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三种汽车的传感器和其应用范围-汽车传感器分为

tamoadmin 2024-08-11 人已围观

简介1.什么是汽车的传感器,对汽车来说它起到一个什么作用?2.汽车上八大传感器是哪八个?都有什么作用?详细一点啊。3.汽车发动机上的各种传感器名称和工作原理及作用,和安装位置4.汽车传感器的应用现状什么是汽车的传感器,对汽车来说它起到一个什么作用?车用传感器是汽车计算机系统的输入装置,它把汽车运行中各种工况信息,如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等,转化成电讯号输给计算机,以便发动机处于最佳工作状

1.什么是汽车的传感器,对汽车来说它起到一个什么作用?

2.汽车上八大传感器是哪八个?都有什么作用?详细一点啊。

3.汽车发动机上的各种传感器名称和工作原理及作用,和安装位置

4.汽车传感器的应用现状

什么是汽车的传感器,对汽车来说它起到一个什么作用?

三种汽车的传感器和其应用范围-汽车传感器分为

车用传感器是汽车计算机系统的输入装置,它把汽车运行中各种工况信息,如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等,转化成电讯号输给计算机,以便发动机处于最佳工作状态。车用传感器很多,判断传感器出现的故障时,不应只考虑传感器本身,而应考虑出现故障的整个电路。因此,在查找故障时,除了检查传感器之外,还要检查线束、插接件以及传感器与电控单元之间的有关电路。

[编辑本段]详细介绍

现代汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件用电子控制。根据传感器的作用,可以分类为测量温度、压力、流量、位置、气体浓度、速度、光亮度、干湿度、距离等功能的传感器,它们各司其职,一旦某个传感器失灵,对应的装置工作就会不正常甚至不工作。因此,传感器在汽车上的作用是很重要的。

汽车传感器过去单纯用于发动机上,现在巳扩展到底盘、车身和灯光电气系统上了。这些系统用的传感器有100多种。在种类繁多的传感器中,常见的有∶

:反映进气歧管内的绝对压力大小的变化,是向ECU(发动机电控单元)提供计算喷油持续时间的基准信号;

:测量发动机吸入的空气量,提供给ECU作为喷油时间的基准信号;

:测量节气门打开的角度,提供给ECU作为断油、控制燃油/空气比、点火提前角修正的基准信号;

:检测曲轴及发动机转速,提供给ECU作为确定点火正时及工作顺序的基准信号;

:检测排气中的氧浓度,提供给ECU作为控制燃油/空气比在最佳值(理论值)附近的的基准信号;

:检测进气温度,提供给ECU作为计算空气密度的依据;

:检测冷却液的温度,向ECU提供发动机温度信息;

:安装在缸体上专门检测发动机的爆燃状况,提供给ECU根据信号调整点火提前角。

这些传感器主要应用在变速器、方向器、悬架和ABS上。

变速器:有车速传感器、温度传感器、轴转速传感器、压力传感器等,方向器有转角传感器、转矩传感器、液压传感器;

悬架:有车速传感器、加速度传感器、车身高度传感器、侧倾角传感器、转角传感器等;

下面来认识一下汽车上的主要传感器。

空气流量传感器是将吸入的空气转换成电信号送至电控单元(ECU),作为决定喷油的基本信号之一。根据测量原理不同,可以分为旋转翼片式空气流量传感器(丰田PREVIA旅行车)、卡门涡游式空气流量传感器(丰田凌志LS400轿车)、热线式空气流量传感器(日产千里马车用VG30E发动机和国产天津三峰客车TJ6481AQ4装用的沃尔沃B230F发动机)和热膜式空气流量传感器四种型式。前两者为体积流量型,后两者为质量流量型。目前主要用热线式空气流量传感器和热膜式空气流量传感器两种。

