湖南信息职业技术学院答辩申请书课题微型传感器在汽车电子化上的应用一、课题(论文)提纲二、内容摘要三、参考文献注:学生凭此申请书和设计(论文)样文参加答辩湖南信息职业技术学院教务处制电子技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素,而传感器是电子技术的核心元件,现代汽车越来越多地应用了传感器,以提高汽车发动机的经济、动力和排放性能,改善底盘的制动操纵性能、转向性能和汽车行驶的安全性能。要实现这些目标的关键在于汽车的电子化和智能化,先决条件则是各种信息的及时获取,这势必要求在汽车中大量采用各种传感器。本文着重介绍了微型传感器在现代汽车电子化上的应用,以及新型的智能传感器的发展状况和发展趋势。[1]李朝晖等.汽车电器及电子设备[M].重庆:重庆大学出版社,2004.[2]左志江等译.汽车传感器[M].北京:化学工业出版社,2004.[3]邵培革等.微机械元件和仪器新进展[J].光学精密工程.1999,(7).[4]发动机的结构与检修、底盘检测与维修——中锐华汽教材第一章传感器的概况第二章微型传感器在汽车上的运用第三章微型传感器的发展趋势湖南信息职业技术学院引言···············································1第一章传感器的概况·······························21.1传感器的概述:······································31.2汽车电子化的概论···································41.3汽车用传感器的类型·················51.4微型传感器的发展前景················5第二章微型传感器在汽车上的运用·····················82.1.汽车发动机控制用传感器·····························82.1.1温度传感器······································82.1.2.压力传感器·····································92.1.3.流量传感器·····································102.1.5气体浓度传感器····································102.1.4位置和转速传感器·······························102.1.6爆震传感器·····························122.1.724GHz雷达传感器·······················122.2传感器在汽车底盘电子控制系统的中的应用·········132.2.1悬架用传感器:····························132.2.2系统用传感器:·························132.2.3系统ABS:······························142.2.4系统TCS··························14湖南信息职业技术学院2.2.5电子稳定系统ESP······················142.2.6传感器在汽车底盘电子控制中应用的发展趋势··········152.3微型传感器在安全系统方面的应用························152.3.1微加速度传感器·····································152.3.2表面微机械陀螺·····································162.4辆监控和自诊断用传感器:·····························162.5高温微电子在汽车中的应用····························172.6其他微型传感器在汽车上的应用················172.6.1酒精检测MEMS系统:·····················172.6.2自动雨刷系统:····················182.6.3胎压监测系统:·····················182.6.4机油粘度传感器···················18第三章微型传感器的发展趋势···························19湖南信息职业技术学院引言电子技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素,而传感器是电子技术的核心元件,现代汽车越来越多地应用了传感器,以提高汽车发动机的经济、动力和排放性能,改善底盘的制动操纵性能、转向性能和汽车行驶的安全性能。要实现这些目标的关键在于汽车的电子化和智能化,先决条件则是各种信息的及时获取,这势必要求在汽车中大量采用各种传感器。传统的传感器往往体积和重量大、成本高,它们在汽车的运用受到很大的限定。近几年来,从半导体集成电路(IC)技能发展而来的微机电系统(microelectromechnicalsystem,MEMS)技能日渐成熟。微型传感器是目前最为成功并最具实用性的微型机电器件,主要包括运用微型膜片的机械形变产生电信号输出的微型压力传感器和微型加快度传感器;此外,还有微型温度传感器、磁场传感器、气体传感器等,这些微型传感器的面积大多在1mm2以湖南信息职业技术学院下。随着微电子加工技能,特别是纳米加工技能的进一步发展,传感器技能还将从微型传感器进化到纳米传感器。