雨感传感器的原理 汽车自动雨刷系统雨水感应的原理是什么？
汽车自动雨刷系统雨水感应的原理是什么？
在上世纪五六十年代，敞篷汽车在欧美是非常流行的。不过开这种车型的司机都有这样的一个痛点：那就是一遇上下雨，就需要手忙脚乱的关顶棚、关车窗。如果汽车露天停放，车里又没人，那就惨透了，敞篷车就变成泡水车了。为了解决这个问题，聪明的汽车工程师研制出了一种能够自动感应雨水的装置，安装在汽车的前风挡玻璃上。如果它感觉到了下雨，会立即启动相关的电路，将汽车顶棚和玻璃都升起来，避免汽车受到雨水的侵袭。
后来，人们把这套装置移植到了普通的乘用车上。因为很多车主都有这样的烦恼：每逢下雨天或下雪天，雨刷器转动太慢刷不干净雨水，转动太快又影响视线，因此需要频繁调整雨刮器速度，十分影响驾驶体验感和安全。工程师把这套装置和汽车的雨刷器联动，能感应雨量而自动调整速度的雨水感应式自动雨刷系统就诞生了。
什么是雨水感应式自动雨刷系统？
雨水感应式自动雨刷系统是一种智能自动化的汽车配置，在下雨的时候，雨水滴在前挡风玻璃上，它的传感器会感应到玻璃上有雨水。根据感应出的数据，自动调节雨刷来进行清洗，还能计算出雨量的大小来调节雨刷的速度。当没雨的时候，感应雨刷就会自动停止工作，为驾驶员提供了极大的方便，让驾驶员注意力更加集中在驾驶上，提高了行车的安全性。
那么自动雨刷是如何能知道外面下雨了呢？这就是雨水感应式自动雨刷系统刷的核心技术了——雨量传感器。当传感器检测到有雨水落到了挡风玻璃上，就对雨刷发出指令使其开始工作，保证了驾驶员视线的清晰。高级一些的传感器还要发出让车辆的电动车窗和电动天窗自动关闭的指令，以避免车辆内部被雨水淋湿。
雨量传感器是如何工作的呢？它的结构和原理是怎样的呢？下面我们就简单来说说。
早期的雨量传感器是传导性传感器、压电式传感器和声音传感器。这种传感器对雨水的检测很不精确，很容易误报，使用寿命也短，故障率很高。随着科技的进步，工程师研制出了更先进的光学式和电容式传感器，获得了很大的成功，在汽车上开始普遍使用。
光学式传感器是根据光的折射原理工作的。在光学式传感器中有一个发光二极管，它发出一束锥形光线，这束光穿过前挡风玻璃。当挡风玻璃上没有雨水、处于干燥状态的时候，几乎所有的光都会反射到一个光学传感器上；当下雨的时候，挡风玻璃上会存有雨水，一部分光线就会偏离，这就造成了传感器接收到光的总量的变化，从而检测到了雨水的存在。光学式传感器能够接收反射光的面积越大，得到的信息就越详尽。光学式传感器十分精确，甚至有可能准确地判断出落在被感应区域上的雨点数目。
电容式传感器主要是利用水和玻璃的介电常数的巨大差异设计的，其中水的介电常数为80，玻璃的介电常数为2。通常的做法是，把两条呈平行状态的指状金属极板放入挡风玻璃的内、外层之间，一组指状金属极板相交错，但是并不触及其他的指状金属极板。当挡风玻璃处于干燥状态的时候，挡风玻璃外表面和每组指状金属极板之间就形成了电介质。当挡风玻璃变湿的时候，根据与挡风玻璃接触的水量的不同，挡风玻璃的介电常数发生不同的变化。如果把传感器安装在挡风玻璃的表面上或者紧贴在挡风玻璃的下表面，这对传感器的工作是有利的，因为这样的安装能使传感器发挥其最佳灵敏度。不利的是，把电容式传感器安装在挡风玻璃的外表面上会产生与阻力传感器同样的问题，其金属镀层在雨刷的长期工作下会很快被从挡风玻璃上刮掉。
雨量传感器一般都安装在风挡玻璃的顶部中间位置，它其实是非常复杂的。最重要的是如何准确的判断是雨水落到了玻璃上，而不是灰尘、脏物或雾气；如何判断雨水的强度也是一个很大的问题，下雨的强度是在增大还是在减小，下雨和下雪如何分辨，等等。还有就是它的感应范围是有限的，超出一定的范围，就无能为力了。也就是说，要是雨都落到了这一圈的外面，这个自动感应是不起作用的。因此现在的雨量传感器并不完美，误报是常有的事。
