在现代汽车上各种各样的传感器介绍
2006-7-13 9:26:18 【文章字体：大中小】打印收藏关闭
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。由于采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，它是由采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采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，可采用直热式或非直热式热敏电阻。
实际上这种抑制系统可采用多种检测方式，当直热式探测器的工作不够可靠时，可采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。少数厂家采用了更先进的方式，通过记录发动机转速和温度来计算换油间隔。Lucas V arity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，采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。
采用上述技术的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。
传感器：
车速传感器：
常用的车速信号的通常来自变速器的转速信号或者ABS的轮速信号，一般不建议从轮速信号传感器直接取得信号，因为四轮转速各自不同和车速也不同，要取轮速信号也只能从ABS的ECU中取经过处理后的信号。
车速信号如果是数字信号，处理非常方便，但同时存在一个信号间隔的问题，即能不能在短时间通常是零点几秒之内判断车辆是否处在加速或者是减速的状态。如信号间隔时间过长，则无法将其应用在动态调光的功能上，因为动态调光需要根据的加速度值，计算车身的倾斜状态，调整灯光。车速信号如果是频率脉
冲，采样方便，但处理比较复杂，在数十到数百毫秒内精确判断车速和加速度，需要一定的信号处理技巧。相关方面的论文很多，就不加以赘述。另，静态调光只需在车辆未启动之前调节即可，车速只相当一个功能开关信号。
车身高度传感器：
常用的车身高度传感器如下图1所示是一种有源非接触转角传感器，因为此传感器放置于车身和悬架之间，感知悬架振动的幅度，所以必须是有源抗干扰，非接触理论寿命无限的传感器。车身高度传感器使用连杆将车身与悬架间的距离变化转变为角度变化，并通过输出电压的改变线性测得此角度的变化量。图1的车身高度传感器在0至5V内可表征正负40度的变化，并通过调节连杆的长度可以得到悬架在数十厘米间的变化量。
车身高度传感器随悬架振动变化剧烈，在车辆未启动之前尚可以通过求取多次均值的方法得到稳定的输出信号，一旦有了速度不仅振动的幅度很难确知，甚至连振动的频率都是极难以描述的。建议动态调光车身纵倾根据加速度而变化的角度，采用理论计算的方法要比直接采集信号容易、有效的多。
图1 车身高度传感器
使用车速传感器和前后两个车身高度传感器，加上执行机构——调光马达，就可以架构一个如图3所示的动态自动调光系统。
图2 后悬车身高度传感器原理
图3 动态自动调光系统的安装图
方向盘转角传感器
方向盘大致可以旋转2.9圈，即1044度，通过转向机构以固定的传动比带动前轮在左右40度内变化。比较常见的方向盘转角传感器通常有齿轮式（图4）
和光码盘式（图5）两种。齿轮式是一种接触的有源角度传感器，而光码盘则是一种非接触的有源角度传感器。都采用一个大盘带动两个小盘，通过两个小盘的相位差判断方向盘是正转还是反转。输出的信号一般都是经过处理的数字信号，甚至有可能是CAN信号。这种数字信号用控制器处理时，也存在信号的传送速率和更新速率的问题，选择不当，就会影响系统的最终效果。
方向盘转角传感器的安装位置如图6所示，在组合开关的下面，方向管柱从中间穿出。
图4 齿轮式方向盘转角传感器
图5 光码盘式方向盘转角传感器
图6 方向盘转角传感器的安装位置
前面文章中曾经提出过采用方向盘转角而非横向加速度传感器计算转弯半径的问题，类似的问题也包括为何使用车身高度传感器而非纵向倾角传感器。这种类型的非接触MEMS（微机械）传感器芯片，使用简单，响应速度快，在车载传感器领域的运用愈加广泛，但做一款控制系统的设计，必须从控制对象的特性出发。比如说底盘转向特性分为稳态和瞬态的两种截然不同的情况，由于底盘复杂的避震系统，瞬态情况的振动时间特征曲线类似于一个二阶系统的冲击响应，要想得到稳定的能反映转向特征的输出信号必须要在0.5s以后，即打过方向盘后0.5s后，采用横向加速度传感器读出的稳定信号，才能用于转弯半径的计算，仅得到信号并数据处理的时间就已经超出了整个系统的响应时间。至于说纵向倾角传感器，即存在1度以下精度不够，又有上下坡和车身纵倾信号混叠等问题，使得这个方案也很难应用于实际系统。但更高精度的非接触加速度和倾角传感器却能够很方便的应用于系统测试和数据匹配。
汽车ESP用传感器及其接口技术
来源：电子产品世界/清华大学汽车安全与节能国家重点实验室于良耀吴凯辉宋健
2006-08-10
引言
