本書系統地介紹了汽車使用的各類傳感器的結構、工作原理、特性以及應用和檢測方法。全書共7章，內容包括汽車傳感器概述、傳感器敏感原理與特性、傳感器信號采集與調理、汽車動力控制系統傳感器、汽車底盤控制系統傳感器、車身控制及導航系統傳感器、新型傳感器及其在汽車上的應用。本書作為車輛工程專業教材，力求在闡明傳感器技術的基本知識的基礎上，緊密結合傳感器技術的發展，聯系科研實際，對汽車傳感器的基本理論及關鍵技術進行全面論述。
本書可作為高等學校車輛工程專業的教材，也可作為自動化等專業的師生及各類從事智能車輛相關工作的技術人員的參考書。
汽車是集機械、電子、信息、控制為一體的復雜機電系統。隨著電子和通信等關鍵基礎技術和應用技術的快速發展，汽車電子化、信息化程度不斷提高，呈現高度自動化、智能化、網聯化的發展趨勢。傳感器是信息感知和智能電控的首要環節，已成為車輛電子化、智能化和網聯化發展的基礎和關鍵技術。汽車自動化程度快速提升的需求對傳感器的要求也越來越高，“沒有先進的傳感器技術就沒有現代汽車”已成為業內共識。相應地，傳感器技術課程就成為車輛工程專業的必要課程。
傳感器技術涉及眾多學科及多學科交叉領域，比如機械、電子電路、控制技術、微納先進制造技術及生物技術等，理論與實踐并重，技術更新性強。目前大部分教材著重介紹傳統傳感器的原理和應用，知識體系相對來說較為陳舊，對于引領汽車電子發展方向的新型傳感器，如激光雷達、毫米波雷達以及智能集成傳感器的介紹較少，不利于把握汽車傳感器技術的發展動態。另外，隨著汽車智能化程度的不斷提高，各類新型高性能汽車傳感器（如MEMS傳感器、智能集成式傳感器、生物傳感器和射線與微波傳感器等）將會被不斷地引入汽車設計中，進一步豐富和拓展汽車的使用功能。調研發現，各類新型傳感器雖然性能優越，但難以與汽車工程應用之間形成有效的結合點，直接造成了傳感器新技術與汽車應用之間的脫節。因此，亟需一本專業的汽車傳感器教材來滿足車輛行業發展的需求，重點涉及面向汽車應用的先進傳感器原理與設計方法，以適應汽車類專業教學改革的需要。
基于上述原因，在“十三五”國家重點出版物出版規劃項目的支持下，我們以車輛工程專業的本科教學為目標，根據車輛智能網聯化發展趨勢下的傳感器技術特點，結合作者在汽車傳感器技術及測試技術方面的教學科研和實踐經驗，在教材規劃過程中對傳統教學內容進行必要的壓縮，加強傳感器設計相關的內容介紹，并且拓展介紹了新型傳感器的設計及在汽車上的應用。本書共7章，主要分為三個部分：第1~3章為傳感器技術的基礎內容，主要介紹了傳感器的定義、組成和分類，傳感器的敏感原理與特性，傳感器的信號采集與調理；第4~6章重點介紹了汽車各主要系統傳感器的技術特點，包括：動力控制系統傳感器、底盤控制系統傳感器、車身控制及導航系統傳感器，以實現掌握目前汽車傳感器工作原理與技術狀態、理解和正確選用汽車傳感器的教學目的；第7章介紹新型傳感器的發展及其在汽車上的應用。
本書特色在于搭建了新型傳感器技術與汽車應用之間的橋梁，在傳統教學內容基礎上引入各類新型傳感器技術，并輔之以相應的傳感器設計原理與測試方法，使現代先進的生物傳感技術、環境探測技術、人機工程學以及智能化技術的成果能夠更加有效地應用于汽車行業的發展。本書可作為車輛工程專業教材，也可作為自動化等專業參考教材，同時可供從事智能車輛相關工作的人員參考。
本書由大連理工大學高仁璟教授、趙劍教授和王奇博士編寫，由劉書田教授主審。本書能夠順利成稿要特別感謝博士研究生李明麗、田香玉、劉川、呂明、呂娜娜、湯易、郭帥等所做的大量工作。本書編寫過程中參考了大量的國內外相關資料，在此向相關作者表示感謝。感謝機械工業出版社的大力支持。
由于時間倉促、作者水平和經驗有限，書中錯漏之處在所難免，敬請讀者指正。
編著者
前言
第1章汽車傳感器概述1
1.1傳感器1
1.1.1傳感器的定義1
1.1.2傳感器的組成2
1.1.3傳感器的分類2
1.2傳感器在汽車上的應用3
1.2.1汽車傳感器的發展現狀3
1.2.2汽車傳感器的性能要求4
1.2.3汽車傳感器的選用原則5
思考題與習題6
第2章傳感器敏感原理與特性7
2.1傳感器的工作機理7
2.1.1電阻應變效應7
2.1.2磁電效應（霍爾效應）9
