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1、2目目 录录汽车电子学车用传感器车用传感器Automotive SensorsAutomotive Sensors车用传感器车用传感器1.车用传感器概述2.传感器分传感器及其工作原理类3.位置测量传感器及其工作原理4.速度转速传感器及其工作原理5.温度传感器及其工作原理6.电流传感器及其工作原理3车用传感器概述车用传感器概述工程测试技术模拟电子技术信号处理技术自动控制理论基础“科学是从测量开始的科学是从测量开始的”-门捷列夫门捷列夫贺桂芳汽车与工程机械用传感器北京：人民交通出版社2002 4发动机：发动机：向发动机的电子控制单元（向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，）提供
2、发动机的工作状况信息， 对发动机工作状况进行精确控制对发动机工作状况进行精确控制 温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等 汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容 普通轿车：约安装几十到近百只传感器，普通轿车：约安装几十到近百只传感器， 豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。 底底 盘：盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等 车速、踏板、加
3、速度、节气门、发动机转速、水温、油温车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温 车车 身：身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等 温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等 车用传感器概述车用传感器概述检测技术在汽车中的应用日新月异5车用传感器概述车用传感器概述温度传感器温度传感器冷却水、吸气、排气、车内外空气、发动机机油冷却水、吸气、排气、车内外空气、发动机机油流量传感器流量传感器吸入空气量、燃油流量、排气再循环量、二次空气量吸入空气量、燃油流量、排气再循环量、二次空气量压力传感器压力传感器进
4、气歧管绝对压力、大气压力、发动机油压、燃烧混合气压、制动液进气歧管绝对压力、大气压力、发动机油压、燃烧混合气压、制动液压、轮胎气压压、轮胎气压位置传感器位置传感器曲轴位置、节气门位置、排气再循环阀开量、行驶方位、踏板位置、曲轴位置、节气门位置、排气再循环阀开量、行驶方位、踏板位置、转向转向液位传感器液位传感器冷却水、燃油、机油、电解液、制动液、洗窗器液冷却水、燃油、机油、电解液、制动液、洗窗器液速度、加速度传感器速度、加速度传感器发动机转速、车速、轮速、加速度、负加速度发动机转速、车速、轮速、加速度、负加速度其他传感器其他传感器气体浓度传感器、爆震、湿度、电流、雨滴、光照、转矩气体浓度传感器、
5、爆震、湿度、电流、雨滴、光照、转矩汽车常用传感器的种类和检测对象6车用传感器概述车用传感器概述汽车常用传感器空气质量流量传感空气质量流量传感器器压力传感器压力传感器加速度传感器加速度传感器胎压传感器胎压传感器7目目 录录汽车电子学车用传感器车用传感器Automotive SensorsAutomotive Sensors车用传感器车用传感器1.车用传感器概述2.传感器分传感器及其工作原理类3.位置测量传感器及其工作原理4.速度转速传感器及其工作原理5.温度传感器及其工作原理6.电流传感器及其工作原理8 汽车电子控制系统是典型的测控系统。测量系统是此类系统的重汽车电子控制系统是典型的测控系统。测