进气压力传感器可以根据发动机的负荷状态测出进气歧管内的绝对压力,并转换成电信号和转速信号一起送入计算机,作为决定喷油器基本喷油量的依据。国产奥迪100型轿车(V6发动机)、桑塔纳2000型轿车、北京切诺基(25L发动机)、丰田3.0轿车等均用这种压力传感器。目前广泛用的是半导体压敏电阻式进气压力传感器。

节气门位置传感器安装在节气门上,用来检测节气门的开度。它通过杠杆机构与节气门联动,进而反映发动机的不同工况。此传感器可把发动机的不同工况检测后输入电控单元(ECU),从而控制不同的喷油量。它有三种型式:开关触点式节气门位置传感器(桑塔纳2000型轿车和天津三峰客车)、线性可变电阻式节气门位置传感器(北京切诺基)、综合型节气门位置传感器(国产奥迪100型V6发动机)。

也称曲轴转角传感器,是计算机控制的点火系统中最重要的传感器,其作用是检测上止点信号、曲轴转角信号和发动机转速信号,并将其输入计算机,从而使计算机能按气缸的点火顺序发出最佳点火时刻指令。曲轴位置传感器有三种型式:电磁脉冲式曲轴位置传感器、霍尔效应式曲轴位置传感器(桑塔纳2000型轿车和北京切诺基)、光电效应式曲轴位置传感器。曲轴位置传感器型式不同,其控制方式和控制精度也不同。曲轴位置传感器一般安装于曲轴皮带轮或链轮侧面,有的安装于凸轮轴前端,也有的安装于分电器(桑塔纳2000型轿车)。

爆震传感器安装在发动机的缸体上,随时监测发动机的爆震情况。目前用的有共振型和非共振型两大类。

[编辑本段]基本特性

一、传感器特性

传感器是指能感受规定的物理量,并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。简单地说,传感器是把非电量转换成电量的装置。

传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。

1)、敏感元件是指能直接感受(或响应)被测量的部分,即将被测量通过传感器的敏感元件转换成与被测量有确定关系的非电量或其它量。

2)、转换元件则将上述非电量转换成电参量。

3)、测量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处理转换成电压、电流或频率等可测电量,以便进行显示、记录、控制和处理的部分。

传感器的静态特性参数指标

1.灵敏度

灵敏度是指稳态时传感器输出量y和输入量x之比,或输出量y的增量和输入量x的增量之比,用k表示为

k=dY/dX

2.分辨力

传感器在规定的测量范围内能够检测出的被测量的最小变化量称为分辨力。

3.测量范围和量程

在允许误差限内,被测量值的下限到上限之间的范围称为测量范围。

4.线性度(非线性误差)

在规定条件下,传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度或非线性误差。

5.迟滞

迟滞是指在相同的工作条件下,传感器的正行程特性与反行程特性的不一致程度。

6.重复性

重复性是指在同一工作条件下,输入量按同一方向在全测量范围内连续变化多次所得特性曲线的不一致性。

7.零漂和温漂

传感器在无输入或输入为另一值时,每隔一定时间,其输入值偏离原示值的最大偏差与满量程的百分比为零漂。而温度每升高1℃,传感器输出值的最大偏差与满量程的百分比,称为温漂。

二、发动机常用传感器工作机理

一)磁电效应

根据法拉第电磁感应定律,N匝线圈在磁场中运动,切割磁力线(或线圈所在磁场的磁通变化)时,线圈中所产生的感应电动势的大小取决于穿过线圈的磁通的变化率,

直线移动式磁电传感器

直线移动式磁电传感器由永久磁铁、线圈和传感器壳体等组成

当壳体随被测振动体一起振动且在振动频率远大于传感器的固有频率时,由于弹簧较软,运动件质量相对较大,运动件来不及随振动体一起振动(静止不动)。此时,磁铁与线圈之间的相对运动速度接近振动体的振动速度。

转动式磁电传感器

软铁、线圈和永久磁铁固定不动。由导磁材料制成的测量齿轮安装在被测旋转体上,每转过一个齿,测量齿轮与软铁之间构成的磁路磁阻变化一次,磁通也变化一次。线圈中感应电动势的变化频率(脉冲数)等于测量齿轮上的齿数和转速的乘积。

