汽车传感器的种类和作用Word文件下载.docx
- 文档编号:5353760
- 上传时间:2023-05-05
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:28.94KB
汽车传感器的种类和作用Word文件下载.docx
《汽车传感器的种类和作用Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《汽车传感器的种类和作用Word文件下载.docx(16页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
爆震传感器
爆震传感器装置在发念头的缸体上,随时监测发念头的爆震情况.目前采纳的有共振型和非共振型两年夜类.
现代汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采纳电子控制.根据传感器的作用,可以分类为丈量温度、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.
汽车传感器过去纯真用于发念头上,现在巳扩展究竟盘、车身和灯光电气系统上了.这些系统采纳的传感器有100多种.在种类繁多的传感器中,罕见的有∶
进气压力传感器:
反映进气歧管内的绝对压力年夜小的变动,是向ecu(发念头电控单位)提供计算喷油继续时间的基准信号;
空气流量计:
丈量发念头吸入的空气量,提供给ecu作为喷油时间的基准信号;
节气门位置传感器:
丈量节气门翻开的角度,提供给ecu作为断油、控制燃油/空气比、焚烧提前角修正的基准信号;
曲轴位置传感器:
检测曲轴及发念头转速,提供给ecu作为确定焚烧正时及工作顺序的基准信号;
氧传感器:
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;
进气温度传感器:
检测进气温度,提供给ecu作为计算空气密度的依据;
冷却液温度传感器:
检测冷却液的温度,向ecu提供发念头温度信息;
爆震传感器:
装置在缸体上专门检测发念头的爆燃状况,提供给ecu根据信号调整焚烧提前角.
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;
下面我们来认识一下汽车上的主要传感器.
爆震传感器装置在发念头的缸体上,随时监测发念头的爆震情况.目前采纳的有共振型和非共振型两年夜类.
传感器是指能感受规定的物理量,并按一定例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、转换元件和丈量电路三部份组成.
1)、敏感元件是指能直接感受(或响应)被丈量的部份,即将被丈量通过传感器的敏感元件转换成与被丈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)、丈量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处置转换成电压、电流或频率等可测电量,以便进行显示、记录、控制和处置的部份.
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暗示为
k=dy/dx
2.分辨力
传感器在规定的丈量范围内能够检测出的被丈量的最小变动量称为分辨力.
3.丈量范围和量程
在允许误差限内,被丈量值的下限到上限之间的范围称为丈量范围.
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年夜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纷歧致水平.
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丈量范围内连续变动屡次所得特性曲线的纷歧致性.
7.零漂和温漂
传感器在无输入或输入为另一值时,每隔一按时间,其输入值偏离原示值的最年夜偏差与满量程的百分比为零漂.而温度每升高1℃,传感器输出值的最年夜偏差与满量程的百分比,称为温漂.
二、发念头经常使用传感器工作机理
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动)时,线圈中所发生的感应电动势的年夜小取决于穿过线圈的磁通的变动率,
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年夜于传感器的固有频率时,由于弹簧较软,运动件质量相对较年夜,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.由导磁资料制成的丈量齿轮装置在被测旋转体上,每转过一个齿,丈量齿轮与软铁之间构成的磁路磁阻变动一次,磁通也变动一次.线圈中感应电动势的变动频率(脉冲数)即是丈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发生电动势,这种现象称为霍耳效应.
2.霍耳元件
目前经常使用的霍耳资料锗(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,在一定概况上发生电荷,当外力裁撤后,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发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.经常使用的压电资料有石英晶体(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年夜,物质内部电子吸收光子能量后,解脱内部力的约束,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,电子逸出物体概况的现象,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,物体发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,发生电子—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
固体发光资料在电场激发下发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)是以特殊资料搀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—空穴复合时发生过剩能量,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
将两种分歧性质的金属导体a、b接成一个闭合回路,如果两接合点温度不相等(t0≠t),则在两导体间发生电动势,而且回路中有一定年夜小的电流存在,此现象称为热电效应.
2.热电阻传感器
热电阻资料通常为纯金属,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)电阻温度系数年夜,灵敏度高;
2)结构简单,体积小,易于点丈量;
3)电阻率高,且适合静态丈量;
4)阻值与温度变动的关系是非线性的;
5)稳定性较差.
进入70年代后,为了治理排放,又增加了一些传感器来帮手控制汽车的动力系统,因为同期呈现的催化转换器、电子焚烧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平安性.
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;
有用来确定各部份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);
还有用于丈量发念头负荷、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;
呵护前排乘员的气囊,不单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份.
老式的油压传感器和水温传感器是彼此自力的,由于有着明确的最年夜值或最小值的限定,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,它们的输出值将获得更多的相关利用. 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陈说.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》的陈说,对2012年前主要传感器的地域性使用前景作了预测.陈说讨论了使用传感技术的许多先进平安系统,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,是主动式平安系统推动了传感器被越来越多地使用.在汽车业,平安系统成为传感器的最年夜市场.
