目前，不斷增長的競爭壓力迫使車輛制造商進行更精密的創(chuàng)新。這不僅牽涉到小型客車，同時牽涉到民用車輛，例如卡車、公共車輛以及摩托車等。近年來的明顯改進包括：
· 增加駕駛安全性
· 減少燃油消耗
· 減少環(huán)境污染
· 增加舒適度和方便性
· 改進了診斷功能
要使所有變成可能，許多物理量，例如機械、熱量及其它等，必須能在車上很多位置被測量，并被傳送到微控制器（microcontroller）。這個微控制器監(jiān)控這些測量值并在必要時打開合適的控制功能。在現(xiàn)代高端車輛里，傳感器的數目達到了數百個，并且機動車輛正逐漸進入移動電子的堡壘。
現(xiàn)代交通工具的車身都具有以傳感器連接真實世界的計算機網絡，這些車載傳感器工作于極端惡劣的環(huán)境里。一般而言，如今的趨勢是從獨立操作單獨模塊走向總線控制的整車網絡。就某種意義而言，其目的是在每個角落、裂縫都可知道其他任何地方發(fā)生了什么。以下功能若沒有傳感器將變得不堪設想：
· ABS（antilock braking system，防鎖死制動/剎車系統(tǒng)）：利用電子控制減少制動塊的壓力，防止制動鎖死以維護車輛的可操縱性。
· ASR（acceleration slip regulation又叫作traction control，驅動防滑系統(tǒng)/牽引力控制系統(tǒng)）：防止單輪自轉。
· ESP（electronic stability program,電子穩(wěn)定系統(tǒng)）：防止機輪打滑以使車輛維持在駕駛員所希望路線上行駛。
· ACC（adaptive cruise control,自適應巡航控制系統(tǒng)）：根據車速自動控制與前車之間的最佳距離。
· 監(jiān)控廢氣和適當調制油氣混合比，以減少有害輻射。
· 碰撞發(fā)生時，僅打開有乘客座位的相應氣囊。
· 車窗在沒有受到抵抗力但不可上升時進行后退（例如：有手指被夾�。�
· 在燃油不足、車門在車輛行駛中無完全關閉、路面覆冰、安全帶沒有系緊等情況下發(fā)出警告信號。
由于人的生命、公司的信譽和財產價值都必須依賴于這些傳感器的可靠操作，所以它們常遭受極度嚴格的可靠性要求。這些傳感器要面臨的環(huán)境條件是極具挑戰(zhàn)性的，例如其溫度范圍從-40oC到高熱引擎的160oC（短沖程可上至200oC），還有雨水、冰雹、化冰鹽（Deicing salt）、制動液、油漬、電池酸液、灰塵、廢氣、強烈振動、機械沖擊以及緊靠高電磁場等環(huán)境條件。除安全防止所有失效外，這些傳感器必須在所有的這些條件下長時間維持其測量準確度。同時，它們也受到嚴峻的成本壓力。因此，在多種商用傳感器中僅有小部分成為選擇的規(guī)范。
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一個主要的被測量就是曲軸轉速。傳統(tǒng)方法是使用一個由線圈和永磁組成的電感式傳感器。曲軸上有一個鋼質凸輪（或凸角）。當它每次經過傳感器前方時，通過線圈的磁通量就會發(fā)生變化。因此曲軸每轉一次，就會引起一個電壓脈沖，從而作用于電子電路。
另一種方法就是在曲軸上縛一塊磁鐵。假如這種傳感器鄰接一個大齒輪或一個磁化了的多極角輪子，曲軸的每次轉動就會得到相應數目的脈沖。這種方法簡單而經濟。產生信號的頻率就是轉速的測量尺度。然而，這種方法的缺點在于產生的電壓與轉速成比例，因而難以感測較低的轉速。
使用能對靜態(tài)磁場產生響應的傳感器可避免這個問題，例如霍爾效應傳感器或一個磁阻傳感器。這些傳感器是無損且可靠的，并由于成本較低，它們在車輛系統(tǒng)中已被廣泛地使用。