二)霍耳式传感器

1.霍耳效应

半导体或金属薄片置于磁场中,当有电流(与磁场垂直的薄片平面方向)流过时,在垂直于磁场和电流的方向上产生电动势,这种现象称为霍耳效应。

2.霍耳元件

目前常用的霍耳材料锗(Ge)、硅(Si)、锑化铟(InSb)、砷化铟(InAs)等 。N型锗容易加工制造,霍耳系数、温度性能、线性度较好;P型硅的线性度最好,霍耳系数、温度性能同N型锗,但电子迁移率较低,带负载能力较差,通常不作单个霍耳元件。

三)压电式传感器

1.压电效应

对某些电介质沿着一定方向加力而使其变形时,在一定表面上产生电荷,当外力撤除后,又恢复到不带电状态,这种现象称为正压电效应。在电介质的极化方向施加电场,电介质会在一定方向上产生机械变形或机械压力,当外电场去除后,变形或应力随之消失,此现象称为逆压电效应。

2.压电元件

压电式传感器是物性型的、发电式传感器。常用的压电材料有石英晶体(SiO2)和人工合成的压电陶瓷。

压电陶瓷的压电常数是石英晶体的几倍,灵敏度较高。

四)光电式传感器

1.光电效应

当光线照射物体时,可看作一串具有能量E的光子轰击物体,如果光子的能量足够大,物质内部电子吸收光子能量后,摆脱内部力的约束,发生相应电效应的物理现象,称为光电效应。

1)在光线作用下,电子逸出物体表面的现象,称为外光电效应,如光电管、光电倍增管等。

2)在光线作用下,物体的电阻率改变的现象,称为内光电效应,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等。

3)在光线作用下,物体产生一定方向电动势的现象,称为光生伏特现象,如光电池(属于对感光面入射光点位置敏感的器件)等。

2.光敏电阻

光敏电阻受到光线照射时,电子迁移,产生电子—空穴对,使电阻率变小。光照越强,阻值越低。入射光线消失,电子—空穴对恢复,电阻值逐渐恢复原值。

3.光敏管

光敏管(光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等)属于半导体器件。

4.电致发光

固体发光材料在电场激发下产生的发光现象称为电致发光。电致发光是将电能直接转换成光能的过程。发光二极管(LED)是以特殊材料掺杂制成的半导体电致发光器件。当其PN结正向偏置时,由于电子—空穴复合时产生过剩能量,该能量以光子形式放出而发光。

五)热电式传感器

1.热电效应

将两种不同性质的金属导体A、B接成一个闭合回路,如果两接合点温度不相等(T0≠T),则在两导体间产生电动势,并且回路中有一定大小的电流存在,此现象称为热电效应。

2.热电阻传感器

热电阻材料通常为纯金属,广泛使用的是铂、铜、镍、铁等

3.热敏电阻传感器

热敏电阻用半导体制成,与金属热电阻相比有以下特点:

1)电阻温度系数大,灵敏度高;

2)结构简单,体积小,易于点测量;

3)电阻率高,且适合动态测量;

4)阻值与温度变化的关系是非线性的;

5)稳定性较差。

[编辑本段]发展历史

在20世纪60年代,汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器,它们与仪表或指示灯连接。

进入70年代后,为了治理排放,又增加了一些传感器来帮助控制汽车的动力系统,因为同期出现的催化转换器、电子点火和燃油喷射装置需要这些传感器来维持一定的空燃比以控制排放。80年代,防抱死制动装置和气囊提高了汽车安全性。