ESP(Electronic Stability Program，电子稳定程序)是汽车电控的一个标志性发明。不同的研发机构对这一系统的命名不尽相同，如博世(BOSCH)公司早期称为汽车动力学控制(VDC)，现在博世、梅赛德—奔驰公司称为ESP；丰田公司称为汽车稳定性控制系统(VSC)、汽车稳定性辅助系统(VSA)或者汽车电子稳定控制系统(ESC)；宝马公司称为动力学稳定控制系统(DSC)。尽管名称不尽相同，但都是在传统的汽车动力学控制系统，如ABS和TCS 的基础上增加一个横向稳定控制器，通过控制横向和纵向力的分布和幅度，以便控制任何路况下汽车的动力学运动模式，从而能够在各种工况下提高汽车的动力性能，如制动、滑移、驱动等。ESP在国外已经批量生产，在国内尚处于研究阶段，要达到产业化的程度，还有大量的工作要做。
图1所示为汽车ESP的构成示意图，其电子部件主要包括电子控制单元(ECU)、方向盘传感器、纵向加速度传感器、横向加速度传感器、横摆角速度传感器、轮速传感器等。ESP作为保证行车安全的一个重要电控系统，其各个传感器的正常工作是进行有效控制的基础。本文介绍了ESP常用传感器的特点，设计了传感器硬件接口和软件接口，并在实车测试中得到验证。
图1 ESP的构成示意图
ESP常用传感器介绍
如图1、图2所示，ESP常用的传感器如下。
图2 ESP常用传感器
方向盘转角传感器
ESP通过计算方向盘转角的大小和转角变化速率来识别驾驶员的操作意图。方向盘转角传感器将方向盘转角转换为一个可以代表驾驶员期望的行驶方向的信号，方向盘转角一般是根据光电编码来确定的，安装在转向柱上的编码盘上包含了经过编码的转动方向、转角等信息。这一编码盘上的信息由接近式光电耦合器进行扫描。接通点火开关并且方向盘转角传感器转过一定角度后，处理器可以通过脉冲序列来确定当前的方向盘绝对转角。方向盘转角传感器与ECU的通讯一般通过CAN总线完成。
横摆角速度传感器
横摆角速度传感器检测汽车沿垂直轴的偏转，该偏转的大小代表汽车的稳定程度。如果偏转角速度达到一个阈值，说明汽车发生测滑或者甩尾的危险工况，则触发ESP控制。当车绕垂直方向轴线偏转时，传感器内的微音叉的振动平面发生变化，通过输出信号的变化计算横摆角速度。
纵向/横向加速度传感器
ESP中的加速度传感器有沿汽车前进方向的纵向加速度传感器和垂直于前进方向的横向加速度传感器，基本原理相同，只是成90°夹角安装。ESP一般使用微机械式加速度传感
器，在传感器内部，一小片致密物质连接在一个可以移动的悬臂上，可以反映出汽车的纵向/横向加速度的大小，其输出在静态时为2.5V左右，正的加速度对应正的电压变化，负的加速度对应负的电压变化，每1.0-1.4V对应1g的加速度变化，具体参数因传感器不同而有所不同。
轮速传感器
在汽车上检测轮速信号时，最常用的传感器是电磁感应式传感器，一般做法是将传感器安装在车轮总成的非旋转部分(如转向节或轴头)上，与随车轮一起转动的导磁材料制成的齿圈相对。当齿圈相对传感器转动时，由于磁阻的变化，在传感器上激励出交变电压信号，这种交变电压的频率与车轮转速成正比，ECU采用专门的信号处理电路将传感器信号转换为同频率的方波，再通过测量方波的频率或周期来计算车轮转速。
最初的ESP系统中纵向/横向加速度传感器和横摆角速度传感器都是单独实现的，现在基本都使用了传感器总成(Sensor Cluster)的模式，将这3个传感器设计为一体，通过CAN 总线与ECU通讯。如图3为SIMENS VDO公司和BEI公司生产的传感器总成。
图3 传感器总成（Sensor Cluster）
博世公司为了增加新的ESP功能和为了更好的控制整车的稳定性系统，如山地保持控制(HHC)和线控(SbW)，提出了模块化的HW和SW概念，开发了第三代高度灵活和低成本的慢性传感器总成DRS MM3.x。
ESP常用传感器接口设计
本文所作设计的框图如图4所示。在图中，方向盘转角传感器信号经微控制器处理后，通过CAN总线发送给ECU(图4中B)；横摆角速度传感器、纵向/横向传感器由于信号特点和安装位置类似，故设计在同一个模块内(图4中A)；由于ESP对轮速传感器信号的实时性要求较高，故经过信号调理后，直接送入ECU(图4中C)。在图4的A和B中，需要微处理器对信号进行处理并通过CAN总线传送数据，本文选用Infineon公司的SAK-C164CI。该芯片是专为汽车应用而设计，内置AD转换器、输入信号捕捉、正交解码器，运算速度快，非常适合ESP的传感器信号处理。
图4 传感器连接框图
方向盘转角传感器接口
方向盘转角传感器的输出为正交编码脉冲。正交编码脉冲包含两个脉冲序列，有变化的频率和四分之一周期(90°)的固定相位偏移，如图5所示。通过检测2路信号的相位关系可以判断为顺时针方向和逆时针方向，并据此对信号进行加/减计数，从而得到当前的计数累计值，也即方向盘的绝对转角，而转角的变化率即角速度，则可通过信号频率测出。另外，方向盘转角传感器有一个零位输出信号，当方向盘在中间位置时，该信号输出0V，否则输出5V，通过该信号，可对绝对转角进行在线校准。
图5 方向盘转角传感器脉冲序列波形
C164CI与方向盘转角传感器的接口电路如图6所示。片内内置增量编码的正交解码器，该解码器使用定时器3的两个引脚(T3IN、T3EUD)作为正交脉冲的输入，在正确设置相关寄存器后，定时器3的数据寄存器的值与方向盘转角成正比，故可方便的计算转角，本文所使用的方向盘转角传感器每一圈对应44个脉冲，设定时器3的数据寄存器为T3，则绝对转角为.
