定 价:49.8 元
丛书名:“十三五”国家重点出版物出版规划项目现代机械工程系列精品教材新工科·普通高等教
- 作者:高仁璟赵剑
- 出版时间:2023/5/1
- ISBN:9787111699736
- 出 版 社:机械工业出版社
- 中图法分类:U463.6
- 页码:
- 纸张:胶版纸
- 版次:
- 开本:16开
本书系统地介绍了汽车使用的各类传感器的结构、工作原理、特性以及应用和检测方法。全书共7章,内容包括汽车传感器概述、传感器敏感原理与特性、传感器信号采集与调理、汽车动力控制系统传感器、汽车底盘控制系统传感器、车身控制及导航系统传感器、新型传感器及其在汽车上的应用。本书作为车辆工程专业教材,力求在阐明传感器技术的基本知识的基础上,紧密结合传感器技术的发展,联系科研实际,对汽车传感器的基本理论及关键技术进行全面论述。
本书可作为高等学校车辆工程专业的教材,也可作为自动化等专业的师生及各类从事智能车辆相关工作的技术人员的参考书。
汽车是集机械、电子、信息、控制为一体的复杂机电系统。随着电子和通信等关键基础技术和应用技术的快速发展,汽车电子化、信息化程度不断提高,呈现高度自动化、智能化、网联化的发展趋势。传感器是信息感知和智能电控的首要环节,已成为车辆电子化、智能化和网联化发展的基础和关键技术。汽车自动化程度快速提升的需求对传感器的要求也越来越高,“没有先进的传感器技术就没有现代汽车”已成为业内共识。相应地,传感器技术课程就成为车辆工程专业的必要课程。
传感器技术涉及众多学科及多学科交叉领域,比如机械、电子电路、控制技术、微纳先进制造技术及生物技术等,理论与实践并重,技术更新性强。目前大部分教材着重介绍传统传感器的原理和应用,知识体系相对来说较为陈旧,对于引领汽车电子发展方向的新型传感器,如激光雷达、毫米波雷达以及智能集成传感器的介绍较少,不利于把握汽车传感器技术的发展动态。另外,随着汽车智能化程度的不断提高,各类新型高性能汽车传感器(如MEMS传感器、智能集成式传感器、生物传感器和射线与微波传感器等)将会被不断地引入汽车设计中,进一步丰富和拓展汽车的使用功能。调研发现,各类新型传感器虽然性能优越,但难以与汽车工程应用之间形成有效的结合点,直接造成了传感器新技术与汽车应用之间的脱节。因此,亟需一本专业的汽车传感器教材来满足车辆行业发展的需求,重点涉及面向汽车应用的先进传感器原理与设计方法,以适应汽车类专业教学改革的需要。
基于上述原因,在“十三五”国家重点出版物出版规划项目的支持下,我们以车辆工程专业的本科教学为目标,根据车辆智能网联化发展趋势下的传感器技术特点,结合作者在汽车传感器技术及测试技术方面的教学科研和实践经验,在教材规划过程中对传统教学内容进行必要的压缩,加强传感器设计相关的内容介绍,并且拓展介绍了新型传感器的设计及在汽车上的应用。本书共7章,主要分为三个部分:第1~3章为传感器技术的基础内容,主要介绍了传感器的定义、组成和分类,传感器的敏感原理与特性,传感器的信号采集与调理;第4~6章重点介绍了汽车各主要系统传感器的技术特点,包括:动力控制系统传感器、底盘控制系统传感器、车身控制及导航系统传感器,以实现掌握目前汽车传感器工作原理与技术状态、理解和正确选用汽车传感器的教学目的;第7章介绍新型传感器的发展及其在汽车上的应用。
本书特色在于搭建了新型传感器技术与汽车应用之间的桥梁,在传统教学内容基础上引入各类新型传感器技术,并辅之以相应的传感器设计原理与测试方法,使现代先进的生物传感技术、环境探测技术、人机工程学以及智能化技术的成果能够更加有效地应用于汽车行业的发展。本书可作为车辆工程专业教材,也可作为自动化等专业参考教材,同时可供从事智能车辆相关工作的人员参考。
本书由大连理工大学高仁璟教授、赵剑教授和王奇博士编写,由刘书田教授主审。本书能够顺利成稿要特别感谢博士研究生李明丽、田香玉、刘川、吕明、吕娜娜、汤易、郭帅等所做的大量工作。本书编写过程中参考了大量的国内外相关资料,在此向相关作者表示感谢。感谢机械工业出版社的大力支持。
由于时间仓促、作者水平和经验有限,书中错漏之处在所难免,敬请读者指正。
编著者
前言
第1章汽车传感器概述1
1.1传感器1
1.1.1传感器的定义1
1.1.2传感器的组成2
1.1.3传感器的分类2
1.2传感器在汽车上的应用3