根据“全球信息公司”的调查陈说,全球轻型汽车传感器oem市场年均增长率7.4%,到2010年将到达140亿美元的规模,其增长幅度远远超越汽车自己的年均增长率.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物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念头、平安、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,以减少本钱.汽车传感器供应商面临严峻挑战:
一方面要扩年夜产能产量,另一方面要不竭减低本钱,这种发展趋势未来将不成能改变.
汽车发动和驱动系统仍是传感器的最年夜和最成熟的市场,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;
在汽车平安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.按区域划分的几年夜应用市场是,在美国,主要用于胎压检测;
在欧洲,用于汽车行人警告系统;
在新兴财富国家,主要用于平安气囊和自动平安带系统.以每辆车来衡量,氧传感器用量最多,技术上不竭进步.
发念头控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心,种类很多,包括温度传感器、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.这些传感器向发念头的电子控制单位(ecu)提供发念头的工作状况信息,供ecu对发念头工作状况进行精确控制,以提高发念头的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测.
由于发念头工作在高温(发念头概况温度可达150℃、排气歧管可达650℃)、振动(加速度30g)、冲击(加速度50g)、湿润(100%rh,-40℃-120℃)以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中,因此发念头控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业用传感器高1-2个数量级,其中最关键的是丈量精度和可靠性.否则,由传感器带来的丈量误差将最终招致发念头控制系统难以正常工作或发生故障.
温度传感器主要用于检测发念头温度、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,其应用场所也略有区别.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,丈量温度范围宽,但需要配合放年夜器和冷端处置一起使用.
已实用化的产物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、年夜气压、涡轮发念头的升压比、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)、概况弹性波式(saw).
电容式压力传感器主要用于检测负压、液压、气压,丈量范围20~100kpa,具有输入能量高,静态响应特性好、环境适应性好等特点;
压阻式压力传感器受温度影响较年夜,需要另设温度赔偿电路,但适应于年夜量生产;
lvdt式压力传感器有较年夜的输出,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念头空气流量和燃料流量的丈量.空气流量的丈量用于发念头控制系统确定燃烧条件、控制空燃比、起动、焚烧等.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,丈量精度较低,测得的空气流量需要进行温度赔偿;
卡门涡旋式空气流量计无可动部件,反映灵敏,精度较高,也需要进行温度赔偿;
热线式空气流量计丈量精度高,无需温度赔偿,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丈量原理一样,但体积少,适合年夜批量生产,本钱低.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,其静态范围0~60kg/h,工作温度-40℃~120℃,精度1%,响应时间<10ms.
4.位置和转速传感器
位置和转速传感器主要用于检测曲轴转角、发念头转速、节气门的开度、车速等.目前汽车使用的位置和转速传感器主要有交流发机电式、磁阻式、霍尔效应式、簧片开关式、光学式、半导体磁性晶体管式等,其丈量范围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,一般丈量方法误差较年夜,需采纳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%,距离丈量误差优于0.3%.
气体浓度传感器主要用于检测车体内气体和废气排放.其中,最主要的是氧传感器,实用化的有氧化锆传感器(使用温度-40℃~900℃,精度1%)、氧化锆浓差电池型气体传感器(使用温度300℃~800℃)、固体电解质式氧化锆气体传感器(使用温度0℃~400℃,精度0.5%),另外还有二氧化钛氧传感器.和氧化锆传感器相比,二氧化钛氧传感器具有结构简单、轻巧、廉价,且抗铅污染能力强的特点.
爆震传感器用于检测发念头的振动,通过调整焚烧提前角控制和防止发念头发生爆震.可以通过检测气缸压力、发念头机体振动和燃烧噪声等三种方法来检测爆震.爆震传感器有磁致伸缩式和压电式.磁致伸缩式爆震传感器的使用温度为-40℃~125℃,频率范围为5~10khz;
压电式爆震传感器在中心频率5.417khz处,其灵敏度可达200mv/g,在振幅为0.1g~10g范围内具有良好线性度.
24ghz雷达传感器用于汽车防撞装置系统,通过发射雷达波来判断前方呈现的物体年夜小,距离和移动速度,进而通过显示器或与汽车制动系统进行配合,防止汽车与前方物体相撞.传感器发射频率在24.125ghz左右,可以调节的频率范围在50khz左右.精度在国外精度可以到达毫米级别.
车身控制用传感器主要用于提高汽车的平安性、可靠性和舒适性等.由于其工作条件不象发念头和底盘那么恶劣,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;
用于平安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;
用于坚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、正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、发念头转速传感器、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、发念头转速传感器、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.目前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.
发念头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.这些传感器向发念头的电子控制单位(ecu)提供发念头的工作状况信息,以提高发念头的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测.
由于发念头工作在高温(发念头概况温度可达150℃、排气歧管可达650℃)、振动(加速度30g)、冲击(加速度50g)、湿润(100%rh,-40℃-120℃)以及盐雾、腐蚀和油泥等污染的恶劣环境中,发念头控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业用传感器高1-2个数量级,其中最关键的是丈量精度和可靠性.
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中共列出了40种分歧的汽车传感器.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.近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.
随着基于gps/gis(全球定位系统和地舆信息系统)的导航系统在汽车上的应用,导航用传感器这几年获得迅速发展.导航系统用传感器主要
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 汽车 传感器 种类 作用
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)