汽车用传感器原理

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1、第九章汽车用传感器原理学习要求了解传感器的概念和分类，掌握电感式进气压力传感器、差动变压器式进气压力传感器、电容式进气压力传感器的结构和工作原理，了解铜热电阻传感器和热敏电阻传感器的工作原理，了解翼片式空气流量传感器、卡曼涡旋式空气流量传感器、热式空气流量传感器的结构和工作原理，掌握电磁式转速传感器和霍尔式转速传感器的工作原理，了解压电式爆燃传感器工作原理，了解传感器输出信号的特点和处理方法，了解传感器常用接口电路的工作原理。世界是由物质组成的，根据物质的电特性，可分为电量和非电量两种。电量一般是指物理学中的电学量，例如电压、电流、电感和电容等；非电量

2、则是指除电量之外的一些参数，例如压力、流量、重量、速度及酸碱度等。非电量的测量不能直接使用一般的电工仪表和电子仪器测量，因为一般的电工仪表和电子仪器只能测量电量，要求输入的信号为电信号。非电量需要转换成与非电量有一定关系的电量，再进行测量，实现这种转换技术的器件被称为传感器。现代汽车电子控制中，传感器广泛应用在发动机、底盘和车身的各个系统中。汽车传感器在这些系统中担负着信息的采集和传输的功用，它采集的信息由ECU进行处理后，形成向执行机构发出指令，进行电子控制。各个系统的控制过程正是依靠传感器及时识别外界的变化和系统本身的变化，再根据变化的信息去控制系

3、统本身的工作的。因此汽车传感器在汽车电子控制和自诊断系统中是非常重要的装置。第一节传感器概述一、传感器概念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。图9-1表示了人体与自动控制系统的对应关系。图9-1人体系统与自动控制系统的对应关系依照中华人民共和国国家标准（GB7665—1987），传感器是能感受被测物理量，并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。传感器通常由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成，如图9-1所示。其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响

4、应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。转换电路的作用是把转换元件输出的电信号变换为便于处理、显示、记录和控制的可用电信号。图9-2传感器的组成框图二、传感器的分类传感器的种类繁多，分类方法也很多，但目前一般采用两种分类方法；一种是按传感器的工作原理分类，另一种是按被测参数分类。1.按传感器工作原理分类这种分类方法是以工作原理划分，将物理、化学、生物等学科的原理、规律和效应作为分类的依据。这种子分类法的优点是对传感器的工作原理表达比较清楚，而且类别少，有利于传感器专业工作者对传感器进行深入研究

5、分析。其缺点是不便于使用者根据用途选用，其划分见表9—1。表9—1按传感器的工作原理分类序号工作原理序号工作原理1电阻式8光电式2电感式9谐振式3电容式10霍尔式4阻抗式11超声波式5磁电式12同位素式6热电式13电化学式7压电式14微波式一、电路组成2.按被测物理量分类这一种分类方法是根据测量的性质进行类，它把种类繁多的被测量分为基本被测量和派生被测量两种。例如力可视为基本被测量，从力可派生出压力、重量、应力和力矩等派生被测量。当需要测量这些被测量时，只要采用力传感器就可以了。常见的非电基本被测量和派生被测量及其所对应的汽车用传感器检测量或检测对象，

6、如表9—2所示。这种分类方法的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途用。其缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便于使用者掌握其基本原理及分析方法。基本被测量派生被测量汽车用传感器检测量或检测对象位移线位移长度、厚度、振动车辆高度角位移旋转角、偏转角、角振动节气门开度、废气再循环阀开度速度线速度速度、振动、流量车速、吸入空气量、燃料流量、废气再循环量、角速度转速、角振动凸轮轴转速、曲轴转速、转向盘转角、车轮速度加速度线加速度振动、冲击、质量加速度角加速度角振动、转矩、转动惯量力压力重量、应力、力矩进气歧管压力、大气压力

7、、燃烧压力、发动机机油压力、自动变速器油压、制动压力、各种泵压、轮胎压力时间频率周期、计数、统计分布温度热容、气体速度、涡流冷却液、排出气体、吸入空气、发动机机油、自动变速器油。光光通量与密度、光谱分布日照、光照湿度水气、水分、露点湿度表9—2按基本被测量和派生被测量分类三、汽车传感器的性能要求1、好的环境适应性。因为汽车是在环境温度变化范围较宽（—40～80OC），道路表面优劣程度相差较大，烈日、暴雨或冰雪天气造成温度悬殊，有时甚至在强大的电磁场的情况下工作的，因此要求耐振、耐水、耐温、耐冲击、抗电磁干扰等。2、批量生产性。为了使传感器用在适合于一般

8、用户购买力的成本而生产的汽车上，必须要求传感器具有批量生产的可能性，换句话说，汽车传感器在保障