图6 方向盘转角传感器接口电路
对(1)式进行差分运算，即可得到转角变化速率。微控制器把计算得到的参数通过CAN 发送给ECU。
轮速传感器接口
根据前面部分介绍的轮速传感器信号特点，设计接口电路如图7所示。
图7 轮速传感器接口电路
电路采用两级滤波和整形，以保证轮速信号在极低转速下不会丢失，同时避免因悬架振动引起的信号干扰。图中由电阻R2引入第一级迟滞比较，而使用74HC14引入第二级迟滞比较。
横摆角速度、纵向/横向加速度传感器
横摆角速度、纵向/横向加速度传感器的安装位置基本相同，输出都是0V-5V的模拟量，由于汽车颠簸造成的信号波动特性一致，故封装在同一模块中。其硬件接口如图8所示，实现硬件模拟前置滤波，以抑制来自传感器的模拟信号中的高频噪声成分，防止在采样过程中出现混叠现象。运放使用满摆幅输出的LMX324。
调整图8中各个阻容元件的参数，即可设置滤波截止频率和延时大小。汽车运行过程中，在较好路面上行驶时，由于信号较好，延时尽量要小，而在颠簸路面上行驶，则希望滤波效果要好。但是由于硬件滤波的频率特性一经设计完毕，无法实时修改，故需要在软件中设计数字滤波环节。数字滤波常用的有维纳滤波器、卡尔曼滤波器、线性预测器、自适用滤波器等。在这里选用计算量小、实时性能好的一阶低通滤波，传递函数为.
图8 横摆角速度、纵向/横向加速度传感器接口电路
k的选择取决于当前的路面情况，而当前路面情况，则通过数字滤波前的原始信号来识别。微控制器把滤波后的信号、原始信号、k的值、路面识别结果打包后，通过CAN总线发送给ECU。图9a和9b分别为颠簸路面实车试验中采集得到的纵向加速度传感器的一组对比曲线。
图9a 数字滤波前的数据曲线图9b 数字滤波后的曲线
结语
本文讨论了ESP系统中常用传感器的结构特点及信号特性，并设计了各个传感器的信号处理接口，其中包括硬件接口电路以及软件处理方案。设计了包含横摆角速度、纵向/横向加速度传感器的集成模块，通过CAN总线与ECU进行数据传输，具有较好的抗干扰性和可靠性。本文的设计已经在实车试验中得到验证。
参考文献：
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4. 陈在峰, 宋健, 于良耀. 汽车防抱死制动系统轮速传感器信号处理. 汽车工程.
2000(22),4:282-285.
汽车传感器的种类和作用 汽车传感器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。下面我们来认识一下汽车上的主要传感器。 空气流量传感器 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。目前主要采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
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）、丰田皇冠3．0轿车等均采用这种压力传感器。目前广泛采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 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）。 曲轴位置传感器 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
汽车各类传感器的结构介绍与工作原理解析 在现代社会，传感器的应用已经渗透到人类的生活中。传感器是一种常见的装置，主要起到转换信息形式的作用，大多把其他形式的信号转换为更好检测和监控的电信号。汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，把汽车运行中各种工况信息转化成电讯号输送给中央控制单元，才能使发动机处于最佳工作状态。发动机、底盘、车身的控制系统，另外还有导航系统都是汽车传感器可以发挥作用的位置；汽车传感器还可检测汽车运行的状态，提高驾驶的安全性、舒适性。汽车中的传感器按测量对象可分为温度、压力、流量、气体浓度、速度、光亮度、距离等。以应用区域来分，又可分为作用于发动机、底盘、车身、导航系统等。按输出信号，有模拟式的也有数字式的。按功能分，有控制汽车运行状态的，也有检测汽车性能及工作状态的。下面我们就按功能分别具体介绍汽车控制用传感器以及汽车性能检测传感器。 一、汽车控制用传感器 1、发动机控制系统用传感器 流量传感器汽车中的流量传感器大多测发动机空气流量和燃料流量，它能将流量转换成电信号。其中空气流量传感器应用更多，主要用于监测发动机的燃烧条件、起动、点火等，并为计算供油量提供依据。按原理分为体积型、质量型流量计，按结构分为热膜式、热线式、翼片式、卡门旋涡式流量计。翼片式流量计测量精度低且要温度补偿；热线式和热膜式测量精度高，无需温度补偿。总的来说，热膜式流量计因为较小的体积，更受工业化生产的青睐。 2、压力传感器 压力传感器主要以力学信号为媒介，把流量等参数与电信号联系起来，可测量发动机的进气压力、气缸压力、大气压、油压等，常用压力传感器可分为电容式、半导体压阻式、差动变压器式和表面弹性波式。电容式多检测负压、液压、气压，可测 20～100kPa 的压力，动态响应快速敏捷，能抵御恶劣工作条件；压阻式需要另设温度补偿电路，它常用于工业生产；相对于差动变压器式不稳定的数字输出，表面弹性波式表现最优异，它小巧节能、灵敏可靠，受温度影响小。 3、气体浓度传感器
汽车传感器类型及其工作原理 汽车技术的发展，使得越来越多的元器件用到整个汽车系统的控制上面。 最常用的就是使用传感器来检测各种需要检测或者对汽车行驶、控制需要参考 的重要参数，并将这些信号转化成电信号等待再次处理。下面，小编来和大家 分享一些汽车传感器类型，并针对这些不同性能的传感器它的工作原理，来告 诉大家它在汽车中是用在什么地方，具体是怎么操作的，并且它在整个系统中 有什么样的作用。常用的汽车传感器类型、工作原理和使用方式(1) 里程表传感器在差速器或者半轴上面的传感器，来感觉转动的圈数，一般 用霍尔，光电两个方式来检测信号，其目的利用里程表记数可有效的分析判断 汽车的行驶速度和里程，因为半轴和车轮的角速度相等，已知轮胎的半径，直 接通过历程参数来计算。在传动轴上设计两个轴承，大大减轻了运行中的力距，减少了摩擦力，增强了使用寿命;由原来的动态检测信号改为齿轮运转式检测信号;由原来直插式垂直变速箱改为倒角式接口变速箱。里程表传感器插头一般是在变速箱上，有的打开发动机盖可以看到，有的要在地沟操作。 (2) 机油压力传感器是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。常用的有硅压阻式和硅电 容式，两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。一般情况上，我们通过机 油压力传感器来检测汽车的机油向内的汽油还有多少，并将检测到的信号转换 成我们可以理解的信号，提醒我们还有多少汽油，或者还可以走多远，甚至是 提醒汽车需要加汽油了。(3) 水温传感器它的内部是一个半导体热敏电阻，温度愈低，电阻愈大;反之电阻愈小，安装在发动机缸体或缸盖的水套上，与冷却水直接接触。从而侧得发动机冷却水的温度。电控单元根据这一变化测 得发动机冷却水的温度，温度愈低，电阻愈大;反之电阻愈小。电控单元根据这