今天,传感器有用来测定各种流体温度和压力(如进气温度、气道压力、冷却水温和燃油喷射压力等)的传感器;有用来确定各部分速度和位置的传感器(如车速、节气门开度、凸轮轴、曲轴、变速器的角度和速度、排气再循环阀(EGR)的位置等);还有用于测量发动机负荷、爆震、断火及废气中含氧量的传感器;确定座椅位置的传感器;在防抱死制动系统和悬架控制装置中测定车轮转速、路面高差和轮胎气压的传感器;保护前排乘员的气囊,不仅需要较多的碰撞传感器和加速度传感器。面对制造商提供的侧量、顶置式气囊以及更精巧的侧置头部气囊,还要增加传感器。随着研究人员用防撞传感器(测距雷达或其他测距传感器)来判断和控制汽车的侧向加速度、每个车轮的瞬时速度及所需的转矩,使制动系统成为汽车稳定性控制系统的一个组成部分。

老式的油压传感器和水温传感器是彼此独立的,由于有着明确的最大值或最小值的限定,其中一些传感器的实际作用就相当于开关。随着传感器向电子化和数字化方向发展,它们的输出值将得到更多的相关利用。

[编辑本段]市场状况

传感器在汽车上的应用不断扩大,它们在汽车电子稳定性控制系统(包括轮速传感器、陀螺仪以及刹车处理器)、车道偏离警告系统和盲点探测系统(包括雷达、红外线或者光学传感器)各个方面都得到了使用。

2005年,美国ABI研究公司公布了一份专门针对传感器市场的研究报告。这份名为《汽车传感器:加速计、陀螺仪、霍耳效应、光学、压力、雷达以及超音速传感器》的报告,对2012年前主要传感器的地区性使用前景作了预测。报告讨论了使用传感技术的许多先进安全系统,并提供了主要40家生产厂家的详细资料,以及100多家生产厂家名录。这家调查公司的一位资深分析师认为,是主动式安全系统推动了传感器被越来越多地使用。在汽车业,安全系统成为传感器的最大市场。

根据“全息公司”的调查报告,全球轻型汽车传感器OEM市场年均增长率7.4%,到2010年将达到140亿美元的规模,其增长幅度远远超出汽车本身的年均增长率。在发达国家,随着汽车电子系统日益完善,电子传感新技术快速发展,但已经成熟的传感器产品的增长将趋缓甚至可能下降;在发展中国家,基本的汽车传感器主要用于汽车发动机、安全、防盗、排放控制系统,增长量十分可观。用于发展中国家汽车幕?敬?衅鞑?分饕?ü齇EM生产,以减少成本。汽车传感器供应商面临严峻挑战:一方面要扩大产能产量,另一方面要不断减低成本,这种发展趋势未来将不可能改变。

汽车发动和驱动系统仍是传感器的最大和最成熟的市场,然而与其它应用相比,增速将放缓;随着全球燃油价格的提高,“改进燃烧效率”将是汽车传感器的新的应用“亮点”领域;在汽车安全和防盗系统中的应用将是最快的增长的市场;尾气排放控制系统市场的发展则十分稳定,前景良好。按区域划分的几大应用市场是,在美国,主要用于胎压检测;在欧洲,用于汽车行人警告系统;在新兴产业国家,主要用于安全气囊和自动安全带系统。以每辆车来衡量,氧传感器用量最多,技术上不断进步。

汽车上八大传感器是哪八个?都有什么作用?详细一点啊。

1 空气流量传感器,检测发动机进气量,控制喷油量

2 进气压力传感器,检测进气歧管真空度,判断进气量大小

3 节气门位置传感器,检测节气门开度,控制加速时喷油量

4 凸轮轴位置传感器,检测凸轮轴位置,判别一缸压缩行程上止点,控制顺序喷油及点火

5 曲轴位置传感器,检测曲轴位置及发动机转速,控制喷油及点火

6 氧传感器,检测尾气中氧含量多少判断混合气浓稀,修正空燃比

7 水温传感器,检测发动机水温高低,修正点火时间及喷油量

8 爆震传感器,检测发动机是否爆震,推迟点火时间,消除爆震

扩展资料:

传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来。

通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

视觉传感器的低成本和易用性已吸引机器设计师和工艺工程师将其集成入各类曾经依赖人工、多个光电传感器,或根本不检验的应用。视觉传感器的工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。