6、量系统是此类系统的重要组成。测量一般由以下环节组成。要组成。测量一般由以下环节组成。传感器分类和组成传感器分类和组成传感器测量原理传感器测量原理9传感器分类和组成传感器分类和组成 “传感器传感器”定义为能感受被测量，并按一定的规律转换成输出信定义为能感受被测量，并按一定的规律转换成输出信号的器件或装置，它通常有敏感元件和转换元件组成。有时也将信号的器件或装置，它通常有敏感元件和转换元件组成。有时也将信号调节与转换电路作为传感器的组成部分。号调节与转换电路作为传感器的组成部分。V传感器定义传感器定义思考题：请列举你已知的传感器转换原理思考题：请列举你已知的传感器转换原理10分类法分类法型式型式说
7、说 明明按构成原理分类按构成原理分类结构型结构型物性型物性型以转换元件结构参数变化实现信号转换以转换元件结构参数变化实现信号转换以转换元件物理特性变化实现信号转换以转换元件物理特性变化实现信号转换按能量关系分类按能量关系分类能量转换型能量转换型能量控制型能量控制型传感器输出量直接由被测量能量转换而来传感器输出量直接由被测量能量转换而来传感器输出量能量由外部能源提供，但受输入量控制传感器输出量能量由外部能源提供，但受输入量控制按工作原理分按工作原理分电阻式电阻式电容式电容式电感式电感式压电式压电式磁电式磁电式热电式热电式光电式光电式光纤式光纤式利用电阻参数变化实现信号转换利用电阻参数变化实现信号
8、转换利用电容参数变化实现信号转换利用电容参数变化实现信号转换利用电感参数变化实现信号转换利用电感参数变化实现信号转换利用压电效应实现信号转换利用压电效应实现信号转换利用电磁感应原理实现信号转换利用电磁感应原理实现信号转换利用热电效应实现信号转换利用热电效应实现信号转换利用光电效应实现信号转换利用光电效应实现信号转换利用光纤特性参数变化实现信号转换利用光纤特性参数变化实现信号转换按被测量分类按被测量分类长度、角度、振动、位移、长度、角度、振动、位移、压力、温度、流量、距离、压力、温度、流量、距离、速度等速度等以被测量命名（即按用途分类）以被测量命名（即按用途分类）按输出量分类按输出量分类模拟式模
9、拟式数字式数字式输出量为模拟信号（电压、电流、输出量为模拟信号（电压、电流、）输出量为数字信号（脉冲、编码、输出量为数字信号（脉冲、编码、）传感器分类和组成传感器分类和组成传感器的分类传感器的分类111)1)按被测量分类按被测量分类机械量机械量: :长度长度, ,厚度厚度, ,位移位移, ,速度速度, ,加速度加速度, , 旋转角旋转角, ,转数转数, ,质量质量, ,重量重量, ,力力, , 压力压力, ,真空度真空度, ,力矩力矩, ,风速风速, ,流速流速, , 流量流量; ;声声: : 声压声压, ,噪声噪声. .磁磁: : 磁通磁通, ,磁场磁场. .温度温度: : 温度温度, ,热
10、量热量, ,比热比热. .光：光： 亮度，色彩亮度，色彩传感器分类和组成传感器分类和组成传感器的分类传感器的分类12机械式机械式, ,电气式电气式, ,光学式光学式, ,流体式等流体式等. .2)2)按工作的物理基础分类按工作的物理基础分类: :传感器分类和组成传感器的分类13能量转换型和能量控制型能量转换型和能量控制型. .3)3)按信号变换特征按信号变换特征: :能量转换型能量转换型: :直接由被测对象输入能量使其工作直接由被测对象输入能量使其工作. . 例如例如: :热电偶温度计热电偶温度计, ,压电式加速度计压电式加速度计. .能量控制型能量控制型: :从外部供给能量并由被测量控制外部
11、从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化供给能量的变化. .例如例如: :电阻应变片电阻应变片. .传感器分类和组成传感器分类和组成传感器的分类传感器的分类144)4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系按敏感元件与被测对象之间的能量关系: :物性型物性型: :依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换. . 如如: :水银温度计水银温度计. .结构型结构型: :依靠传感器结构参数的变化实现信号转变依靠传感器结构参数的变化实现信号转变. . 例如例如: :电容式和电感式传感器电容式和电感式传感器. .传感器分类和组成传感器分类和组成传