汽车传感器市场初始调查报告 第一章汽车传感器的应用 一、汽车传感器市场概述 传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。汽车电子化和智能化水平的发展程度，在很大程度上决定了对传感器的需求程度。如今汽车的信息化电子化水平在不断提高，传感器的市场需求量也在随着汽车业的发展而逐渐增大。 汽车传感器市场细分为三类：动力总成，底盘与车身。 2007年全球汽车传感器市场规模达47亿美元，其中底盘传感器市场为21亿美元，车身传感器占13亿美元。预计在未来几年内，全球所有的传感器领域的复合年增长率都将超过10%。预计2012年全球动力总成传感器市场将达到77亿美元，复合年增长率为10.5%。底盘传感器市场将增长到35亿美元，复合年增长率为11%。2012年车身传感器市场将达到22亿美元，复合年增长率为11.7%。 二、汽车传感器市场按应用分类 （一）发动机控制用传感器 温度传感器、压力传感器、转速、角度和车速传感器、氧传感器、流量传感器、爆震传感器 （二）底盘控制用传感器 变速器控制传感器、悬架系统控制传感器、动力转向系统传感器、防抱制动传感器（三）车身控制用传感器 第二章汽车压力传感器应用 一、压力传感器技术比较：
由于基于MEMS技术的微型传感器在降低汽车电子系统成本及提高其性能方面的优势,它们已经开始逐步取代基于传统机电技术的传感器。 在其它压力敏感应用,特别是恶劣环境中（如置于发动机油和散热器冷却剂中的）,一般采用分立元件构成的陶瓷电容式压力开关,它们现在将逐步被用键合方法制作的硅应变计（一般固定在成本低而坚固的封装中）或压敏电阻芯片（装在带不锈钢膜片端盖的充满硅油的硅制外壳中)所替代。 随着纳米技术的进步，体积更小、造价更低、功能更强的微型传感器将广泛应用在汽车的各个方面。 三、压力传感器的应用 压力传感器在汽车/摩托车上的应用
浅谈传感器技术在汽车领域的应 用 院系信息工程系 专业 年级 学生姓名 指导教师
目录 1 摘要 1.1 汽车传感器举足轻重 1.2 国内传感器生产水平低 1.3 汽车上的主要传感器 1.4 汽车传感器的发展趋势 2 传感器类型 2.1里程表传感器 2.2安全气囊传感器 2.3 速度传感器 3 基本原理和发展 致谢 参考文献
1 摘要汽车传感器发展综述 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
在现代汽车上各种各样的传感器介绍 2006-7-13 9:26:18 【文章字体：大中小】打印收藏关闭 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。由于采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
汽车常见传感器工作原理及检测 各种汽车传感器的作用 目录 1、进气压力传感器:..................................................................... ............................................2 2、空气流量传感器:..................................................................... ............................................2 3、节气门位置传感器:..................................................................... ........................................2 4、曲轴角度传感器:..................................................................... ............................................3 5、凸轮轴位置传感器(又称气缸识别传感器)..................................................................... 3 6、氧传感器:..................................................................... ........................................................3 7、发动机转速传感器...................................................................... ...........................................4 8、进气温度传感器:..................................................................... ............................................5 9、水温传感