1.2.1汽车传感器的发展现状3
1.2.2汽车传感器的性能要求4
1.2.3汽车传感器的选用原则5
思考题与习题6
第2章传感器敏感原理与特性7
2.1传感器的工作机理7
2.1.1电阻应变效应7
2.1.2磁电效应(霍尔效应)9
2.1.3压电效应13
2.1.4光电效应18
2.1.5热电效应19
2.2传感器的特性21
2.2.1静态特性21
2.2.2动态特性25
思考题与习题30
第3章传感器信号采集与调理31
3.1概述31
3.2传感器信号分类及描述31
3.2.1信号的分类31
3.2.2信号的描述35
3.3数字信号处理基础36
3.3.1时域采样和采样定理36
3.3.2频域采样和栅栏效应38
3.4传感器信号调理42
3.4.1电桥42
3.4.2信号的放大与隔离47
3.4.3信号的调制与解调51
3.4.4滤波器56
3.4.5信号的显示与记录58
3.5传感器的标定与校准61
3.5.1传感器标定的分类62
3.5.2标定与校准的方法62
思考题与习题63
第4章汽车动力控制系统传感器64
4.1概述64
4.2温度传感器66
4.2.1热电偶式温度传感器67
4.2.2热电阻式温度传感器71
4.3压力传感器76
4.3.1电阻式压力传感器76
4.3.2电容式压力传感器78
4.3.3谐振膜式压力传感器80
4.4位置和转速传感器81
4.4.1磁脉冲式位置传感器82
4.4.2磁电式转速传感器83
4.4.3霍尔式转速传感器84
4.4.4光电式转速传感器86
4.4.5电容式转速传感器87
4.5流量传感器87
4.5.1空气流量传感器88
4.5.2燃料流量传感器98
4.6气体传感器101
4.6.1氧传感器101
4.6.2全范围空燃比传感器104
4.6.3烟尘浓度传感器106
4.6.4NOx传感器107
4.7动力控制系统的其他传感器108
4.7.1爆燃传感器108
4.7.2电流传感器111
4.7.3电压传感器112
思考题与习题115
第5章汽车底盘控制系统传感器116
5.1概述116
5.2加速/制动踏板传感器117
5.2.1电位器式踏板传感器118
5.2.2霍尔式踏板传感器121
5.3角速度传感器126
5.3.1压电式角速度传感器129
5.3.2MEMS静电式角速度传感器130
5.4加速度传感器133
5.4.1压阻式加速度传感器134
5.4.2电容式加速度传感器141
5.4.3谐振式加速度传感器147
5.5转矩传感器151
5.5.1接触式转矩传感器152
5.5.2非接触式转矩传感器155
5.6车身高度传感器160
5.6.1光电式车身高度传感器160
5.6.2电感式车身高度传感器164
思考题与习题166
第6章车身控制及导航系统
传感器167
6.1概述167
6.2碰撞传感器168
6.2.1机械式碰撞传感器169
6.2.2电阻应变式碰撞传感器171
6.2.3压电式碰撞传感器173
6.2.4水银开关式碰撞传感器174
6.2.5双稳态碰撞传感器175
6.3导航传感器177
6.3.1全球卫星导航系统177
6.3.2罗盘传感器180
6.3.3陀螺仪182
6.4视觉传感器185
6.4.1CCD图像传感器185
6.4.2CMOS图像传感器188
6.4.3红外成像系统192
6.5距离传感器195
6.5.1激光雷达195
6.5.2毫米波雷达199
6.5.3超声波雷达203
6.6车身控制系统的其他传感器205
6.6.1光量(亮)传感器205
6.6.2湿度传感器207
6.6.3雨量传感器210
思考题与习题213
第7章新型传感器及其在汽车上的
应用214
7.1汽车轮胎健康状况在线监测
传感器 214
7.2车内空气质量监测传感器216
7.2.1概述216
7.2.2车内有毒气体监测传感器216
7.2.3车内有毒气体浓度监测
传感器220
7.3驾驶人状态监测传感器222
7.3.1驾驶人状态监测的基本原理222
7.3.2驾驶人状态监测传感器
类型及原理225
7.4汽车传感器在车联网中的应用229
7.4.1车联网的定义229
7.4.2车联网的发展趋势230
7.4.3车联网的关键技术232
7.5汽车传感器的发展趋势237
思考题与习题238
参考文献239