12、感器的分类传感器的分类15目目 录录汽车电子学车用传感器车用传感器Automotive SensorsAutomotive Sensors车用传感器车用传感器1.车用传感器概述2.传感器分传感器及其工作原理类3.位置测量传感器及其工作原理4.速度转速传感器及其工作原理5.温度传感器及其工作原理6.电流传感器及其工作原理16位置测量传感器及其工作原理位置测量传感器及其工作原理位置传感器采集不同形式运动部件的行程位置和角度位置，位置传感器采集不同形式运动部件的行程位置和角度位置，它在汽车用的所有传感器中居首位。它在汽车用的所有传感器中居首位。 测量参数测量参数测量范围测量范围汽油机上节气门角度汽油
13、机上节气门角度90加速踏板、制动踏板角度加速踏板、制动踏板角度30燃油箱液面高度燃油箱液面高度2050cm离合器位置离合器位置50mm转向角度转向角度2360车用位置传感器也用来间接测量一些变量，如扭矩、流量、转速车用位置传感器也用来间接测量一些变量，如扭矩、流量、转速等。等。17 利利用用金金属属导导线线电电阻阻或或薄薄膜膜电电阻阻的的长长度度与与电电阻阻值值的的正正比比对应关系实现对位置的测量，这是典型的结构型传感器。对应关系实现对位置的测量，这是典型的结构型传感器。1 1 变阻器式传感器变阻器式传感器位置测量传感器及其工作原理位置测量传感器及其工作原理EE118位置测量传感器及其工作原理
14、位置测量传感器及其工作原理如图所示，利用滑动变速器如图所示，利用滑动变速器RlRl和电压表和电压表V V测量一位置，测量一位置，R0R0为保护电阻。为保护电阻。测量电路的总电压为测量电路的总电压为12V12V。滑动变阻器。滑动变阻器 电压表内阻电压表内阻 。计算测量电压。计算测量电压ElEl对应位置对应位置x x的关系。的关系。例题：变阻器式传感器的负载效应解：解：代入19变换原理变换原理: :将被测量的变化转化为电容量变化将被测量的变化转化为电容量变化两平行极板组成的电容器两平行极板组成的电容器, ,它的电容量为它的电容量为: :+ A 、A A或或发发生生变变化化时时，都会引起电容的变化。
15、都会引起电容的变化。2 电容式传感器位置测量传感器及其工作原理位置测量传感器及其工作原理20a)a)极距极距变化型变化型+位置测量传感器及其工作原理位置测量传感器及其工作原理2 2 电容式传感器电容式传感器b)b)面积变化型面积变化型c)c)介质变化型介质变化型角位移型角位移型平面线位移型平面线位移型柱面线位移型柱面线位移型. .21位置测量传感器及其工作原理位置测量传感器及其工作原理例题：比较不同测量原理的灵敏度解：根据灵敏度定义公式和电容公式解：根据灵敏度定义公式和电容公式可以分别求出相对面积，间隙和介质的介电常数的灵敏度可以分别求出相对面积，间隙和介质的介电常数的灵敏度对与面积对与面积对
16、与间隙对与间隙对与间隙对与间隙常数常数常数常数间隙的灵敏度间隙的灵敏度22 测量电路测量电路a)a)电桥电路电桥电路 b) b) 谐振电路谐振电路 c) c) 运算放大器电路运算放大器电路 位置测量传感器及其工作原理位置测量传感器及其工作原理2 电容式传感器23无接触式位置传感器，其基本工作原理是将位移变化转化为等效无接触式位置传感器，其基本工作原理是将位移变化转化为等效阻抗或差动阻抗变化，通过在线圈输入端输入交变激励信号可测阻抗或差动阻抗变化，通过在线圈输入端输入交变激励信号可测得上述阻抗值，进而实现对位置测量得上述阻抗值，进而实现对位置测量分类分类: :电感式传感器电感式传感器自感型自感型可变磁阻型可变磁阻型涡流式涡流式互感型互感型位置测量传感器及其工作原理位置测量传感器及其工作原理3 3 磁感式传感器磁感式传感器24a)a)自感型自感型-可变磁阻式（活动铁芯式）可变磁阻式（活动铁芯式）位置测量传感器及其工作原理位置测量传感器及其工作原理3 磁感式传感器活动铁芯式传感器的基本原理改变气隙的长度来改变磁通量的大小。活动铁芯式传感器的基本原理改变气隙的长度来改变磁通量的大小。由于激励线