精品文档）5个×6一、名词解释（、逆压电效应：指当在某些电介质的极化方向施加电场时，电介质就会在一定方向上产生机械变形或机应压力，电场撤去时，1电介质变形随之消失的现象。内部极化，同时在它的两个表面上会产生极性相反的电荷，外力正压电效应：某些电介质在沿着一定方向受到外力而变形时，去掉后，又恢复到不带电状态，外力方向改变，电荷极性随之改变的现象。2、传感器的迟滞：指传感器在输入量增大和输入量减小行程间，输入-输出特性曲线不一致的程度。3、传感器灵敏度：指传感器在稳态下，输出量变化值与输入量变化值的比值，K=dy/dx。分辨力：指传感器能检测到输入量最小变化量的能力。线性度：指传感器输入量与输出量之间的静态特性曲线偏离直线的程度。传感器量程：传感器能够测量的上限值与下限值的差称为量程。传感器的准确度：准确度常用最大引用误差来定义。4、内光电效应：指在光线的作用下使物体的电阻率发生改变的光电效应。外光电效应：指在光线的作用下使电子逸出物体表面的光电效应。5、压阻效应：在一块半导体的某一轴向施加一定的应力时，其电阻率产生变化的现象。流过霍尔元件时，在垂直于电流I6、霍耳效应：把霍尔元件至于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于霍尔元件，当有电流和磁场的方向上产生感应电动势的现象。、差动电桥：菱形的四条边各接一个测量温度或应变力的电阻传感器，相邻桥臂传感器应变方向应相反，相对桥臂传感器应变7 方向应相同，组成一个电桥电路，用以消除电桥的相对非线性误差。称对称电桥：由四个测量温度或应变力的电阻传感器组成互相对称的电桥电路，四个电阻达到某一关系时，电桥的输出为零，电桥平衡，否则就有电压或电流输出。组成这种物体的材料吸收了光子能E的光子轰击，、光电效应：当用光照射在某一物体上时，可以看做是物体受到一连串能量为8 量而发生相应电效应的现象。、热电效应：闭合回路中存在电动势并且有电流产生，电流的强弱与两个结点的温度有关。9、压电效应：某些电介质，沿着一定方向对其施加外力而使它变形时，内部极化，相应地会在它的表面产生符号相反的电荷，10外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。11、应变效应：导体或半导体材料在外力作用下产生机械形变，其电阻发生变化的现象。12、电涡流效应：电涡流的产生必然要消耗一部分能量，从而使产生磁场的线圈阻抗发生变化。、磁阻效应：由载流子在磁场中受到洛伦兹力而产生的致使某些金属或半导体的电阻值变化的现象。13 塞贝克效应：回路中产生的电势使热能转变为电能的一种现象。两种不同导电材料构成的闭合回路中，当两个接点温度不同，14、、莫尔条纹：两条线或两个物体之间以恒定的角度和频率发生干涉的视觉结果，当人眼无法分辨这两条线或两个物体时，只能15 看到干涉的花纹，这种光学现象就是莫尔条纹。16、感应同步器：利用电磁原理将线位移和角位移转换成电信号的一种装置。17爆震：混合气处在压缩过程中，火花塞还没有跳火时，高压混合气就达到了自燃温度，并开始猛烈燃烧的不正常燃烧现象。、点火提前角：从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度。18 、占空比：高电平在一个周期之内所占的时间比率。19 、传感器：能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。20 21、转换元件 、敏感元件：指传感器中能直接感受被测量的变化，并转换为易于转换的非电量的元件。2223、热敏电阻：用半导体材料制成的敏感元件，大多为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。 24、测量：是以确定被测量值为目的的一系列操作。 直接测量：指在使用仪表或传感器进行测量时，不需要经过任何运算就能直接从仪表或传感器上得出测量结果的方法。间接测量：指用直接测量法测得与被测量有确切函数关系的一些物理量，然后通过计算求得被测量的方法。 25、检测：是利用传感器，将生产科研需要的电量和非电量信息转化成为易于测量、传输、显示和处理的电信号的过程。 26、测量方法：指针对不同测量任务进行具体分析以找出切实可行的办法。 27、测量误差：被测量的测量值与真值之间的差异。 绝对误差：指被测量的测量值与被测量的真值之间的差值。 精品文档． 精品文档 满度相对误差：绝对误差与仪器满量程的百分比。 标称相对误差：绝对误差与被测量的测量值的百分比。 系统误差：在形同条件下，多次重复测量同一被测量时，其测量误差的大小和符号保持不变，或在条件改变时，误差按某一确定的规律变化。
汽车常用传感器的归类 汽车传感器是汽车电子控制系统的关键部件之一，是汽车电子控制系统中信息的主要来源。随着科技的飞速发展，汽车上电气与电子装备所占整车成本的比重越来越高，汽车上传感器的数量也越来越多。目前，一辆普通家用轿车大约有几十到近百个传感器，而豪华轿车有多达两百个传感器。 汽车传感器的主要功能是测量或检测汽车在各种运行状态下相关部件的工作参数，并将它们转换成标准的电信号后送给电控单元（Electronic Control Unit，简称ECU），ECU根据这些信息进行运算处理后发出指令对执行元件进行适时地控制。汽车传感器主要用于发动机的控制系统、底盘控制系统和车身控制系统中。 一、汽车传感器的主要类型 汽车传感器的种类很多，有时同一种被测参量可用不同类型的传感器来测量，同一种传感器往往也可以测量多种被测参量。汽车传感器一般按被测参量来分类：主要包括温度、压力、速度与加速度、位置、流量、液位、气体浓度等。相应传感器对应的汽车上被测参量见表一。 表一汽车常用传感器的类型
▲图1 叶片式空气流量计的组成与工作原理图 ▲图2 光学式卡门旋涡空气流量计的组成与工作原理
（二）压力传感器 压力传感器的主要功能是检测气体或液体的压力，并将这些压力信号转换为电压信号。汽车上常见的压力传感器有进气歧管压力传感器、发动机机油压力传感器、轮胎压力传感器等。图3为轮胎气压监测系统的组成。 ▲图3 轮胎气压监测系统的组成 （三）位置与角度传感器 汽车上检测位置与角度的传感器主要包括曲轴位置传感器、节气门位置传感器、液位传感器、车高传感器等。图4为磁感应式曲轴位置传感器的工作原理。图5为霍尔式曲轴位置传感器的工作原理。 ▲图4 磁感应式曲轴位置传感器工作原理
汽车传感器的种类和作 用 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
汽车传感器的种类和作用 汽车传感器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。下面我们来认识一下汽车上的主要传感器。 空气流量传感器 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。目前主要采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 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）、丰田皇冠3．0轿车等均采用这种压力传感器。目前广泛采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 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）。 曲轴位置传感器 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 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。目前采用的有共振型和非共振型两大类。