2.1.3壓電效應13
2.1.4光電效應18
2.1.5熱電效應19
2.2傳感器的特性21
2.2.1靜態特性21
2.2.2動態特性25
思考題與習題30
第3章傳感器信號采集與調理31
3.1概述31
3.2傳感器信號分類及描述31
3.2.1信號的分類31
3.2.2信號的描述35
3.3數字信號處理基礎36
3.3.1時域采樣和采樣定理36
3.3.2頻域采樣和柵欄效應38
3.4傳感器信號調理42
3.4.1電橋42
3.4.2信號的放大與隔離47
3.4.3信號的調制與解調51
3.4.4濾波器56
3.4.5信號的顯示與記錄58
3.5傳感器的標定與校準61
3.5.1傳感器標定的分類62
3.5.2標定與校準的方法62
思考題與習題63
第4章汽車動力控制系統傳感器64
4.1概述64
4.2溫度傳感器66
4.2.1熱電偶式溫度傳感器67
4.2.2熱電阻式溫度傳感器71
4.3壓力傳感器76
4.3.1電阻式壓力傳感器76
4.3.2電容式壓力傳感器78
4.3.3諧振膜式壓力傳感器80
4.4位置和轉速傳感器81
4.4.1磁脈沖式位置傳感器82
4.4.2磁電式轉速傳感器83
4.4.3霍爾式轉速傳感器84
4.4.4光電式轉速傳感器86
4.4.5電容式轉速傳感器87
4.5流量傳感器87
4.5.1空氣流量傳感器88
4.5.2燃料流量傳感器98
4.6氣體傳感器101
4.6.1氧傳感器101
4.6.2全范圍空燃比傳感器104
4.6.3煙塵濃度傳感器106
4.6.4NOx傳感器107
4.7動力控制系統的其他傳感器108
4.7.1爆燃傳感器108
4.7.2電流傳感器111
4.7.3電壓傳感器112
思考題與習題115
第5章汽車底盤控制系統傳感器116
5.1概述116
5.2加速/制動踏板傳感器117
5.2.1電位器式踏板傳感器118
5.2.2霍爾式踏板傳感器121
5.3角速度傳感器126
5.3.1壓電式角速度傳感器129
5.3.2MEMS靜電式角速度傳感器130
5.4加速度傳感器133
5.4.1壓阻式加速度傳感器134
5.4.2電容式加速度傳感器141
5.4.3諧振式加速度傳感器147
5.5轉矩傳感器151
5.5.1接觸式轉矩傳感器152
5.5.2非接觸式轉矩傳感器155
5.6車身高度傳感器160
5.6.1光電式車身高度傳感器160
5.6.2電感式車身高度傳感器164
思考題與習題166
第6章車身控制及導航系統
傳感器167
6.1概述167
6.2碰撞傳感器168
6.2.1機械式碰撞傳感器169
6.2.2電阻應變式碰撞傳感器171
6.2.3壓電式碰撞傳感器173
6.2.4水銀開關式碰撞傳感器174
6.2.5雙穩態碰撞傳感器175
6.3導航傳感器177
6.3.1全球衛星導航系統177
6.3.2羅盤傳感器180
6.3.3陀螺儀182
6.4視覺傳感器185
6.4.1CCD圖像傳感器185
6.4.2CMOS圖像傳感器188
6.4.3紅外成像系統192
6.5距離傳感器195
6.5.1激光雷達195
6.5.2毫米波雷達199
6.5.3超聲波雷達203
6.6車身控制系統的其他傳感器205
6.6.1光量（亮）傳感器205
6.6.2濕度傳感器207
6.6.3雨量傳感器210
思考題與習題213
第7章新型傳感器及其在汽車上的
應用214
7.1汽車輪胎健康狀況在線監測
傳感器 214
7.2車內空氣質量監測傳感器216
7.2.1概述216
7.2.2車內有毒氣體監測傳感器216
7.2.3車內有毒氣體濃度監測
傳感器220
7.3駕駛人狀態監測傳感器222
7.3.1駕駛人狀態監測的基本原理222
7.3.2駕駛人狀態監測傳感器
類型及原理225
7.4汽車傳感器在車聯網中的應用229
7.4.1車聯網的定義229
7.4.2車聯網的發展趨勢230
7.4.3車聯網的關鍵技術232
7.5汽車傳感器的發展趨勢237
思考題與習題238
參考文獻239
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