1 按用途

压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。

2 按原理

振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。

3 按输出信号

模拟传感器:将被测量的非电学量转换成模拟电信号。

数字传感器:将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。

膺数字传感器:将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。

开关传感器:当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时,传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

4 按其制造工艺

集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。

通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。

薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的,相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时,同样可将部分电路制造在此基板上。

厚膜传感器是利用相应材料的浆料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3制成的,然后进行热处理,使厚膜成形。

陶瓷传感器用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶、凝胶等)生产。

完成适当的预备性操作之后,已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性,在某些方面,可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。

每种工艺技术都有自己的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低,以及传感器参数的高稳定性等原因,用陶瓷和厚膜传感器比较合理。

5 按测量目

物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质发生明显变化的特性制成的。

化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转化成电学量的敏感元件制成的。

生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的,用以检测与识别生物体内化学成分的传感器。

6 按其构成

基本型传感器:是一种最基本的单个变换装置。

组合型传感器:是由不同单个变换装置组合而构成的传感器。

应用型传感器:是基本型传感器或组合型传感器与其他机构组合而构成的传感器。

7 按作用形式

按作用形式可分为主动型和被动型传感器。

主动型传感器又有作用型和反作用型,此种传感器对被测对象能发出一定探测信号,能检测探测信号在被测对象中所产生的变化,或者由探测信号在被测对象中产生某种效应而形成信号。

检测探测信号变化方式的称为作用型,检测产生响应而形成信号方式的称为反作用型。雷达与无线电频率范围探测器是作用型实例,而光声效应分析装置与激光分析器是反作用型实例。

被动型传感器只是接收被测对象本身产生的信号,如红外辐射温度计、红外摄像装置等。

参考资料:

百度百科-传感器

汽车发动机上的各种传感器名称和工作原理及作用,和安装位置

 在20世纪60年代,汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器,它们与仪表或指示灯连接。进入70年代后,为了治理排放,又增加了一些传感器来帮助控制汽车的动力系统,因为同期出现的催化转换器、电子点火和燃油喷射装置需要这些传感器来维持一定的空燃比以控制排放。80年代,防抱死制动装置和气囊提高了汽车安全性。今天,传感器已是无处不大。在动力系统中,有用来测定各种流体温度和压力(如进气温度、气道压力、冷却水温和燃油喷射压力等)的传感器;有用来确定各部分速度和位置的传感器(如车速、节气门开度、凸轮轴、曲轴、变速器的角度和速度、排气再循环阀(EGR)的位置等);还有用于测量发动机负荷、爆震、断火及废气中含氧量的传感器;确定座椅位置的传感器;在防抱死制动系统和悬架控制装置中测定车轮转速、路面高差和轮胎气压的传感器;保护前排乘员的气囊,不仅需要较多的碰撞传感器和加速度传感器,还需要乘员位置、体重等传感器来保证其及时和准确的工作。面对制造商提供的侧量、顶置式气囊以及更精巧的侧置头部气囊,还要增加传感器。随着研究人员用防撞传感器(测距雷达或其他测距传感器)来判断和控制汽车的侧向加速度、每个车轮的瞬时速度及所需的转矩,使制动系统成为汽车稳定性控制系统的一个组成部分。总之,老式的油压传感器和水温传感器是彼此独立的,由于有着明确的最大值或最小值的限定,其中一些传感器的实际作用就相当于开关。随着传感器向电子化和数字化方向发展,它们的输出值将得到更多的相关利用。为此,制造商们正在开发和生产更好的传感器。下面介绍一些一些这方面的新产品。

离子检测系统

三菱(Mitsubishi电子公司)正在开发一种车用离子检测系统。这个系统能够通过检测离子来监控发动机每个气缸的燃烧情况。当可燃混合气持续燃烧时,在燃烧峰面附近就会发生电离现象。把一个带偏压的测头放入气缸,就可以测出与电离状况相关的离子流。

