传感器原理与检测技术第2版教学课件作者钱显毅第11章节汽车传感器

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1、第11章汽车传感器汽车工业在我国飞跃的发展，我国正在由汽车大国，向汽车强国发展，在这一变化的过程中，汽车电子技术在汽车工业中的作用越来越重要。在汽车电子控制系统中，传感器所起的作用越来越重要。汽车传感器是电子控制系统的关键性部件，如果没有各种传感器，电子控制根本无法实现。因此，了解并掌握现代汽车传感器的结构、原理、使用与检修技术、对提高现代汽车电子控制系统的设计、制造、维修水平是十分重要的。本章在讨论汽车传感器原理与电子控制系统的基础上，重点讨论汽车传感器系统的维修。11.1汽车传感器概述汽车电子控制系统主要包括三部分：第一部分是信号采集部分，

2、它通常是由若干相同或不同功能的传感器所组成；第二部分是对传感器采集的信号进行分析处理，然后向被控制装置输出控制信号的电子控制单元（简称ECU）；第三部分则是根据ECU输出的信号，来完成控制操作的执行器。图11-1是现代汽车电子控制系统简图。图11-1现代汽车电子控制系统简图11.1.1传感器所谓传感器，就是一种能测量各种信息并把它们转变成电量的装置。传感器相当于人的感觉器官，通过传感器的感知来正确地检测出各种条件下的物理量。表11-1是传感器与相应的人的感觉器官的功用。表11-1传感器与人的感觉器官人的感觉与器官有关现象传感器视觉—眼睛光光电池

3、、光导元件光敏二级管光敏三级管光电变换元件听觉声波压电元件压阻元件压敏二级管压电变换元件触觉—皮肤位移压力位移变换元件应变片肤觉—皮肤温度热敏电阻热电偶热电变换元件嗅觉—鼻味觉—舌分子吸附气体传感器温度传感器离子检测汽车传感器用来测量汽车在运行过程中各大总成和整车工作状态及参数的变化情况，将不断变化的机械运动状态变成电参数（电压、电阻与电流）的变化，并及时送给电子控制器（计算机）、各种仪表和指示灯，以便车载计算机对发动机及其他总成进行控制，使驾驶员及时地了解汽车各部分的工作状况，从而提高车辆的使用性能。现代汽车电子控制系统所用传感器与使用目的如

4、表11-2所示。11.1.2汽车传感器的分类汽车传感器的种类很多，且一种被测参数可用多种不同类型的传感器来测量，而同一种传感器也往往可以测量多种被测参数。传感器的分类也有多种方法，常用的分类方法有如下几种：按能量关系分类传感器按能量关系分可分为主动型和被动型两类。汽车上使用的大多是被动型传感器，这种传感器需要外加电源才能产生电信号，它自身实际上时一个能量控制器。按信号转换分类从信号变换的角度考虑，传感器也可分为两大类。第一类是由一种非电量变换为另一种非电量（如弹性敏感元件和气动传感器）；第二类是由非电量变换为电量的传感器，如电热偶温度传感器、压

5、电式加速度传感器等。目前，第二类传感器发展很快，近年来应用越来越广。按检测变换原理分类根据检测变换原理的不同，可将传感器分为物理性能型和结构型两类。物理性能型传感器在测量过程中，结构参数基本上不变，而是依靠敏感元件的物理性能变化来实现信号的变换（如热电传感器、光电传感器、压电传感器等）；结构型传感器则是依靠传感器某些结构参数的变化来实现信号的变换（如电容传感器、电感传感器等）。汽车传感器根据被测参数的不同，有温度传感器、压力传感器、流量传感器、气体浓度传感器、转速传感器、位置与角度传感器、加速度与振动传感器、电流传感器与距离传感器等。这些传感器

6、的结构、原理及使用检测技术，将在后面章节中逐一介绍。11.1.3汽车传感器的性能要求传感器的性能指标包括精度、响应特性、可靠性、耐久性、结构是否紧凑、适应性、输出电平和制造成本等。表11-3举例列出了几种常用汽车传感器所要求的测量范围和精度。汽车电子控制系统对传感器的性能要求有以下几点：1.较好的环境适应性由于汽车工作环境的变化，特别是发动机，它是在热、振动、油污等恶劣环境下工作的，这就要求传感器能适应温度、湿度、冲击、振动、腐蚀及油污等恶劣的工作环境。2.要有较高的可靠性同普通传感器一样，汽车传感器的可靠性是最重要的，且稳定性要好。3.重复性

7、好4.由于电子计算机控制系统的应用，即使传感器线性特性不良，只要重复性好，通过电脑可以修正计算。5.具有批量生产性和通用性汽车电子化的发展趋势，使得传感器市场前景广阔，因此要求传感器具有批量生产性。一种传感器信号，可以用于多个因素的控制，如可以把速度信号微分，求得加速度信号等，所以，要求传感器具有通用性。6.传感器数量不受限制由于在现代汽车电子控制系统中，传感器能把被测参数转变成电信号，无论参数数量怎样多，只要把传感器信号输入电脑，既便于处理，又易于实现汽车的高精度控制。7’其他要求体积和外形要尽可能小型、轻量、便于安装。符合标准化的要求。11

8、.1.4汽车传感器的未来发展现代汽车的电子化趋势推动了汽车传感器技术的发展，未来的车用传感器技术，总的发展趋势是多功能化、集成化、智能化。多功能化是指