现在一些新的雨水探测技术正在探索中，例如超短波雷达技术和改进的超声波振动系统。这样可以更精准的探测雨量的大小，更及时的控制雨刷器的启动及转动速度，并尽可能的减少误报。
现在大多数的辆高端汽车已经将雨水感应式自动雨刷系统作为标准配置，在中低端汽车上也正在推广使用。但现在的自动雨刷系统并不令人满意，很多车型雨刷器的开启时间和刮水速度经常出现错误，很多人甚至直接关闭这个系统而使用手动。未来随着技术的进步，这套系统会越来越完善，未来很可能取代传统的间歇式雨刷器。
雨量传感器的工作原理解析
一个旧金山的网友近日在网上称“我住在一个用于自动驾驶测试的停车场旁边，最近我才意识到，当我靠近使用激光雷达的汽车时，它会触发我的雨量传感器，雨刮器开始运转。之前也发生了几次，最近我才把这件事跟激光雷达联系上。这似乎是意外的Bug。有人对这件事了解吗？”
对于激光雷达，每个研究自动驾驶的人都很了解，基本原理就是由激光器发射出的脉冲激光由空中入射到地面上，打到树上、道路上、汽车车辆上，引起散射。一部分光波会经过反射返回到激光雷达的接收器中，根据计时器记录下来的脉冲信号时间差来测算目标的距离，形成对周围世界的感知。
它能影响到雨量传感器吗？我们再看看雨量传感器是什么原理。
雨量传感器主要是用来检测是否下雨及雨量的大小。当汽车在雨雪天等恶劣天气下行车时，由雨量传感器向域控制器报告，由控制器驱动雨刷、车灯、车窗完成对雨天的预警动作，理论上说这属于一种ADAS功能。
为确保驾驶员在雨天有良好的视线，在下雨天，当传感器检测到有雨水落到了挡风玻璃上，就对雨刷发出指令使其开始工作，车的前挡风玻璃上的雨水即被清除了。且智能控制系统探测并分析雨刮器的刮雨频率，提高驾驶员的视觉效果，保证了视线通畅，确保行车安全。
常见的雨量传感器主要有流量式雨量传感器、静电式雨量传感器、压电式雨量传感器，红外线式雨滴传感器。当然，也有比较特别的，比如特斯拉用图像视觉去判断下雨天。
其中，流量式、静电式、压电式雨量传感器都有水滴的物理特性强相关，受激光脉冲的影响影响的可能性较小，根据网友的描述，如果有影响猜测可能是红外线式雨滴传感器。
这种传感器是依靠发光二极管发出的光经过透镜系统调整后，成平行光状态照射到挡风玻璃上；当玻璃干燥时、光线将发生全反射，并经过透镜系统成平行光状态被接收器件接收，输出最大值100%；当玻璃上有雨水、雨滴时，由于折射率改变，光线将不能发生全反射，而是视水滴面积大小发生部分反射，此时接收管只收到部分信号，按照百分率比值能够计算出雨量大小。
该传感器受背景光的干扰，光电转换信号弱，信号易被噪声淹没，而与工作中的激光雷达接触时，会有一定的概率对传感器产生信号噪声，让其产生错误的响应。
基于光强变化的传感器安装在汽车挡风玻璃内侧，不与雨水直接接触，在挡风玻璃的保护下，能够长期稳定工作，所以红外散射式雨量传感器正成为主流的产品，而带有激光雷达的车辆毕竟还未普及，所以平时生活中很少会发生这个网友的事情。
可见，ADAS向自动驾驶过渡的过程中，多模块功能的融合上还要考虑得更加周全，才不会发生不必要的“冲突”。
谈到雨量传感器，就不得不提特斯拉的视觉识别雨滴的方案，Tesla Autopilot可以通过图像识别技术识别潮湿的天气，然后在必要时打开雨刮器。这种方案看似更智能，其实也并不可靠。根据腾讯科恩实验室的研究，通过在物理世界中巧妙地生成了一张图像，系统将受到干扰并返回“不正确”结果，然后尴尬地打开了雨刮器。
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