这些微型传感器体积小,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,这些特性使得它们非常适合于汽车方面的运用。本文着重介绍了微型传感器在现代汽车电子化上的应用,以及新型的智能传感器的发展状况和发展趋势。关键词:智能传感器微型传感器汽车电子化MEMS技术发动机底盘第一章传感器的概况1.1传感器的概述: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,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信号传递给ECU,以便汽车处于最佳工作状态。传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。湖南信息职业技术学院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。2)、转换元件则将上述非电量转换成电参量。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。传感器处于研究对象与测试系统的接口位置,即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口,一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号,其作用与地位特别重要。下图形象的将人体与机器的对应关系列出,有助于进一步的对其作用进行认识。绪论2外外界界信信息息感感官官人人脑脑肢肢体体人人体体系系统统传感器传感器计算机计算机执行器执行器机机器器系系统统““机电五机电五官官””人体与机器的对应关系传感器的作用湖南信息职业技术学院现代汽车电子控制中,传感器广泛应用在发动机、底盘和车身各个系统中。汽车传感器在这些系统中担负着信息的采集和传输,由电脑(电子控制单元ECU)对信号急进行处理后向执行器发出指令,实行电子控制。传感器在电子控制和自我诊断系统中是非常重要的装置,它能及时识别外界的变化和系统本身的变化,再根据变化的信息去控制本身系统的工作。各个系统控制过程正是依靠传感器,进行信息的反馈,实现自动控制工作的。1.2汽车电子化的概论汽车电子化被认为是当代汽车技术发展过程中的一次革命,汽车电子的普及应用程度,在一定意义上,甚至可以表明汽车技术水平的高低。汽车电子技术是现今各个汽车企业用来开发新车型、提高汽车产品性能(尤其是节能减排)最重要的技术措施之一。据称,当前世界汽车上,约60%-70%的技术创新来源于汽车电子技术,或与汽车电子技术有渊源。世界各大汽车公司均十分重视汽车电子技术的应用与研发,每年都为此投入大量人力和财力。据称,日本丰田汽车公司有些年份的汽车电子技术研发投入占其研发总投入的比例达到约五分之一的水平。这也许是该公司在世界汽车市场(尤其是在混合动力汽车领域)领先于人、技高一筹的秘诀之一。汽车电子技术的开发与应用,是当今电子信息技术改造传统产业的一大热点,给汽车产业的可持续发展带来新的机遇和光明前景。与此同时,也催生了汽车电子产业部门,使之形成愈来愈大的经济规模湖南信息职业技术学院效应,成为支撑汽车工业持续保持勃勃生机的、相对独立的新兴支柱产业。汽车电子技术的广泛应用与不断发展,不仅正在颠覆人们对汽车产业的传统认识理念,而且随之伴生的汽车电子产业也日益显现巨大的经济效益,成为新的经济增长点。过去,在业界人们一直这样说,汽车工业是许多经济发达国家的支柱产业,其在一定意义上也是衡量一个国家(或地区)工业化水平、经济实力和科技创新能力高低的重要标志之一。现如今世界发展的基本格局是,人们在一定程度上也可以这么认为,汽车电子技术及其产业是衡量一个国家(地区)科技创新水平高低、汽车工业可持续发展能力强弱的重要标志之一。在新的世纪里,人们也有理由认为,一个国家(地区),如果没有强大(或比较强大)的汽车电子产业,那么也不大可能拥有强大(或比较强大)的汽车产业,汽车产业应对能源短缺、环境污染等诸多巨大挑战的希望之一就在汽车电子技术及其产业上。1.3汽车用传感器的类型汽车用传感器是用于汽车显示和电控系统的各种传感器的统称。它涉及到很多的物理量传感器和化学量传感器。这些传感器要么是使司机了解汽车各部分状态的;要么是用于控制汽车各部分状态的。按在汽车上的作用可分为控制发动机、控制底盘以及给驾驶员提供各种信息用传感器,构成这些传感器的材料有精细陶瓷、半导体材料、光导纤维及高分子薄膜等;按输出特性来分有模拟型传感器和数字型传感器;按构成原理来分,有结构型、韧性型和复合型。湖南信息职业技术学院1.4微型传感器的发展前景在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。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。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。据研究,今后汽车电子技术将继续朝着功能多样化、技术一体化(例如:动力传动一体化,把发动机、变速器等综合集成为动力传动一体化控制,湖南信息职业技术学院达到最优的动力性和燃油经济性;动力、转向、悬架、制动等综合集成控制技术;被动、主动安全集成技术等。)、系统集成化、通讯网络化的方向发展。其中,先进传感器、ECU(电子控制模块)、执行器、控制策略、总线技术、新型42V电源等都将是今后发展的重点技术领域。传感器将朝着多功能化、集成化、智能化、微型化方向发展。在ECU方面,16位和32位将成为设计人员的首选。而电磁和电动执行器将逐渐取代气动/液压执行器。控制策略方面,目前采用