氧传感器的结构原理与故障分析
摘要
氧传感器作为电子控制燃油喷射发动机的重要部件，对发动机正常运转和尾气排放的有效控制起着至关重要的作用，一旦氧传感器及其连接线路出现故障，不但会使排放超标，还会使发动机工况恶化，导致怠速熄火、发动机运转失准等各种故障。因此，适时地对氧传感器进行监测和观察，对保证汽车在良好状态下运行大有益处。本文着重介绍氧传感器的结构原理，及其氧传感器常见的一些故障，重点举例了上海别克的氧传感器故障的故障及其修理。本课题具有实际应用的意义，即可以深入展开讨论和分析。
关键词：氧传感器；空燃比；汽车排放
目录
1. 氧传感器的结构与原理 (1)
1.1氧化锆式氧传感器结构与原理 (1)
1.2氧化钛式氧传感器结构与原理 (2)
2. 汽车氧气传感器的检查方法 (3)
2.1氧传感器加热器电阻的检查 (3)
2.2氧传感器反馈电压的测量........................................... .. (3)
3. 氧传感器常见故障.............................................. .. (4)
3.1氧传感器铅中毒 (4)
3.2硅中毒........................................ ......................... (5)
3.3氧传感器陶瓷碎裂 (5)
3.4氧传感器表面积碳 (5)
3.5加热器电阻丝烧断 (5)
3.6氧传感器内部线路断脱 (5)
4. 别克氧传感器维修实例 (5)
4.1故障诊断与排除 (6)
4.2维修小结.............................................. . . . . . (7)
5. 总结.............................................. .............. .. (7)
参考文献........................................................ (8)
致谢 (9)
氧传感器的结构原理与故障分析氧传感器是进行闭环反馈控制的主要元件之一，用于检测发动机的燃烧状况，通过测定发动机排气管内废气中的氧含量(浓度)判定空燃比，电子控制单元ECU据此发出反馈信号不断修正喷油量,使空燃比收敛于理论值(λ=1)。现代汽车上普遍采用可以同时净化NOx、CO及HC 3种有害物质的三元催化转换装置。在此系统中占主导地位的是氧传感器, 氧传感器是使此系统最有效地发挥作用
必不可少的部件。对于氧传感器的故障分析直接影响到最佳空燃比，同时对氧传感器的研究也能直接影响汽车废气的排放。
1 氧传感器的结构与原理
1.1氧化锆氧传感器
图 1 为氧化锆氧传感器的结构。该传感器把加入少量氧化钇（Y2O3）的氧化锆固溶体，制成试管状电解质元件（锆管），内外表面覆盖一层多孔性的铂膜作为电极。锆管内侧通入氧浓度高的大气，外侧通入氧浓度低的发动机排出气体。为了保护电极，在电极外面镀上一层陶瓷。
图 2 为氧传感器的工作原理示意图。
在高温下氧气发生电离，锆管内外侧的氧气存在浓度差，氧离子从浓度较高的大气侧向浓度较低的排气侧扩散，结果在锆管内外侧之间产生一个微电动势。氧气浓度差大，电动势大；氧气浓度小，电动势小。氧传感器利用这一性质，在氧化锆管内侧通入大气（氧浓度高），外侧接触氧浓度低的排气。因此，随着排气中的氧浓度变化，其内外侧浓度比也在变化，从而锆管内外侧之间的电动势也在变化。
当浓的混合气燃烧后排出的气体与铂催化剂接触时，利用铂的催化作用将残存的低浓度氧与排气中的 CO 及 CH 再反应，铂表面的氧气几乎没有了，从而使氧传感器内外表面的氧气浓度差变大，产生约 1 V 的电动势。稀薄的混合气燃烧时，排气管中高浓度的氧与低浓度的 CO 反应后，仍有残存氧气。因此氧传感器内外表面氧浓度差小，几乎不产生电动势。当空燃比较大时，排气中氧浓度增高，氧传感器把这种状态转变为电信号输入微机，然后微机发出信号增加燃油喷射量。反之，可用微机控制减少喷油量，使之恢复最佳状态。
1.2氧化钛式传感器