第二個重要的量就是曲軸（或四沖程引擎中以曲軸的一半速度轉動的凸輪軸）的瞬間角坐標。電子點火控制系統(tǒng)需要這個量。電感式和磁性傳感器同樣適合這種用途。發(fā)展趨勢正從傳統(tǒng)的機械氣門控制轉向電子氣門控制。Siemens VDO的電子氣門正時（EVT）系統(tǒng)提供氣門開/關次數選擇的增加范圍，以使得引擎操作更加有效。
另一個需要檢測的參數是引擎溫度，因為由冷卻系統(tǒng)失效而導致引擎過熱將造成嚴重的后果。半導體傳感器和金屬傳感器都適合作為溫度傳感器。
油路的流量傳感器可提供即時油耗指示。然而，由于現(xiàn)代噴油引擎的使用而使這種傳感器可省略，因為油耗量可正確地由噴油泵所噴射的燃油體積計算出。車載計算機可以計算和顯示出每100km的平均油耗、（重置后的）最新總油耗、以及預計還可以行駛的路程（若將油箱燃油計算在內）。
測量引擎的空氣吸入量對于優(yōu)化引擎控制是非常重要的。眾所周知，空氣密度依賴于空氣溫度和海拔高度。用傳感器測量空氣體積，其測量值必定是相當準確的。
機械氣流傳感器使用一個電位計檢測氣流中的閥瓣（氣舵）偏離動態(tài)電壓的位置。通過使用熱氣流傳感器（熱線和熱薄膜氣流傳感器）而無需使用移動零件。這些傳感器使用鉑金線或使用帶有鉑金加熱元件和蒸氣沉積金屬膜電阻（vapour-deposited metal-film resistor）的小型陶瓷板。使用閉環(huán)控制系統(tǒng)維持傳感器處于恒溫以彌補氣流經過傳感器時的冷卻效應。保持傳感器恒溫的加熱電流與氣流成比例，因而也提供了對氣流團的測量尺度。
轉矩測量
現(xiàn)代自動傳輸都使用微控制器進行控制。為決定最佳變速點，控制器需要引擎以及曲軸轉速產生的大量轉矩信息。由于這個量必須在轉動的軸上測量，這同時意味著傳感器設計師必需面對的一項特別的挑戰(zhàn)。選擇之一就是使用磁彈效應（magnetoelastic effect），這是鋼料在機械應力下其磁滲透性產生的變化。另一個選擇就是使用一定間距的角增量傳感器（incremental angular sensor）以測量軸的扭力。
X by wire
當駕駛員得到類似ABS、ASR、ESP和ACC等電子系統(tǒng)輔助的時候，（油門和制動裝置的）控制元件不再直接由踏板的機械連接所驅動。踏板與控制元件之間的電路連接具備自身的智能性，可在需要的時候采取正確的反應。這就是相當于線控駕駛（drive by wire）和線控制動（brake by wire）。
踏板位置的感測使用可適應嚴格可靠性需求的角度傳感器（通常是電位計）。正常型帶導電碳黑線路的電位計會隨著時間增長而磨損，導致其電阻增加。此外，由于受到污染，擦拭器也會間歇地擦拭線路。可使用零磨損設計以增加使用壽命，例如Novotechnik生產的結合電感式和電阻式操作的傳感器。在這個傳感器里，一個可滑動的鐵氧體軛調制在兩個導電圈之間的電感耦合，并由固定的ASIC測量耦合程度。
電子動力轉向（ESP）
在一些標準產品型號里，轉向輔助設備是由電子馬達提供動力而非液壓系統(tǒng)。這不但減少了油耗而且減輕了重量。電子動力轉向需要一個縛在轉向輪上的角度傳感器以測量大約超過四次轉體的轉動角度。該傳感器的輸出信號對于ESP系統(tǒng)同樣重要。轉向輪傳感器可用一個電位計或用光/磁效應檢測轉動。
線控轉向是指類似曲軸系統(tǒng)的純粹電子轉向系統(tǒng)。該系統(tǒng)在轉向輪和前輪之間沒有任何的機械連接。目前，該系統(tǒng)仍處于研究階段。這個領域對安全的要求是極高的。Bosch暫行的解決方案是允許電子系統(tǒng)通過一個行星齒輪裝置（planetary gear drive）插入。假如該電子系統(tǒng)發(fā)生故障，車輛可以使用機械轉向。
