智能汽车测控技术 课件 第3章-第1讲 先进传感器技术

智能汽车测控技术

第3章先进传感器技术传感器是能感受规定的被测量并按一定的规律将其转换为可用输出信号的器件或装置。举例来说，人的耳朵、眼睛、鼻子等都是人本身与生俱来的传感器。人的“传感器”第3章先进传感器技术在自动驾驶汽车中，定位、雷达、视觉等传感器协作融合，能够以图像、点云等形式收集到环境数据，并通过算法的提取、处理和融合，进一步形成完整的汽车周边驾驶态势图，为驾驶行为决策提供依据。车用超声波雷达传感器V5视觉传感器西克SICK条码定位传感器第3章先进传感器技术本章在简要介绍汽车传感器的基础上，着重介绍智能汽车常用的几种传感器。掌握其构成、工作原理和主要技术指标将有助于对智能汽车测控系统的深入理解。第1讲汽车传感器概述1.定义和组成

人类获取的外界信息是依靠人的感觉器官感受的。在自动控制系统中，也需要获取外界信息，这些需要依靠相当于人的感觉器官的传感器来完成。下图表示了人体与自动控制系统的对应关系。第1讲汽车传感器概述1.定义和组成1.传感器的定义在《传感器通用术语》中，将传感器定义为：“能够感觉规定的被测量，并按一定的规律将其转换成输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。也就是说，传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测、感受到的信息，按一定规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。第1讲汽车传感器概述1.定义和组成

2.传感器的组成传感器的组成如下图所示，包括敏感元件、转换元件、信号调理转换电路、辅助电路。第1讲汽车传感器概述1.定义和组成

（1）敏感元件敏感元件是指传感器中能直接感受被测非电量，并按一定规律将其转换成与被测量有确定关系的其他量的元件。当进行非电量到电量的变换时，并非所有的非电量都能一次直接变换为电量，通常是将被测非电量预先变换成另一种易于变换成电量的非电量。例如应变式压力传感器的弹性膜片就是敏感元件，其作用是将压力转换成弹性膜片的形变。第1讲汽车传感器概述1.定义和组成

（2）转换元件转换元件又称变换器，是指能将敏感元件感受到的被测非电量直接转换成电量的器件。一般情况下，转换元件不直接感受被测量，特殊情况下例外，如应变式压力传感器中的应变片就是转换元件，其作用是将弹性膜片的形变转换成电阻值的变化。第1讲汽车传感器概述1.定义和组成

（3）信号调理转换电路

信号调理转换电路是指把传感元件输出的电信号进行放大、滤波、运算、调制等，转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路。（4）辅助电路

辅助电路通常包括电源等。需要外部接电源的传感器称为无源传感器，不需要外部接电源的传感器称为有源传感器，如电阻式、电感式和电容式传感器就是无源传感器，工作时需要外部电源供电。压电式传感器、热电偶传感器是有源传感器，工作时不需要外部电源供电。第1讲汽车传感器概述1.定义和组成

传感器一定包括敏感元件和转换元件等组件吗？

当然不是，有一些传感器能直接将被测量转换成电量如光敏三极管、电阻式温度传感器；还有一些传感器其敏感元件和转换元件是合二为一的，如压电式传感器、光电器件等；再如集成传感器，它将敏感元件、转换元件和信号调理电路做在同一块半导体芯片上，它除具有信号转换功能外，还具有信号处理、温度补偿等功能。第1讲汽车传感器概述2.分类

汽车传感器种类繁多，可以用不同的方法对传感器进行分类，其分类标准为：按能量的传递方式分类按照转换原理分类按照工作原理分类按照测量系统不同进行分类按照测量的参数不同进行分类按照输出的信号不同分类按制造工艺分类第1讲汽车传感器概述3.性能要求

汽车用传感器的性能指标包括精度指标、响应性、可靠性、耐久性、结构紧凑性、适应性、输出电平和制造成本等。对汽车传感器的性能有如下要求。有较好的环境适应性。有较高的工作稳定性及可靠性。适于批量生产和具有通用性。重复性好。传感器数量不受限制。其他要求。部分汽车传感器的检测项目和精度要求第1讲汽车传感器概述4.选用原则