传感器在汽车上的应用

传感器在汽车上的应用 华东交通大学理工学院 华东交通大学理工学院 期末结课报告 所属课程名称 传感器原理及其应用 题 目 流量传感器在汽车上的应用 分 院 电 信 分 院 2 专业班级 通信2012- 学 号 学生姓名 指导教师 谭尾琴 1 华东交通大学理工学院 目录 第一章 传感器的特性 第二章 发动机常用传感器工作机理 2.1 磁电效应 2.2 霍耳式传感器 2.3 压电式传感器 2.4 光电式传感器 2.5 热电式传感器 第三章 流量传感器在汽车中的应用 2 华东交通大学理工学院 【摘要】 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。 【关键词】:车用传感器;汽车运用;现代汽车发展 第一章 传感器的特性 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。 2.1 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。 2.2 转换元件则将上述非电量转换成电参量。 第二章 发动机常用传感器工作原理 2.1 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。 3 华东交通大学理工学院 2.2 霍尔式传感器 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 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 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。 2.3 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。 2.4 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。 )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3 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 4 华东交通大学理工学院 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。 2.5 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。 第三章 流量传感器在汽车中的应用 发动机用传感器有很多种，其中包括温度传感器、压力传感器、旋转传感器、流量传感器、位置流量传感器传感器、浓度传感器、爆震传感器等。这类传感器是整个车用传感器的核心，利用它们可提高发动机动力性、降低油耗、减少废气、反映故障等，由于其工作在发动机振动、汽油蒸汽、污泥、水花等恶劣环境中，因此它们的耐恶劣环境技术指标要高于一般的传感器。它们的性能指标要求有很多种，其中最关键的是测量精度与可靠性，否则由传感器检测带来的误差最终将导致发动机控制系统失灵或产生故障。 3.1、流量传感器温度传感器: 主要检测发动机温度，吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度、催化温度等，将它们转变成电信号，从而控制喷油嘴针阀开启时刻和持续时间，以保证供给发动机最佳混合气并达到排气净化效果等。实际应用的温度传感器主要有线绕电阻式、热敏电阻式和热电偶式。线绕电阻式温度传感器的精度较高，但响应特性差;热敏式传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适用温度较低;热电偶式传感器的精度高，测温范围宽，但需考虑放大器和冷端处理问题。 5 华东交通大学理工学院 3.2 压力流量传感器传感器: 主要检测气缸负压，从而控制点火和燃料喷射;检测大气压，从而控制爬坡时空燃比;检测气缸内压，从而控制点火提前角;检测废气再循环流量、发动机油压、制动器油压、轮胎空气压力等等，并对相关量作出反应。车用压力传感器目前已有若干种，应用较多的有电容器式、压阻式、差动变压器式(LVDT)、表面弹性波式(SAW)。电容器式传感器具有输入能量高，动态响应好、环境适应性好等特点;压阻式受温度影响大，需另设温度补偿电路，但适用于大量生产;LVDT式有较大输出，易于数字输出，但抗振性较差;SAW式具有体积小、质量轻、功耗低、可靠性强、灵敏度高、分辨率高、数字量输出等特点，是一种较为理想的传感器。 3.3、旋转流量传感器传感器f l o w-m e t e r s.c n: 主要用于检测曲轴转角、发动机转数、风门开度、车速等，从而控制点火提前角、燃油配量和喷射时间等，产品主要有发电机式、磁阻式、霍尔效应式、光学式、振动式等。 3.4、氧传感器: 检测排气中空燃比，向供油系统发出负反馈信号，以修正喷油脉冲，使空燃比调整到理论值，以达到理想的排气净化效果，常用的是氧化锆和氧化钛传感器。 3.5、流量传感器: 测定进气量和燃油流量以控制空燃比。主要有空气流量传感器和燃料流量传感器。空气流量传感器检测进入的空气量从而控制电子喷油器喷油量，以得到较准确的空燃比，实际应用的产品主要有卡尔曼旋涡式、叶片式、热线式。卡尔曼式无可动部件，反应灵敏，精度较高;热线式易受吸入气体脉动影响，且易断丝;燃料流量传感器用于检测燃料流速，以计算汽车燃油消耗量，产品主要有水车式、球循环式。 3.6、爆震传感器: 检测发动机的振动，并根据检测到的爆震信号适当调整点火时刻，主要产品有磁致伸缩式和压电式。 6