線控制動同樣是使用機電制動踏板實現(xiàn)的暫行方案，該方案的踏板是電子控制電液啟動式制動踏板。除了安全考慮外，對純粹的電子系統(tǒng)來說，其主要障礙是所需的（同時與一個12V電子系統(tǒng)）操作電流對于實際應用來說過大�；诔杀镜目紤]，業(yè)界將繼續(xù)停止向曾大熱一時的42V系統(tǒng)轉換。
最小化污染
最小化污染物輻射需要保持引擎入口處混合氣體達到最佳的空(氣)燃(油)比λ。排氣管的這種λ傳感器是一個基于固體電解液里的離子傳導的氧氣傳感器。λ傳感器的信號通常用于調整供應給引擎的混合氣體。λ傳感器已成為技術上的精密器件，并且具有適合不同需求的多種規(guī)格。
智能窗戶
除了位置傳感器用來切斷完全打開和完全關閉位置的馬達外，電動窗和電動天窗利用力度傳感器檢測關閉操作的阻力。這是因為窗體局部具有東西陷入和被夾住的危險，尤其是當小孩粗心地在玩耍車窗及天窗的時候。如果遭受到阻力，車窗和天窗需要自動重開以避免危險發(fā)生。Infineon的TLE49x6傳感器就是專門為這種應用而開發(fā)的。這個二重霍爾傳感器在一個芯片上具有兩個霍爾效應元件，分別用來測定位置和運動的方向。
胎壓和制動
輪胎是最重要的安全部件之一。輪胎損壞是造成無數意外事故的原因。胎壓不足尤其危險，因為輪胎側壁的過度彎曲會引起輪胎過熱和破裂。電子監(jiān)控系統(tǒng)可對胎壓不足進行預警。它們最初適用于商用車輛（卡車、公共車輛等）。
一個特定的問題就是如何從轉動輪傳輸數據到相應的底盤。對這種情況，無線連接比滑動環(huán)更為可靠。無線系統(tǒng)的壓力和溫度傳感器使用無線電波讀出測量數據。早期系統(tǒng)使用鋰電，但是基于維護的原因人們已淘汰了這種電池�，F(xiàn)代無電池系統(tǒng)（例如Siemens VDO開發(fā)的輪胎IQ系統(tǒng)）使用聲表面波（SAW）轉發(fā)器為射頻場提供電力。ABS、ASR和ESP系統(tǒng)需要知道車輪的轉動速度。在早期系統(tǒng)里，這由前面提及的電感式傳感器來決定，但它們對低轉速的檢測效果不佳。多種磁阻傳感器被證明比利用霍爾效應的磁性傳感器更適合這種應用。
電子技術增強駕駛穩(wěn)定性
很多事故是由于機輪打滑引起的。Bosch電子穩(wěn)定程序包括ABS和ASR等功能。它可以在所有機輪打滑的早期階段就檢測出癥狀并嘗試反打滑以使車輛處于可控制的狀態(tài)。這可以通過適宜地獨立制動各車輪和減少引擎動力而得到。為達目的，控制器和轉向輪的角度位置有關，以及為車輛垂軸（側滑速度）和車輛前進速度的制動提供動力。
很多種類的傳感器可以用來測量側滑速度。這些傳感器的大部分使用地球偏轉力（Coriolis force），從而使振動的微型架構（例如旋轉擺或音叉）在發(fā)生旋轉時的振蕩模式發(fā)生變化�？赏ㄟ^對振蕩元件和基片之間的電容的變化的檢測得到這個改變。
假如車輛發(fā)生翻轉或翻側，必須松開安全帶以讓乘客輕易逃脫或被救出。傾斜傳感器可以用于檢測車輛的姿勢。這種傳感器可使用不同的工作原理，但基于熱量原理的傳感器特別適合制造小型、低成本的器件。這種傳感器可以容納一個被熱氣泡所環(huán)繞的電子式加熱線。假如傳感器是水平的，在加熱器兩端的溫度傳感器可接收到同量的熱。在這樣的條件下，這些傳感器被作為輸出電壓為零的輸出測量橋接器。如果傳感器被傾斜，就會具有不同的溫度以及產生一個非零的輸出電壓。目前至少有兩個制造商（Memsec和Vogt）提供這種傳感器。
可靠的燃油水平測量