这个能反映发动机各种燃烧状况的信息控制系统由带测头的火花塞、装有测试附件的点火线圈及一套处理离子流信号的电子模块构成,它可以判别每个缸的点火、燃烧及爆震情况。进一步的功能将是对发动机的混合气状况加以监控,即根据离子流所显示的燃烧情况来控制每个缸的空燃比。

快速起动的氧传感器

冷车运转时的发动机所排放的CO和HC是最多的,这就要求氧传感器尽快起动进入闭环控制状态。NGK火花塞有限公司研制出一种新型氧传感器,它能在15s内达到闭环控制。通过缩小加热区和降低阻抗,改进了传感器的加热装置。由于用新材料和新的温控系统,使加热器的寿命与现有类型相近,改善了低温特性。

侧滑传感器

博世公司开发一种双向传感器,它是由用压电晶体的线性加速度计组合而成。这样的组合更有利于传感器的设置、信号处理和封装。这种传感器有两个经过显微加工的信号发生器并各自对应着所测加速度方向的基准面,对应于某个基准面的独立信号就能测出相应的作用力。而很高的品质因数Q值使传感器的封装可以在常压下进行。

压电谐振式角速度传感器

三菱电子公司开发的这种传感器为玻璃一硅一玻璃结构,其谐振部分是一个用浸蚀法制成的硅梁。通过外置振荡器激发,其谐振频率约为4KHz。梁的厚度与硅片相同,它的宽度和长度通过浸蚀加工来决定。硅梁和玻璃支架的连接用了真空下的阳极焊接工艺,以确保其固有频率变化很小。

角速度的变化可根据硅梁振动频率变化引起的梁两侧玻璃支架上金属电极间的电容变化值测出。传感器电路由电容电压(C—V)转换器和同步解调器构成。C—V转换器是一个转换电容的比较器(ASIC)。当测量范围在±200°/s时,非线性为±1%。

高压传感器

Denso公司开发一种浸入式高压传感器。这些传感器可用来检测机油、液压系统、汽油以及空调制冷剂的压力,如制动器的液压控制系统、怠速下的空调机压缩器和动力转向泵、燃油控制系统、悬架控制系统以及自动变速器中的液压换挡系统。这些系统的压力变化在2~20MPa,而传感器可耐压38MPa。

这种传感器使用一种树脂胶而不是通常使用的金属和玻璃来封装,以形成足够大的油分子通道,实现了外型和元件间封尺寸的优化设计。包括压力感应元件和放大电路在内的所有元件都集中在一块芯片上。

直热式检测装置

GM研发中心正在试验使用一种直热式检测系统来抑制后排末成年人座椅(RFIS)处的侧量气囊展开。将乘员席表面的温度与驾驶员座椅表现温度加以对比,若两者不同且与预定值差异较大,则气囊的展开就会受到抑制。乘员席的温度由安置在座椅表面的热敏电阻来测定,可用直热式或非直热式热敏电阻。

实际上这种抑制系统可用多种检测方式,当直热式探测器的工作不够可靠时,可用其他方式来提高该系统的可靠性。曾有人建议配置别的传感器,如测量体重、电容、振动,使用超声波、微波、光学及红外线等。还有人建议为一个抑制系统配置多种检测装置,使其工作更加可靠。

机油粘度传感器

何时更换机油一般是根据厂家规定的时间或里程来进行。少数厂家用了更先进的方式,通过记录发动机转速和温度来计算换油间隔。Lucas Varity公司正在研制一种压电振动式粘度传感器,其工作原理与振动式粘度计相近——振子(球型、片状或棒式)在受到粘滞阻尼时其振频会发生衰变。因此,依靠不同形状的振子,就可以测出粘度和密度的一些参数。有一种振动式粘度计的振子是石英棒,它能被激发扭振,通过测量与液体粘度相对应的振幅和谐振频宽,就可以确定粘度(准确地说应是粘度和密度的综合值)。可见,振动式粘度计是通过测量液体所传递的切变波形来确定粘度的一种装置。然而,由于传感元件与液体的接触处切变波形会产生畸变而导致测试值与液体的对应关系较差。

