隨著汽車科技的進步,越來越多的汽車都安裝上了汽車胎壓監測系統,它給我們快捷實時的知道了汽車胎壓的情況,開車前再也不用為擔心汽車胎壓不足和高而煩惱了,汽車胎壓監測系統給我們的用車帶來了極大的便利。
目前,為了保障汽車的駕駛的安全性,很多汽車輪胎都裝有壓力傳感器來檢測壓力的變換,據相關數據統計,輪胎壓力到達一個合理的數值,不僅能夠提高行駛的安全,還能節約油耗。那么汽車輪胎壓力傳感器的工作原理是什么呢?
汽車壓力傳感器原理
應變式傳感器的工作原理主要是基于電阻應變效應上,就是導體在外界作用下產生機械變形時,其電阻值相應發生變化。通過電阻值的變化與輸出電信號變化的關系計算出應變的大小,進而計算出所求壓力。 應變式壓力傳感器主要用來測量流動介質的動態或靜態壓力,如動力管道設備的進出口氣體或液體壓力、發動機內部的壓力、內燃機管道的壓力等。 應變片壓力傳感器大多采用膜片式或筒式彈性元件。
壓阻式壓力傳感器
壓阻式壓力傳感器的壓力敏感元件是壓阻元件, 它是基于壓阻效應工作的。 所謂壓阻元件實際上就是指在半導體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴散電阻, 當它受外力作用時, 其阻值由于電阻率的變化而改變。
壓阻式壓力傳感器的主要優點是體積小, 結構比較簡單, 動態響應也好, 靈敏度高, 能測出十幾帕斯卡的微壓, 它是一種比較理想, 目前發展和應用較為迅速的一種壓力傳感器。這種傳感器測量準確度受到非線性和溫度的影響, 從而影響壓阻系數的大小。 現在出現的智能壓阻壓力傳感器利用微處理器對非線性和溫度進行補償,它利用大規模集成電路技術, 將傳感器與計算機集成在同一塊硅片上, 兼有信號檢測、處理、記憶等功能, 從而大大提高傳感器的穩定性和測量準確度。
其他汽車壓力傳感器
除此之外還有差動變壓器式壓力傳感器(LVDT)、表面彈性波式壓力傳感器(SAW), LVDT式壓力傳感器有較大的輸出,易于數字輸出,但抗干擾性差;SAW式壓力傳感器具有體積小、質量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨率高、數字輸出等特點,用于汽車吸氣閥壓力檢測,能在高溫下穩定地工作,是一種較為理想的傳感器。
輪胎壓力監測系統主要有兩種解決方案,直接系統和間接系統。
直接式輪胎壓力監測系統是利用安裝在每一個輪胎里的壓力傳感器直接測量輪胎的氣壓,并對各輪胎氣壓進行顯示及監控,當輪胎氣壓太低或有滲漏時,系統會自動報警。
間接式輪胎壓力監測系統是通過汽車abs系統的輪速傳感器來比較輪胎之間的轉速差別,以達到監控胎壓的目的,該類型系統的主要缺點是:
1、不能顯示出各條輪胎準確的瞬時氣壓值;
2、同一車軸或者同一側車輪或者所有輪胎氣壓同時下降時不能報警;
3、不能同時兼顧車速、檢測精度等因素。
直接式輪胎壓力監控系統又分為主動式和被動式兩種。
主動式系統是采用在硅基上利用mems工藝制作電容式或者壓阻式壓力傳感器,將壓力傳感器安裝在每個輪圈上,通過無線射頻的方式將信號傳送出去,安裝在駕駛室里的無線接收裝置接收到該壓力敏感信號,經過一定的信號處理,顯示出當前的輪胎壓力。
主動式技術的優點是,技術比較成熟,開發出來的模塊可適用于各廠牌的輪胎,但缺點同樣比較突出,其感應模塊需要電池供電,因此存在系統使用壽命的問題。
被動式輪胎壓力監控系統的傳感器是采用聲表面波來設計的,這種傳感器通過射頻電場產生一個聲表面波,當這個聲表面波通過壓電襯底材料的表面時,就會產生變化,通過檢測聲表面波的這種變化,就可以知道輪胎壓力的情況。雖然此技術不用電池供電,但是它需要將轉發器整合到輪胎中,需各輪胎制造商建立共通的標準才有可能實施。
輪胎氣壓監測系統要檢測出輪胎氣壓的異常狀況,只有具有高分辨率才能有高的精度。電池壽命是有限的,且容量也受溫度影響。為提高系統的可靠性,傳感器最好能進行無源檢測。研究表明,利用輪胎壓力傳感器收集到的信息,可以對車輛懸掛系統進行故障監測并校正導航系統。所以,未來的汽車壓力傳感器應該是集各種功能于一身的無源智能型傳感器。
汽車傳感器是近年來發展最快、使用最多的傳感器的類別,國內汽車行業的發展刺激著汽車壓力傳感器的大力發展,先進的制造技術和工藝技術使得傳感器的性能越來越高,輪胎壓力監控也愈發的準確。