汽车测试常用传感器

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1、第三章被测量的获取-汽车常用传感器获取被测量主要有两种方式，其一是将被测量或与被测量有确定函数关系的其它量与标准量或事先经标准量校正过的校准量进行比对；其二是利用传感器感知被测量的大小和变化。其中，汽车试验中被测量的获取，绝大多数都要利用到传感器。传感器是一种将被测量（包括物理量、化学量、生物量等）转换为电量的装置，其功用是：（1）感知被测量的变化，即敏感作用；（2）将非电量转换为便于传输、调理、处理和显示的电量，即转换作用。由于被测量的范围很广，且种类繁多，因此传感器的种类和规格亦十分繁杂。为了便于对传感器进行系统地研究及用好各类传感器，需要对其进行适当地分类。传感器的分类按工作原理

2、分发电式传感器：将非电量转化为电动势的传感器。如测速发电机、磁感式传感器等。电参量式传感器：将被测量转换为电参量（如电阻、电容、电感等）的变化。各类电阻（热敏电阻、压敏电阻、光敏电阻等）式传感器、电容式传感器、电感式传感器等。按被测物理量分按被测物理量的不同，传感器可分为很多类，汽车行业所用的传感器主要有：温度传感器、压力传感器、转矩传感器、速度/转速传感器、倾角传感器、气体传感器等。第一节电阻式传感器滑变电阻式传感器电阻应变式传感器压敏电阻式传感器热敏电阻式传感器光敏电阻式传感器一、滑变电阻式传感器滑变电阻式传感器又称电位计式传感器，其工作原理是通过滑动触点改变电阻丝的长度来改变电阻

3、值的大小，进而将电阻值的变化转变为电压或电流的变化，如图3-1所示。（a）线位移型（b）角位移型图3-1滑变电阻式传感器图中变阻器的活动触C的滑动量分别为X（线位移型）和α（角位移型）。固定触点A和活动触点C之间的电阻值分别为：(3-1)(3-2)式中：Rl、Rα—分别为线位移型和角位移型滑变电阻式传感器的输出电阻；Kτ、Kω—分别为单长度和单位弧度的电阻值；X、α—分别是线位移和角位移。滑变电阻式传感器的输出（电阻）与输入（位移）呈线性关系。传感器的灵敏度E就是该直线的斜率，即：(3-3)（3-4）若滑变电阻式传感器与后继设备相连，由于二者之间有能量的交换，因此必然存在负载效应（负载

4、效应对测量结果的影响由后继设备的阻抗性质决定），其结果是使得传感器的输出与输入之间的线性关系变为非线性。为了补偿这种非线性，在实际测试工作中常采用滑动触点距离与电阻值成非线性关系的变阻器，如图3-2所示。获得高分辨率的结构方案：线绕式结构线绕式结构的两大缺点：1、电阻的变化是台阶状（当滑动触点从一圈导线移至下一圈时，电阻值不是连续变化，而是呈现出一个一个的台阶）；2、呈现出电感式阻抗。解决方案：用碳膜或导电塑料制做滑变电阻式传感器。滑变电阻式传感器的优点：结构简单、性能稳定、使用方便。在汽车领域得到了广泛地应用。在汽车上的应用：发动机节气门位置传感器、汽车侧滑试验台上的线位移传感器等多

5、采用滑变电阻式传感器。1、简单节气门位置传感器举例2、组合节气门位置传感器(1)－可变电阻滑动触点；(2)－电源电压（5V）；(3)－绝缘部件；(4)－节气门轴；(5)－怠速触点。3、组合式TPS的输出特性油规压力传感器电子油门位置传感器1冷却水温传感器电子油门位置传感器24、电子节气门位置传感器二、电阻应变片式传感器由《物理学》之，金属丝的电阻与金属丝的长度、截面积及电阻率的关系如下：(3-5)式中：R—电阻值，；ρ—电阻率，；L—金属丝的长度，m；A—金属丝的截面积，mm2。当金属丝受到拉伸或压缩时，由于金属丝的长度L和截面积A要发生变化，因此电阻值R亦会发生变化。为了了解其变化规

6、律，下面对式（3-5）进行微分得：（3-6）设金属丝的半径为r，则截面积，将其代入式(3-6)并整理得：(3-7)式中：—单位应变，常用表示；—金属丝的径向相对变化率，当金属丝沿轴向伸长时，径向必然会相对地缩小，其二者的关系为：(3-8)—金属丝的泊松比；—金属丝电阻率的相对变化率，其大小与纵向所受的应力有关。(3-9)—纵向压阻系数；—材料的弹性模量。将式（3-8）和（3-9）代入（3-7）式，并整理得：(3-10)对于一般的金属材料而言，电阻率的变化率很小，即纵向压阻系数很小，可忽略不计。如此，式（3-10）就变为：(3-11)即金属丝的电阻变化率与纵向应变成正比，这就是金属丝的应

7、变效应，利用应变效应制做的传感器称为电阻应变片式传感器。式（3-11）中的即为电阻应变片式传感器的灵敏度，用表示。1、电阻应变片式传感器的构造电阻应变片式传感器由电阻应变片和弹性元件两大部分组成，如图3-3所示。图3-3电阻应变片式传感器1－电阻应变片2－弹性元件电阻应变片电阻应变片有金属丝式和金属箔式两种，如图3-4所示。由基底1、敏感栅2、盖片3和引线4等部分组成。图中l为栅长，又称格距，一般l＝2～3mm。栅长小的应变片横向效应严重，粘贴