粘度传感器设置了一种界面来改善传感元件与液体之间的接触关系,其原理与我们熟知的应用于生物医学和海洋船舶上的超声波换能器相似。

传感器的核心是一个压电转换器,在它两侧施加电压时,就会产生切向运动。电极是用金属蒸发沉积法布置在压电晶体表面,然后整体涂上一层绝缘层。

一台扫频仪通过振荡器所产生的交变电压来确定传感元件的谐振频率。因为在谐振时,传感元件的电阻达到最大值,随着液体粘度的变化,这个蜂值也相应变化,并通过峰值检测电路转化为电压信号。

绝缘层的厚度根据所测粘度的范围来确定,因为从液体界面处反射回来的切变波必须被绝缘层全部吸收,所以绝缘层的厚度大约是四分之一个波长。

磁敏式速度传感器

SST技术有限公司开发了一种一体化的传感器,它是把高磁阻(GMR)材料与半导体装置合为一体的磁敏式速度传感器。高磁阻材料的特点是随磁场的变化其电阻值也发生变化。半导体装置是由制作在同一块BICMOS电路板上的信号处理器和电压调节器所构成。先将高磁阻材料喷镀在BICMOS板基上,用光刻腐蚀工艺将其制成电阻,通过铝箔把其连入BICMOS电路,再周边镀上一层合金以聚集磁力线。

这种传感器是双极型结构,通过电平转换输出一个方波形脉冲信号,其输出频率与软磁信号轮齿的回转频率是相同的,而励磁机构是一块永久磁铁。由于传感器的信号处理电路是直流耦合式,所以可处理零速状态。而其具有高灵敏度使之在较大气隙下也能工作。

用上述技术的ABS传感器具有零速处理、输出信号在两电平之间变化的双极型结构,脉冲频率与信号轮齿或磁极的回转频率相同的特点。在允许温度和工作频率范围内,其频宽比为(50±10)%,轮齿模数2.5时,气隙特性可达3mm。

汽车传感器的应用现状

温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点,其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的精度高,但响应特性差;热敏电阻式温度传感器灵敏度高,响应特性较好,但线性差,适应温度较低;热偶电阻式温度传感器的精度高,测量温度范围宽,但需要配合放大器和冷端处理一起使用。

已实用化的产品有热敏电阻式温度传感器(通用型-50℃~130℃,精度1.5%,响应时间10ms;高温型600℃~1000℃,精度5%,响应时间10ms)、铁氧体式温度传感器(ON/OFF型,-40℃~120℃,精度2.0%)、金属或半导体膜空气温度传感器(-40℃~150℃,精度2.0%、5%,响应时间20ms)等。 压力传感器主要用于检测气缸负压、大气压、涡轮发动机的升压比、气缸内压、油压等。吸气负压式传感器主要用于吸气压、负压、油压检测。汽车用压力传感器应用较多的有电容式、压阻式、差动变压器式(LVDT)、表面弹性波式(SAW)。

电容式压力传感器主要用于检测负压、液压、气压,测量范围20~100kPa,具有输入能量高,动态响应特性好、环境适应性好等特点;压阻式压力传感器受温度影响较大,需要另设温度补偿电路,但适应于大量生产;LVDT式压力传感器有较大的输出,易于数字输出,但抗干扰性差;SAW式压力传感器具有体积小、质量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、分辨率高、数字输出等特点,用于汽车吸气阀压力检测,能在高温下稳定地工作,是一种较为理想的传感器。 流量传感器主要用于发动机空气流量和燃料流量的测量。空气流量的测量用于发动机控制系统确定燃烧条件、控制空燃比、起动、点火等。空气流量传感器有旋转翼片式(叶片式)、卡门涡旋式、热线式、热膜式等四种类型。旋转翼片式(叶片式)空气流量计结构简单,测量精度较低,测得的空气流量需要进行温度补偿;卡门涡旋式空气流量计无可动部件,反映灵敏,精度较高,也需要进行温度补偿;热线式空气流量计测量精度高,无需温度补偿,但易受气体脉动的影响,易断丝;热膜式空气流量计和热线式空气流量计测量原理一样,但体积少,适合大批量生产,成本低。空气流量传感器的主要技术指标为:工作范围0.11~103立方米/min,工作温度-40℃~120℃,精度≤1%。

