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隨著人們生活水平的不斷提高,汽車的市場需求不斷增加,但是由于生產(chǎn)廠家眾多,汽車行業(yè)的競爭仍然十分殘酷。特別是近此年來,隨著汽車電子技術的不斷發(fā)展,如今的汽車已成為集機械加工制造技術、電子技術和智能控制于一身的高科技的產(chǎn)物,提高汽車的智能化水平已成為各個汽車廠家的主要競爭內(nèi)容。我國也有部分地區(qū)已將傳感器技術運用到測土配方施肥當中,可使農(nóng)戶將植物生長情況數(shù)據(jù)通過終端傳輸給農(nóng)業(yè)專家,專家給予有效的解決方案,對植物實現(xiàn)精細化施肥,提高生產(chǎn)效率。傳感器是智能化系統(tǒng)中必不可少的部件,據(jù)統(tǒng)計如今的汽車所用的傳感器已經(jīng)達到了200個左右,由此可見傳感器對于汽車的重要性。
1、傳感器在汽車電子技術中發(fā)揮的作用
汽車控制系統(tǒng)的通常均為閉環(huán)控制系統(tǒng),反饋信號是該閉環(huán)控制系統(tǒng)中必不可少的一部分。傳感器的主要作用便是為汽車控制系統(tǒng)提供反饋信號,其可將溫度、流量、速度、壓力、流量、聲音、光、濕度、電磁等非電信號轉(zhuǎn)換成能被控制系統(tǒng)有效識別的電信號,控制系統(tǒng)在得到各種反饋信號之后便能采取相應的動作,從而使得汽車智能控制得以實現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計,目前約有百余種不同形式的光纖傳感器,用于不同領域進行檢測。傳感器是汽車的基石,沒有傳感器技術的支撐,汽車電子技術將成為空談。對于汽車來說這些傳感器配件就是它的“鼻子”、“眼睛”、“耳朵”和“皮膚”,傳感器將幫助其實現(xiàn)與用戶的信息交流,為用戶后續(xù)的操作提供強有力的信息支持。
多種不同種類溫度傳感器的工作原理
(一)熱電耦溫度傳感器。熱電耦溫度傳感器結(jié)構(gòu)簡單,僅由兩根不同材料的導體或半導體焊接而成,是應用 廣泛的溫度傳感器。這些可變電阻在惠斯通電橋提供電電壓,通常局部之前被進一步傳遞空調(diào)引入。熱電耦溫度傳感器是根據(jù)熱電效應原理制成的:把兩種不同的金屬A,B組成閉合回路,兩接點溫度分別為t1和t2,則在回路中產(chǎn)生一個電動勢。
熱電耦也是由兩種不同材料的導體或半導體A、B焊接而成,焊接的一端稱為工作端或熱端。與導線連接的一端稱為自由端或冷端,導體A、B稱為熱電極,總稱熱電耦。傳感器是汽車的基石,沒有傳感器技術的支撐,汽車電子技術將成為空談。測量時,工作端與被測物相接觸,測量儀表為電位差計,用來測出熱電耦的熱電動勢,連接導線為補償導線及銅導線。
從測量儀表上,我們觀測到的便是熱電動勢,而要想知道物體的溫度,還需要查看熱電耦的分度表。
為了保證溫度測量結(jié)果足夠精準,在熱電極材料的選擇方面也有嚴格的要求:物理、化學穩(wěn)定性要高;電阻溫度系數(shù)??;導電率高;熱電動勢要大;熱電動勢與溫度要有線性或簡單的函數(shù)關系;復現(xiàn)性好;便于加工等。根據(jù)我們常用的熱電極材料,熱電耦溫度傳感器可分為標準化熱電耦和非標準化熱電耦。鉑銠-鉑熱電耦是常用的標準化熱電耦,熔點高,可用于測量高溫,誤差小,但價格昂貴,一般適用于較為精密的溫度測量。鐵-康銅為常用的非標準化熱電耦,測溫上限為600攝氏度,易生銹,但溫度與熱電動勢線性關系好,靈敏度高。薄片狀的熱敏電阻很適合測量皮膚溫度,近年來發(fā)展的薄膜型熱敏電阻可以做得非常薄,只有十幾納米,用它做測溫元件,將有很好的發(fā)展前景。
傳感器的溫度測量
(3)電阻溫度檢測器(RTD)精度極高且具有中等線性度,他們特別穩(wěn)定,并且有多種配置,但他們的z高上作溫度只能達到400℃左右,它們也有很大的TC,且價格昂貴(是熱電偶的4~10倍),并且需要一個外接參考源。
(4)IC溫度傳感器:包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。模擬輸出IC溫度傳感器具有很高的線性度(如果配合一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器或ADC可產(chǎn)生數(shù)字輸出)、低成本、(大約1%)、小尺寸和高分辨率。它們的不足之處在于溫度范圍有限(55℃~ 150℃),并且需要一個外部參考源。數(shù)字輸出IC溫度傳感器帶有一個內(nèi)置參考源,它們的響應速度也相當慢(100ms數(shù)量級)。雖然它們固有地會自身發(fā)熱,但可以采用自動關閉和單次轉(zhuǎn)換模式使其在需要測量之前將IC設置為低功耗狀態(tài),從而將自身發(fā)熱降到z低。隨著RFID系統(tǒng)的到位,不僅能夠?qū)崟r自動收集患者的溫度數(shù)據(jù),溫度超過設定的閾值,系統(tǒng)能夠自動警報,且可預測溫度的變化趨勢。IC溫度傳感器具有很高的線性,低系統(tǒng)成本,集成復雜的功能,能夠提供一個數(shù)字輸出,并能夠在一個相當有用的范圍內(nèi)進行溫度測量。