传感器在汽车中的应用 摘要: 随着电子技术的发展,现代汽车正朝着高档智能化、电子信息自动化的机电一体化产品方向发展。汽车传感器作为汽车电子控制系统的关键部件,是现代汽车发展的主导与核心。随着汽车工业与电子工业的不断发展,汽车传感器将成为汽车电子产品市场中最有需求力的产品。 关键词: 汽车传感器汽车电子控制系统 现代汽车正朝着高档智能化、电子信息自动化的机电一体化产品方向发展,汽车传感器作为汽车电子控制系统的关键部件,是现代汽车发展的主导与核心,尤其伴随着汽车电子技术的飞速发展,低成本、智能、集成多功能的微型新型传感器将逐步取代传统的传感器,成为现代“电子汽车”发展的助推剂。 汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源,是汽车电子控制系统的关键部件,已在汽车设计与制造的发展中起主要角色作用。这一作用随着汽车功能,如稳定性控制、安全性控制和电子油门控制等技术领域研究内容的增多而愈来愈大。 目前,一般汽车装配有几十到近百个传感器,高级豪华汽车更是有大约几百乃至上千个传感器。而且随着汽车制造业的发展,一辆普通轿车安装的传感器数量和种类都将越来越繁多。这些形形色色的传感器坚守于汽车的各个关键部位,承担起汽车自身检测和诊断的重要责任,将汽车时时刻刻的温度、压力、速度及湿度等信息传达到汽车的神经中枢即中央控制系统中,从而将汽车故障消于未形,因此,有人形象地将传感器形容为汽车的敏感神经未梢。 当前,常用的汽车传感器主要表现在发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统中。它的应用大大提高了汽车电子化的程度,增加了汽车驾驶的安全系数。其作用就是对汽车温度、压力、位置、转速、加速度和振动等各种信息进行实时、准确的测量和控制。常用的有温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、加速度传感器、距离传感器、陀螺仪和车速传感器、方向盘转角传感器等。 一、汽车发动机控制用传感器 发动机的电子控制一直被认为是MEMS技术在汽车中的主要应用于领域之一。发动机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。这些传感器向发动机的电子控制单元(ECU)提供发动机的工作状况信息,供电子控制单元(ECU)对发动机工作状况进行精确控制,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。由于其工作在发动机振动、汽油蒸气、污泥和泥水等恶劣环境中,因此它们耐恶劣环境技术指标要高于一般的传感器。对于它们的性能指标要求最关键的是测量精度与可靠性。
几种重要的汽车传感器原理 一、传感器概述 传感器的概念：指能感受规定的物理量，并按照一定规律转换成可用输信号的器件或装置。简单的说，传感器即使把非电量转换成电量的装置。 汽车传感器的工作条件极为恶劣，因此，传感器能否精确可靠地工作至关重要。在该领域中，理论研究及材料应用发展迅速，半导体和金属膜技术研究及材料应用技术发展迅速，半导体和金属膜技术、陶瓷烧结技术等得到迅猛发展。智能化、集成化和数字化将是传感器的未来发展趋势。 传感器通常由敏感元件、转换元件及测量电路组成。敏感元件是指能直接感受被测量的部分。转换元件是指能将非电量转换成电量的部分。有些敏感元件可以直接输入电量。测量电路是指将转换元件输入的电量经过处理，以便进行显示、记录和控制的部分。测量电路中较多的使用电桥电路。比如后面要讲到的热线式空气流量计。 传感器的种类比较多，像我们一般碰到的传感器一般有： 温度传感器（冷却水温度传感器THW，进气温度传感器THA）； 流量传感器（空气流量传感器，燃油流量传感器）； 进气压力传感器MAP 节气门位置传感器TPS 发动机转速传感器 车速传感器SPD 曲轴位置传感器（点火正时传感器） 氧传感器 爆震传感器（KNK） 二、空气流量传感器 为了形成符合要求的混合气，使空燃比达到最佳值，我们就必须对发动机进气空气流量进行精确控制。下面我们来介绍一下几种常用的空气流量传感器。 1、卡门旋涡式空气流量计
涡流式空气流量传感器是利用超声波或光电信号，通过检测旋涡频率来测量空气流量的一种传感器。 众所周知，当野外架空的电线被风吹时，就会发出“嗡、嗡”的声音，且风速越高声音频率越高，这是气体流过电线后形成旋涡（即涡流）所致。液体、气体等流体均会产生这种现象。 同样，如果我们在进气道中放置一个涡流发生器，比如说一个柱状物，在空气流过时，在涡流发生器后部将会不断产生如图所示的两列旋转方向相反，并交替出现的旋涡。这个旋涡就称为卡门旋涡。 卡门旋涡式空气流量计就是利用这种这种旋涡形成的原理，测量气体流速，并通过流速的测量直接反映空气流量。 对于一台具体的卡门旋涡式空气流量计，有如下关系式：qv=kf , qv为体积流量，f为单列旋涡产生的频率，k为比例常数，它与管道直径，柱状物直径等有关。由这个关系式可知，体积流量与卡门涡流传感器的输出频率成正比。利用这个原理，我们只要检测卡门旋涡的频率f，就可以求出空气流量。 根据旋涡频率的检测方式的不同，汽车用涡流式空气流量传感器分为超声波检测式和光学式检测式两种。例如，中国大陆进口的丰田凌志LS400型轿车和台湾进口的皇冠3.0型轿车采用了光电检测涡流式空气流量器；日本三菱吉普车、中国长风猎豹吉普车和韩国现代轿车采用了超声波检测涡流式空气流量传感器。 （1）光学式卡门旋涡空气流量计 现代物理学光的粒子说认为，光是一种具有能量的粒子流，当物体受到光照射时，由于吸收了光子能量而产生的效应，称为光电效应。光敏晶体管是一种半 导体器件，它的特点就是受到光的照射时，它们都会产生内光电效应的光生伏特现象，从而产生电流。 工作原理：在产生卡门旋涡的过程中，旋涡发生器两侧的空气压力会发生变化，通过导孔作用在金属箔上，从而使其振动，发光二极管的光照在振动的金属箔上时，光敏晶体管接收到的金属箔上的反射光是被旋涡调制的光，再由光敏晶体管输出调制过的频率信号，这种频率信号就代表了空气的流量信号。 （２）超声波式卡门旋涡式空气流量计 超声波是指频率高于20HZ，人耳听不到的机械波。它的特性就是方向性好，穿透力强，遇到杂质或物体分界面会产生显著的反射，譬如自然界里的蝙蝠，鲸鱼等动物都是通过超声波来进行方位定向的。利用这种物理特性，我们可以把一些非电量转换成声学参数，通过压电元件转换成电量。
关于国内外汽车传感器方面的知识
