are often the use of leaded petrol cars, even the new oxygen sensor, and can only be the work of thousands of kilometers. If only minor lead poisoning, and then use a box of unleaded petrol, will be able to eliminate

85、the surface of oxygen sensor lead to the resumption of normal work. But often because of excessive exhaust temperature, which lead intrusion in their internal and impede the spread of</p><p>　　In addition, t

86、he oxygen sensor silicon poisoning happened is common. In general, gasoline and lubricants containing silicon compounds generated by combustion silica, silicon rubber seal gasket improper use of silicone emitting gas, wi

87、ll cause the oxygen sensor failure, and therefore want to use good quality fuel and lubricants . Right to choose the repair and installation of rubber gaskets, coated on the sensor not to require the use of factory and o

88、ther than the anti-solvent, etc. </p><p>　　2, carbon deposition</p><p>　　Not because of engine combustion, in the carbon deposition formed on the surface of oxygen sensor, oxygen sensor or the i

89、nternal into the sediment, such as oil or dust will impede or block the external air into the oxygen sensor internal to oxygen sensor signal output inaccurate, ECU should not timely correct air-fuel ratio. Soot produced,

90、 mainly for increased fuel consumption, emission levels were significantly increased. At this point, if the sediment removal will restore normal working.</p><p>　　3, oxygen sensor ceramic fragments</p>

91、<p>　　Ceramic oxygen sensor hardware and crisp, with a hard object by knocking or washing with a strong air currents blowing all its fragmentation and possible failure. Therefore, be particularly careful when hand

92、ling and found that the timely replacement of problem. </p><p>　　4, heater resistance wire blown</p><p>　　The heating-type oxygen sensor, if the resistance heater wire ablation, it is difficult

93、to make sensors to reach normal operating temperature and the loss of role. </p><p>　　5, oxygen sensor breaking off the internal circuits.</p><p>　　Four, automotive oxygen sensor method</p>

94、;<p>　　1, oxygen sensor heater resistance check</p><p>　　Unplug the oxygen sensor wiring harness plug, use a multimeter resistance measurement file in the oxygen sensor heater terminal access-chu-chu

95、with Ground between access resistance and its resistance to 4-40Ω (refer to specific model specification). Such as not meeting the standard, should be the replacement of oxygen sensor.</p><p>　　2, oxygen sen

96、sor voltage feedback measurement </p><p>　　Measurement of oxygen sensor feedback voltage should unplug the oxygen sensor wiring harness plug, the control circuit models, the feedback from the oxygen sensor v

97、oltage output terminal on a thin wire leads, and then plug harness plugs well, in the engine operation , measured from the pinout on the feedback voltage (some models can also be inner socket fault detection by a voltage

98、 of oxygen sensor feedback, such as the production of Toyota cars can be a series of fault detection from the socket</p><p>　?、?light gray top: This is the normal color of the oxygen sensor;  ② white to

99、p: pollution from silicon, oxygen sensor must be replaced at this time;  ③ brown top: pollution by lead, if serious, we must replace the oxygen sensor;  ④ black top: caused by carbon deposition, carbon depositi

100、on in the exclusion of engine failure, the general oxygen sensor can automatically clear up the accumulated carbon.  Conclusion: for energy conservation and the prevention of pollution from motor vehicles, most dev&

101、lt;/p><p>　　汽車氧傳感器的常見故障及檢查</p><p>　　汽車行業(yè)是目前在國際上應用傳感器最大的市場之一,而氧傳感器申報的專利數(shù),居汽車傳感器的首位。氧傳感器裝在汽車排氣管道內(nèi)，用它來檢測廢氣口的氧含量。因而可根據(jù)氧傳感器所得到的信號，把它反饋到控制系統(tǒng)，來微調(diào)燃料的噴射量，使A/F控制在最佳狀態(tài)，既大大地降低了排污量，又節(jié)省了能源。 目前，實際應用的氧傳感器有氧化鋯式氧傳感器