燃料流量传感器用于检测燃料流量,主要有水轮式和循环球式,其动态范围0~60kg/h,工作温度-40℃~120℃,精度 1%,响应时间<10ms。 位置和转速传感器主要用于检测曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速等。汽车使用的位置和转速传感器主要有交流发电机式、磁阻式、霍尔效应式、开关式、光学式、半导体磁性晶体管式等,其测量范围0 ~360 ,精度 0.5 以下,测弯曲角达 0.1。

车速传感器种类繁多,有敏感车轮旋转的、也有敏感动力传动轴转动的,还有敏感差速从动轴转动的。当车速高于100km/h时,一般测量方法误差较大,需用非接触式光电速度传感器,测速范围0.5~250km/h,重复精度0.1%,距离测量误差优于0.3%。 车身控制用传感器主要用于提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等。由于其工作条件不象发动机和底盘那么恶劣,一般工业用传感器稍加改进就可以应用。主要有用于自动空调系统的温度传感器、湿度传感器、风量传感器、日照传感器等;用于安全气囊系统中的加速度传感器;用于门锁控制中的车速传感器;用于亮度自动控制中的光传感器;用于倒车控制中的超声波传感器或激光传感器;用于保持车距的距离传感器;用于消除驾驶员盲区的图象传感器等。

导航系统用传感器主要有:确定汽车行驶方向的罗盘传感器、陀螺仪和车速传感器、方向盘转角传感器等。

在车身上应用的各种传感器:有防撞加速度传感器、超声近距离目标传感器和红外热成像传感器,毫米波雷达和环境气体电化学传感器。新型的传感器有超声阵列反向传感器、侧面路面偏距报警和红外热成像夜视传感器。 底盘控制用传感器是指用于变速器控制系统的车速传感器、加速踏板位置传感器、加速度传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传感器等;悬架控制系统应用的传感器有车速传感器、节气门位置传感器、加速度传感器、车身高度传感器、方向盘转角传感器等;动力转向系统应用的传感器主要有车速传感器、发动机转速传感器、转矩传感器、油压传感器等。

底盘应用的主要类型传感器,即旋转位移和压力传感器。惯性加速度传感器和角速率传感器取代了温度传感器而成为在车底盘上应用的4种主要传感器。表3种列出了27种传感器。其中4种是压力传感器,3种旋转位移传感器,5种加速度传感器和3种角速率传感器。27种传感器其中的15种是属于这种类型传感器。低盘应用的新型传感器有侧路面角速率传感器、车轮角位置传感器和悬架位移位置传感器。 发动机控制系统用传感器主要有温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向发动机的电子控制单元(ECU)提供发动机的工作状况信息,以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。

汽车控制系统应用的主要传感器类型,即旋转位移传感器、压力传感器和温度传感器。在北美,这三种传感器的销售数量分别占第一、第二和第四位。在表2列出了40种不同的汽车传感器。其中有8种压力传感器,四种温度传感器和四中旋转位移传感器。几年来研制的新型传感器是气缸压力传感器,踏板加速计位置传感器和油质量传感器。 自动变速器系统用传感器主要有:车速传感器、加速踏板位置传感器、加速度传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传感器等。制动防抱死系统用传感器主要有:轮速传感器、车速传感器;悬架系统用传感器主要有:车速传感器、节气门位置传感器、加速度传感器、车身高度传感器、方向盘转角传感器等;动力转向系统用传感器主要有:车速传感器、发动机转速传感器、转矩传感器、油压传感器等。

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