汽車雨量傳感器是什麼?作用在哪?

汽車雨量傳感器是什麼？作用在哪？

工程師譚軍 發表於 2018-07-17 09:42:24

最近一段時間，中國南方正處於梅雨季節，溼熱的空氣和連綿不絕的雨水，相信給很多車主朋友帶來了不少麻煩。新聞報導說雨天行車的交通失事率，要比平時高出好幾倍。對雨刮的使用正確與否，會直接影響到有車族的行車安全，據了解，60％的車禍都是因為視線不清造成的。

雨量傳感器主要是用來檢測是否下雨及雨量的大小。當汽車在雨雪天等惡劣天氣下行車時，由雨量傳感器向微電腦提供信號，微電腦自動調整前照燈的寬度、遠近度，明暗度；同時天窗系統也會自動關閉車窗。

為確保駕駛員在雨天具有良好的視線，汽車擋風玻璃上裝有自動雨刷，在下雨天，當傳感器檢測到有雨水落到了擋風玻璃上，就對雨刷發出指令使其開始工作，車的前擋風玻璃上的雨水即被清除了。且智能控制系統探測並分析雨刮器的刮雨頻率，提高駕駛員的視覺效果，保證了視線通暢，確保行車安全。

平常的車都只是慢中快三個檔位,有時候慢檔不夠；快檔太快，如果有雨量感應器就不用這麼費事了，它可以根據雨水在玻璃上的水量自動刷。

雨量傳感器的種類和原理

常見的雨量傳感器主要有流量式雨量傳感器、靜電式雨量傳感器、壓電式雨量傳感器，紅外線式雨滴傳感器。

流量式雨滴傳感器

如圖所示，S1/S2/S3為流量監測電極板，S1-S2為2.5cm，距離較近，小雨量時T1先導通，J1吸合，雨刮低速轉動；S1-S3為3cm距離較遠，大雨量時T2先導通，J2繼電器吸合，常開觸點接通，雨刮電機高速轉動。

電容式雨量傳感器

如圖所示，靜電面積S，電極間的間隔d不變，則電容C只有介電係數ɛ決定，因水和空氣的介電係數ɛ值不同，C隨雨滴的大小而變，利用靜電容的變化，改變振蕩電路的振蕩頻率，從而控制雨刮器的動作。

壓電式雨量傳感器

現在的雨量檢測刮雨器，將雨量傳感器檢測出的雨量變成電信號，根據電信號的大小，自動設定刮雨器的工作時間間隔，控制刮雨器的動作。在這個系統中雨量傳感器的作用最重要。下面就介紹利用壓電振子的傳感器：壓電振子利用壓電效應將機械位移（振動）變成電信號。如圖，壓電振子受到雨淋，按照雨滴的強弱和雨量做振動。

雨滴傳感器由振動板、壓電元件、放大電路、殼體及阻尼橡膠構成，如圖所示。

振動板的功用是接收雨滴衝擊的能量，按自身固有振動頻率進行彎曲振動，並將振動傳遞給內側壓電元件上，壓電元件把從振動板傳遞來的變形轉換成電壓。雨滴檢測用傳感器上的壓電元件，當壓電元件上出現機械變形時，在兩側的電極上就會產生電壓。所以，當雨滴落到振動板上時，壓電元件上就會產生電壓，電壓大小與加到振動板上的雨滴能量成正比，一般為0 5mV至300mV。放大電路將壓電元件上產生的電壓信號放大後再輸人到刮水器放大器中。放大器由電晶體、IC塊、電阻、電容器等部件組成。

當雨滴接觸到傳感器表面是，在傳感器內部產生隨雨滴強度和頻率變化的電壓變換，該電壓波形經傳感器內部放大器放大，存儲入功率放大器內部。噹噹信號達到一定值時，經過電路輸入雨刮器驅動電路，雨刮器隨即啟動開始刮雨。

紅外線式雨滴傳感器

原理：發光二極體發出的光經過透鏡系統調整後，成平行光狀態照射到擋風玻璃上；當玻璃乾燥時、光線將發生全反射，並經過透鏡系統成平行光狀態被接收器件接收，輸出最大值100%；當玻璃上有雨水、雨滴時，由於折射率改變，光線將不能發生全反射，而是視水滴面積大小發生部分反射，此時接收管只收到部分信號，按照百分率比值能夠計算出雨量大小。

光的反射：當光照射到物體表面時，有一部分的光會被物體反射回來，這種現象叫做光的反射。

光的折射：光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向發生偏折，這種現象叫光的折射。

當光射到兩種介質界面，只產生反射而不產生折射的現象．當光由光密介質射向光疏介質時，折射角將大於入射角．當入射角增大到某一數值時，折射角將達到90°，這時在光疏介質中將不出現折射光線，只要入射角大於或等於上述數值時，均不再存在折射現象，這就是全反射。

根據上述光學原理，若讓LED紅外線發射器按入射角大於42°小於63°，射入擋風玻璃，這樣形成紅外光全反射，反射線由光電管全部接收。

在沒有雨水接觸擋風玻璃時：

1. 從雨滴傳感器裡的LED向擋風玻璃發射紅外線

2. 所發射的紅外線通過透鏡，並從擋風玻璃反射回來。

3. 從擋風玻璃反射回來的紅外線被雨滴傳感器中的光敏二極體接收。

4. 光敏二極體接收紅外線光，雨滴傳感器中的微型電子計算機根據反射率計算降雨量，並將此轉換成電信號，然後將擋風玻璃刮水控制信號發送到自動光、雨刮器控制模塊。

外線光折射，反射光線減弱，雨量越大，折線（散射）光線越多，反射線減弱。

在有雨水接觸擋風玻璃時：

1. 從雨滴傳感器裡的LED向擋風玻璃發射紅外線。

2. 所發出的紅外線通過透鏡被擋風玻璃接收，並被接觸擋風玻璃的雨水散射。

3. 沒有擴散的紅外光被擋風玻璃反射，並由雨滴傳感器裡面的光敏二極體接收。

4. 光敏二極體接收紅外線光，雨滴傳感器中的微型計算機根據反射率計算降雨量，並將此轉換成電信號，然後將擋風玻璃刮水控制信號送到自動光、雨刮器控制模塊。

主流雨量傳感器的優缺點

目前市場上主流的雨量傳感器為電容式和紅外線式

電容式雨量傳感器

優點：雨量變化引起電容介電係數變化效果明顯，電容容量改變速度快；

缺點：雨量變化引起的電容容量改變範圍有限且電容量本身很小，測量困難。傳感器分布電容難處理，易受外界電磁幹擾影響。安裝在汽車外面，受工作環境影響。

紅外散射式雨量傳感器

優點：雨量引起光強變化效果明顯，光電受轉換技術成熟，不容易受電磁幹擾。安裝在車內，不受工作環境影響；

缺點：受背景光的幹擾，光電轉換信號弱，信號易被噪聲淹沒。

通過比較，基於光強變化的傳感器是一個理想的選擇。基於光強變化的傳感器安裝在汽車擋風玻璃內側，不與雨水直接接觸，在擋風玻璃的保護下，能夠長期穩定工作。基於光強變化的傳感器有兩類，一類是可見光，一類是紅外光。使用可見光的傳感器，工作時有光線射出。容易對駕駛者造成影響，而且，根據雨滴對光線的散射作用研究，南滴對紅外線的散射有明顯的規律性。雨滴越大，散射越強。所以目前主流產品為紅外散射式雨量傳感器。

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