关于国内外汽车传感器方面的知识技术分类：汽车电子 | 2007-12-19 来源：新浪汽车 汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。目前，一辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达二百余只。据报道，2000年汽车传感器的市场为61.7亿美元(9.04亿件产品)，到2005年将达到84.5亿美元(12.68亿件)，增长率为6.5%(按美元计)和 7.0%(按产品件数计)。汽车传感器在汽车上主要用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统中。 发动机控制系统用传感器 发动机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。这些传感器向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，供ECU对发动机工作状况进行精确控制，
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。 由于发动机工作在高温(发动机表面温度可达150℃、排气歧管可达650℃)、振动(加速度30g)、冲击(加速度50g)、潮湿(100%RH，-40℃- 120℃)以及蒸汽 、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中，因此发动机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，其中最关键的是测量精度和可靠性。否则，由传感器带来的测量误差将最终导致发动机控制系统难以正常工作或产生故障。 1.温度传感器 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。
汽车传感器功能简介 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。 汽车传感器常见类型 1、节气门位置传感器 原理：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。 种类：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）。 2、进气压力传感器 原理：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。 应用：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）、丰田皇冠3．0轿车等均采用这种压力传感器。目前广泛采用的是半导体压敏电阻式进气压力传感器。 3、曲轴位置传感器 原理：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。 应用：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）。 4、空气流量传感器 原理：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。 应用：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。目前主要采用热线式空气流量传感器和热膜式空气流量传感器两种。 5、爆震传感器 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。目前采用的有共振型和非共振型两大类! 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
电子控制系统构造与原理电子控制系统的组成：由传感器、控制单元、执行器组成
传感器的类型及功能 一、节气门位置传感器 1.功能及类型 功能： ·检测节气门开度转换为电压信号 传递给ECU ·判定发动机运转工况的依据 类型： ·线性输出型(滑动电阻式) ·开关量输出型(触点式) （1）线性输出型 ①结构和原理 ·VCC：传感器电源端子。由ECU 提供5V电压 ·VTA：节气门开度信号端子。节气 门开度越大，VTA-E2间电阻越大， 开度电压信号越大 ·IDL：怠速开关端子。节气门关闭 时，怠速开关闭合，IDL—E2间电压 为0V；节气门打开时，怠速开关断 开，IDL—E2间电压为12V ·E2：传感器通过ECU接地 ②输出特性 ·输出电压随节气门开度的增大而线性增 大 ·当节气门完全关闭时，怠速触点闭合， 发动机处于怠速状态
③控制电路 ·VTA信号：节气门由关闭逐渐开大，在0~5V间变化 ·IDL信号：怠速时0V，节气门打开时12V （2）开关量输出型 ①结构与原理 ·怠速工况 ②输出特性 ·传感器有开和关两种信号 ·怠速触点闭合：节气门全闭，发动机处于怠速状态 ·全开触点闭合：节气门开度>50℃，发动机处于大负荷状态
③控制电路 ④带ACC信号输出的开关量输出型 ·怠速触点闭合，怠速状态；如高速时怠 速触点闭合，减速状态 ·加减速检测触点闭合，同时该触点与 ACC1和ACC2交替闭合/断开，急加速工 况 ·大负荷触点闭合，大负荷工况 ·加减速检测触点断开，同时该触点与 ACC1和ACC2交替闭合/断开，减速工况 二、进气温度传感器（THA） 1.功能与结构 ·检测进气温度转化为电阻信号，送 给ECU作为喷油量修正信号和点火 修正信号，获得最佳空燃比和点火提 前角。 ·热敏电阻传感器
汽车中MEMS传感器的运用 学号：201411106117 专业班级：电信141 姓名：王林杰 汽车电子产业被认为是MEMS传感器的第一波应用高潮的推动者，MEMS传感器在汽车上应用的快速发展主要是受益于各国政府全面推出汽车安全规定和汽车智慧化的发展趋势。全球平均每辆汽车包含10個传感器，在高档汽车中，大约采用25至40只MEMS传感器，车越好，所用的MEMS就越多。MEMS传感器可满足汽车环境苛刻、可靠性高、精度准确、成本低的要求。其应用方向和市场需求包括车辆的防抱死系统（ABS）、电子车身稳定程序（ESP）、电控悬挂（ECS）、电动手刹（EPB）、斜坡起动辅助（HAS）、胎压监控（EPMS）、引擎防抖、车辆倾角计量和车内心跳检测等等。 （一）汽车发动机控制用到的传感器 发动机的电子控制一直被认为是MEMS技术在汽车中的主要应用领域之一。发动机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。这些传感器向发动机的电子控制单元提供发动机的工作状况信息，供电子控制单元对发动机工作状况进行精确控制，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。 1.