通常的燃油水平測量是使用油箱浮標，該浮標通過控制臂連接到一個密封的用來防止漏油的電位計�；谌绱说牟贾�，磨損導致不正確的數據讀取同時會引發(fā)不愉快的事情發(fā)生。Siemens-VDO生產無損傳感器，它們可容納由類轉盤式接觸元件打開的磁性陣列。加在浮標控制桿的磁場通過傳感器，以及依次閉合各接觸臂。
Morgan電子陶瓷公司倡導一種完全不需要浮標的技術。它使用通過油箱底部的壓電變換器（piezoelectric transducer）產生的超聲波測量燃油的水平，然后根據測量發(fā)射波的傳播時間決定燃油的水平。
大肆宣揚的個人安全
氣囊配置傳感器需求最大限度的可靠性。為防止意外發(fā)生，當某力能級的碰撞發(fā)生的時候，它們必須保證絕對肯定地做出響應，但卻不可以對臨界條件下的沖擊做出響應。適合這種應用的傳感器為加速度傳感器。不同工作原理的傳感器具備為這種應用所采用的潛在性。根據相對于靜止位置時所發(fā)生的質量偏移，它們大多數包含一個使用彈簧機制的慣性質量懸掛。由單片硅晶體蝕刻而成的微型機械模型被廣泛采用。質量偏移使得交錯電極梳指之間的電容發(fā)生變化，而集成在同一芯片內的電子電路將測量這個變化。雖然這些傳感器結構精微而顯脆弱，但卻具非常顯著的耐用性。
如果乘客座位是空的，事故發(fā)生的時候就不會打開乘客端氣囊。處理“使用鑒別（occupant classification）”的一個方法就是在座椅裝飾下放置一個帶力度電阻的人工合成坐墊以測量壓力分布情況。假如壓力不存在，即使裝配有兒童座椅，氣囊也不會打開。其他的選擇包括裝配在四個座位附著點上的力度傳感器以及“智能門閂”（Bosch門閂系統(tǒng)）。既然如此，評估電路計算乘客座位的重力和重力分布，并為這些信息驅動一個合適的氣囊調度策略：全調度、軟調度、或觸發(fā)抑制。
內部和外部氣候
無論外面的天氣如何，車內氣候應當是舒適的。空調調節(jié)單元逐漸變得流行。它們的溫度傳感器通常以電阻變化原理進行操作。
駕駛員需要清理空氣以集中精力于隨后的工作。當行駛經過一個隧道，有害氣體（CO2、CO、Nox、未燃炭氫化合物）會急劇地集中。假如這樣，最好閉塞外部空氣的供應，以及允許當外部空氣變得干凈時內部空氣才再次流通。這可以通過使用一個空氣質量傳感器測量有害氣體（尤其是CO和NOx）來實現(xiàn)以及當超過臨界值的時候關閉一個進口閥。
擋風玻璃的雨刮會在開始下雨的時就自動打開以減少駕駛員的負擔、雨水感應器使用LED和紅外光電二極管以進行光學上的操作。擋風玻璃表面的放射特性在“干”和“濕”狀態(tài)下有所不同。雨刮的速度也可按照所測得的雨量大小進行調節(jié)。其他類型的傳感器（例如Preh公司生產的系統(tǒng)）可檢測玻璃上的薄霧以適宜地對空調系統(tǒng)進行控制。
在前隔板上的外部溫度顯示在冬天里顯得尤其重要。許多現(xiàn)代車輛具備溫度傳感器對黑冰條件（表面和路面一樣滑的路面）進行警報。它們裝配在與引擎和廢氣距離相當遠的地方以防止被這些源頭的溫度所影響。
無錯導航
導航系統(tǒng)目前變得相當流行。它們使用GPS接收器測定車輛的位置，但是在隧道和地下車庫卻失效。為了對車輛進行定位，同樣需要使用具有高精確度磁場傳感器的電子羅盤。霍爾效應傳感器對于地球磁場（接近40uT）來說過于敏感，因此可用磁通門傳感器（相當優(yōu)秀但也相當貴）所替代。
地球的磁場會由于擾動影響而產生局部失真。這些擾動包括容納了大量鋼材的混凝土大樓，當然車體本身也會使磁場失真�；谶@個原因，導航系統(tǒng)使用車輛行駛的距離作為輔助信息。這個距離可以由車輪轉動次數或者由加速度傳感器的兩次集成數據所獲得。對于測量曲線行駛，轉向輪的轉動角度還未足夠精確。在這種情況下，前面提及的側滑速率傳感器就可提供足夠的信息源。
自動保持安全距離