）材料的电阻值随排气中氧含量的氧化钛式氧传感器是利用二氧化钛（TiO
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变化而变化的特性制成的，故又称电阻型氧传感器。二氧化钛是在室温下具有很高电阻的半导体。但当排气中氧含量少（混合气浓）时，氧分子脱离，使其晶体出现缺陷，便有更多的电子可用来递电流，材料的电阻亦随之降低。此种现象与温度和氧含量有关，因此，欲将二氧化钛在 300～900 ℃的排气温度中连续使用，必须作温度补偿。
图 3 所示即为氧化钛式氧传感器的示意图，它具有两个二氧化钛元件，一个是具有多孔性用来感测排气中氧含量的二氧化钛陶瓷，另一个则为实心二氧化钛陶瓷，用来作加热调节，补偿温度的误差。该传感器外端以具有孔槽的金属管作为防护套，一方面让废气可以进出，另一方面防止里面二氧化钛元件受到外物撞击，传感器接线端以橡胶作为密封材料，止外界气体渗入。它一般安装在排气歧管或尾管上，同时可借助排气高温将传感器加热至适当的工作温度。
氧化钛式氧传感器的优点是结构简单，造价便宜，抗腐蚀、抗污染能力强，经久耐用，可靠性高。
2汽车氧气传感器的检查方法
2.1氧传感器加热器电阻的检查
拔下氧传感器线束插头，用万用表电阻档测量氧传感器接线端中加热器接柱与搭铁接柱之间的电阻，其阻值为4-40Ω(参考具体车型说明书)。如不符合标准，应更换氧传感器。
2.2氧传感器反馈电压的测量
测量氧传感器的反馈电压时，应拔下氧传感器的线束插头，对照车型的电路图，从氧传感器的反馈电压输出接线柱上引出一条细导线，然后插好线束插头，在发动机运转中，从引出线上测出反馈电压(有些车型也可以由故障检测插座内测得氧传感器的反馈电压，如丰田汽车公司生产的系列轿车都可以从故障检测插座内的OX1或OX2端子内直接测得氧传感器的反馈电压)。
对氧传感器的反馈电压进行检测时，最好使用具有低量程(通常为2V)和高阻抗(内阻大于10MΩ)的指针型万用表。具体的检测方法如下：
1)将发动机热车至正常工作温度(或起动后以2500r/min的转速运转2min)；
2)将万用表电压档的负表笔接故障检测插座内的E1或蓄电池负极，正表笔接故障检测插座内的OX1或OX2插孔，或接氧传感器线束插头上的号|出线；
3)让发动机以2500r/min左右的转速保持运转，同时检查电压表指针能否在0-1V之间来回摆动，记下10s内电压表指针摆动的次数。在正常情况下，随着反馈控制的进行，氧传感器的反馈电压将在0.45V上下不断变化，10s内反馈电
压的变化次数应不少于8次。如果少于8次，则说明氧传感器或反馈控制系统工作不正常，其原因可能是氧传感器表面有积碳，使灵敏度降低所致。对此，应让发动机以2500r/min的转速运转约2min，以清除氧传感器表面的积碳，然后再检查反馈电压。如果在清除积碳可后电压表指针变化依旧缓慢，则说明氧传感器损坏，或电脑反馈控制电路有故障。
4）检查氧传感器有无损坏
拔下氧传感器的线束插头，使氧传感器不再与电脑连接，反馈控制系统处于开环控制状态。将万用表电压档的正表笔直接与氧传感器反馈电压输出接线柱连接，负表笔良好搭铁。在发动机运转中测量反馈电压，先脱开接在进气管上的曲轴箱强制通风管或其他真空软管，人为地形成稀混合气，同时观看电压表，其指针读数应下降。然后接上脱开的管路，再拔下水温传感器接头，用一个4-8KΩ的电阻代替水温传感器，人为地形成浓混合气，同时观看电压表，其指针读数应上升。也可以用突然踩下或松开加速踏板的方法来改变混合气的浓度，在突然踩下加速踏板时，混合气变浓，反馈电压应上升；突然松开加速踏板时，混合气变稀，反馈电压应下降。如果氧传感器的反馈电压无上述变化，表明氧传感器已损坏。
另外，氧化钛式氧传感器在采用上述方法检测时，若是良好的氧传感器，输出端的电压应以2.5V为中心上下波动。否则可拆下传感器并暴露在空气中，冷却后测量其电阻值。若电阻值很大，说明传感器是好的，否则应更换传感器。
5)氧传感器外观颜色的检查
从排气管上拆下氧传感器，检查传感器外壳上的通气孔有无堵塞，陶瓷芯有无破损。如有破损，则应更换氧传感器。