温度传感器: 汽车用温度传感器主要用于检测发动机温度、吸人气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。温度传感器有热敏电阻式、线绕电阻式和热偶电阻式三种主要类型。这三种类型传感器各有特点，其应用场合也略有区别。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。其中，通用型的测温范围为-50℃～30℃，精度为1.5%，响应时间为10 ms;高温型为600℃～1000℃，精度为5%，响应时间为10ms;线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性差;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。其他已实用化的产品有铁氧体式温度传感器(测温范围为-40℃～120℃，精度为2.0%)、金属或半导体膜空气温度传感器(测温范围为-40℃～150℃，精度为2.0%，5%，响应时间约20 ms)等。 2.压力传感器 压力传感器是汽车中用得最多的传感器，主要用于检测气囊贮气压力、传动系统流体压力、注入燃料压力、发动机机油压力、进气管道压力、空气过滤系统的流体压力等。目前，致力于汽车用压力传感器开发和生产的主要公司有摩托罗拉，德科电子仪器，Lucas Novasensor，Hi Stat，NipponDenzo，西门子，德州仪器等。比较常用的汽车压力传感器有电容式、压阻式、差动变压器式、声表面波式。电容式压力传感器主要用于检测负压、液压、气压，测量范围为20kPa～100kPa，其特点是输入能量高，动态响应特性好、环境适应性好;压阻式压力传感器的性能则受温度影响较大，需要另设温度补偿电路，但适应于大批量生产;差动变压器式压力传感器有较大的输出，易于数字输出，但抗干扰性差;声表面波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、分辨力高、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。德国Infineon公司研制的智能轮胎压力传感器KP500内部集成了压力和温度传感模块，它不需要在传感器模块中增加加速度传感器，可以在汽车启动时自动开机进人自检，能测量压力、温度和电压等。所有的功能都是利用表面微机械加工技术集成在0.8μm的双极互补金属氧化物半导体( BiCMOS) 上。每个传感器模块中的电可擦可编程只读存储器中存储着惟一的32位芯片识别码。芯片识别码可以由同步串行接口读出，而且，可以用于辨识各个轮胎压力传感器的位置。在接收数据的时候，首先，要检查芯片识别码，如果发现芯片识别码不符，就放弃收到的数据帧。
学习任务汽车常用传感器检测 一、学习目标 1、识别汽车各传感器的安装位置及作用。 2、能讲述汽车各传感器的工作原理。 3、会检测汽车各传感器。 4、会判断汽车各传感器的性能好坏。 5、养成良好习惯，认真落实现场6S管理。 二、资源准备 汽车维修工中级考证强化一体化学习站，并准备如下实训设备、仪器设备、工量具等： 1、设备：汽车常用传感器积木台架 2、工量具及仪器设备：常用工具、常用量具、万用表、电吹风、一字螺丝刀等。 3、辅助工具及材料：导线。 4、其他材料：维修手册、考核标准、教学软件、教学微课等。 三、学习课时 4学时 四、学习过程 当你完成了所有的工作后请教师检查你的工作并在本工作单上签字，明确自己学习的整个过程。 使用维修手册或其他它维修资料执行操作或任务 写下你对问题的答案教师检查签名 独立完成试题技术或操作要点 任务完成后自评注意事项提示
（一）收集信息 1、汽车各传感器的作用（将相对应的内容连接）。 进气温度传感器检测发动机冷却水温度，作为燃油喷射和点火正时的修正信号。 冷却液温度传感器检测进气温度，作为燃油喷射和点火正时的修正信号。 节气门位置传感器检测进气管压力，作为燃油喷射和点火的主控制信号。 进气岐管压力传感器检测节气门开度及变化的速率。 曲轴位置传感器检测排气管中氧气含量，修正喷油量。 氧传感器检测发动机转速，作为燃油喷射和点火的主控制信号。 爆震传感器 检查凸轮轴位置和转角，确定1缸压缩行程上止点位置，控制点火和喷油顺序 凸轮轴位置传感器检测气缸是否有爆震，修正点火提前角 2、汽车各传感器的工作原理（在正确的选项前打“√”） 发动机水温传感器内部结构为一个热 敏电阻，发动机水温升高时，电阻值 （□升高□下降），电压值（□升 高□下降）。
卡门旋涡式空气流量计的检测 卡门旋涡式空气流量计用于丰田凌志LS400、三菱、现代等轿车上。凌志LS400的卡门旋涡式空气流量计电路如图2-25所示。 图2-25 卡门旋涡式空气流量计电路图(丰田凌志LS400) 用万用表欧姆档测量THA和E2之间的电阻，如图2-26所示，0℃时约为4～7kΩ；20℃时约为2～3 kΩ；60℃时约为0.4～0.7 kΩ。 图2-26 空气流量计端子与测量 检查进气温度传感器的信号电压，20℃时信号电压为2.5～3.4V；60℃时为0.2～1.0V。 当发动机转速高于300r／min时，空气流量计5s没在输入信号，发动机就失速，故障部位可能是ECU与空气流量计之间的线路、空气流量计或发动机ECU，可按以下步骤检查： ①打开点火开关，发动机不起动，测量流量计端子Ks和E2之间的电压，应为4.5～5.5V。发动机运转时，输出电压应为2～4V(脉冲电压信号)。进气量越大，电压越高。若输出电压正常，则应检查或更换ECU；如不正常，转下一步。
②检查流量计至ECU之间的线路是否正常。 ③拔开流量计连接器插头，测量端子Vc和E2之间的电压，应为4.5～5.5V。若不正常，应检查或更换ECU；若正常，应更换空气流量计。 (五)进气歧管绝对压力传感器的检测 进气歧管绝对压力传感器种类很多，其中电容式和半导体压敏电阻式进气压力传感器在当今发动机电子控制系统中应用较为广泛。压敏电阻式进气压力传感器的信号是电压型的，电容式进气压力传感器的信号是频率型的。 进气压力传感器都是3线的，一根电源线，一根信号线，一根接搭铁线。拔开进气压力传感器的插头，接通点火开关，电源线的开路电压约+5V。用万用表检测时因信号类型不同，应选用不同的档位，电压信号选用直流电压档，频率信号选用频率档。 丰田车进气压力传感器电路图如图2-27所示，它输出的是电压信号，用万用表检测的方法如下： 图2-27 进气压力传感器电路(丰田) 接通点火开关，端子VC和E2间的电压应当是4.5～5.5V。ECU端子PIM与E2之间的信号电压应当是3.3～3.9V，发动机怠速时信号电压约1.5V左右，随着节气门开度的增加，信号电压应上升，真空度与电压信号关系应符合图2-28所示的关系。