電子距離傳感器使并行停車更為容易。緩沖器的壓電振蕩器發(fā)射超聲波脈沖并接受回波。脈沖的延遲可用來測量距離，測量范圍大約為3米。
在高速時候，一個最容易產生事故的原因就是與前面車輛距離太為接近。雷達傳感器可以使用76-77GHz頻帶的毫米波來測量距離。波束緊緊地集中以避免受到路邊物體的干擾。在Bosch的ACC（自適應巡航控制系統(tǒng)）里有四個重疊的雷達波束掃描車輛前面的空間距離，其測量范圍可伸展至200米。這個系統(tǒng)同時可以在測量范圍內檢測幾種不同車輛。下一步將在常規(guī)汽車里裝配短范圍雷達監(jiān)測系統(tǒng)（SRR）。SRR系統(tǒng)被正式批準使用24GHz頻帶，這將令無線電愛好者們無從開心。
歐盟的頻率紛爭
一種距離警告雷達系統(tǒng)現(xiàn)已作為一種常規(guī)產品面市，它在77GHz頻帶下操作以及具有超過100米的操作范圍，Bosch將其命名為“自適應巡航控制系統(tǒng)（ACC）”。ACC價格昂貴并且占用了車內相當大的空間。此外，它僅僅掃描車前方相當狹窄的區(qū)域。
短距離雷達可提供達20米的全范圍監(jiān)控，業(yè)界預料短距離雷達的使用可顯著地減少事故的發(fā)生。基于這個目的，已開發(fā)出工作于24GHz的低成本雷達傳感器，以及一個名為SARA（短距離汽車雷達頻率聯(lián)盟）的國際社團的成立，其致力于使該頻帶被批準為國際化的寬帶汽車雷達傳感器使用。
盡管這個制定規(guī)章的目的已于2002年在美國達到，但歐盟委員會于2004年中停止使用79GHz頻帶，因為有些歐盟成員國擔心這會影響點到點無線連接、氣象衛(wèi)星、射電天文合公關雷達等應用的21-26GHz頻帶。
這個決定不但使歐盟出口制造商的競爭力處于劣勢，同時也引發(fā)了歐盟自身發(fā)展目標的沖突。因此歐洲道路交通安全行動日程責成各成員國要在2010年將交通受難事件數目減少到2000年的一半以下。這個目標如果沒有使用基于SRR的駕駛員輔助系統(tǒng)是不可能達到的；同時如果無權使用24GHz頻帶，該系統(tǒng)的面市也將在若干年后才能實現(xiàn)，因為現(xiàn)時面市的79GHz傳感器都是使用昂貴而不成熟的砷鎵化合物半導體器件。
該問題的解決最終得到了典型的歐盟式妥協(xié)－批準了帶有多種限制和保留的24GHz系統(tǒng)的有限條款、過渡式報告和監(jiān)控測量措施。2005年1月17日，歐盟委員會宣布原則上使用原先的79GHz頻帶，但同時使用允許24Ghz頻帶“只要每個國家市場上裝配這種系統(tǒng)的汽車比例少于7%”以及該限制不會在2013年6月30日前被采取”。這個準則只適用于那些以生產配置形式裝配了該系統(tǒng)的新車，但它們的24GHz雷達必須在2013年以后才可以使用。
一個獨特之處在于射電天文站限制領域的建立。當車輛接近這些限制領域時候，24GHz傳感器將禁止運作。2007年6月30日前，駕駛員可以通過手動進行關閉操作，但日后只有在接近禁止領域時能自動關閉24GHz系統(tǒng)的車輛才會被批準注冊。
盡管如此，汽車工業(yè)界即時提出要把24GHz技術作為車輛的生產配置，這意味著所有新開發(fā)的型號都會裝配上24GHz系統(tǒng)。很自然，這些配置優(yōu)先會在高端型號的車輛上實現(xiàn)，例如戴姆勒-克萊斯勒公司于今年下半年推出的新款S級汽車。
我們在這里只簡單地描述了現(xiàn)代車輛使用的一小部分傳感器。改革創(chuàng)新的進程如此之快以致若干年后的數量會成倍增長。希望這會令車輛變得更加安全、更加高效和更加環(huán)保。(本文編校自《無線電技術》。閱讀原文，請訪問http://www.wxdjs.com。)