通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障：
①淡灰色顶尖：这是氧传感器的正常颜色；
②白色顶尖：由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器；
③棕色顶尖：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器；
④黑色顶尖：由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积碳。
3氧传感器常见故障
3.1氧传感器铅中毒
氧传感器铅中毒是常见的一种故障, 使用含铅汽油只要行驶500km, 铅化物就会粘附在氧传感器的工作面上, 使氧传感器基本丧失信息反馈功能。轻微的铅中毒, 使用一箱不含铅的汽油, 就能消除氧传感器表面的铅, 使其恢复正常工作。如果过高的排气温度, 使铅侵入其内部, 阻碍了氧离子的扩散, 使氧传感器失效, 这时只能更换。
3.2硅中毒
维修发动机时使用了硅密封胶、硅密封圈等会引起的“硅中毒”。硅胶中含有醋酸( 它起硫化作用) , 当醋酸硅胶应用在有机油流动的部位, 醋酸蒸发, 进入曲轴箱, 经过废气再循环系统又进入气缸, 最终经过排气管排出而损坏氧传感器。另外, 如果汽油和机油中含有的硅化合物过多, 燃烧后生成二氧化硅(SiO
) , 也会使氧传感器“中毒”失效。
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3.3氧传感器陶瓷碎裂
氧传感器的陶瓷硬而脆, 容易碎裂。因此, 处理时要特别小心, 防止用硬物敲击或用强烈气流吹洗。
3.4氧传感器表面积碳
如果发动机燃烧不完全, 所排的气体就会含碳, 使其依附在氧传感器表面, 形成积碳, 产生积碳, 主要表现为排放浓度明显增加, 油耗上升。此时, 积碳( 或油污、尘埃等沉积物) 会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部, 使氧传感器输出的信号失准, ECU 不能及时地修正空燃比。如果将沉积物清除, 就会恢复正常工作。
3.5加热器电阻丝烧断
对于加热型氧传感器, 如果加热器电阻丝烧蚀, 就很难使传感器达到正常的工作温度而失去作用。
3.6氧传感器内部线路断脱
氧传感器由于内部的线路焊接不牢或由于汽车的颠簸, 内部线路会出现断裂。总之, 氧传感器出现故障, 将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中
氧浓度的信息, 因而不能对空燃比进行反馈控制, 会使发动机油耗和排气污染增加, 发动机出现怠速不稳、喘振、缺火等故障现象。因此, 必须及时地排除故障或更换。
4别克氧传感器维修实例
一辆2002款2.5L别克，行驶里程为138000km。发动机故障灯亮，有DTC P0171(燃油微调系统过稀)故障码。
4.1故障诊断与排除
根据修理经验，出现故障码P0171的原因常常在燃油系统，如喷油器或汽油滤清器堵塞、燃油压力不足等。用TECH2测量燃油调整值，长期燃油调整为9%，短期燃油调整为0，都在允许范围之内；检查氧传感器信号及波形均正常；怠速时测量燃油系统压力为268kPa，加速时达到295kPa，也正常。根据修理经验，怀疑喷油器堵塞。清洗喷油器后，用TECH2测量燃油调整值，长期燃油调整为4%，短期燃油调整也为0，让车主将车提走。第二天，此车又因故障灯亮来送修，经检测故障码还是P0171。因为故障是偶发性的，故障发生后用TECH2检测数据又一切正常，随后对以下项目进行了全面检查或修理。
1）检查进、排气系统，没有发现泄漏。
2）清洗节气门体。
3）更换汽油滤清器。
4）检查排气再循环系统和曲轴箱通风系统，没有发现真空泄漏。
5）清洗汽油泵和燃油箱。
6）更换火花塞。
进行以上检修后试车，故障码又出现了。后来又更换了此车的汽油泵和氧传感器，故障还是不能排除。经过仔细思考，我们认为动力系统控制模块(PCM)计算的燃油调整值(即增加或减少的喷油量)，是基于测得的进气量加上其它辅助信号的修正后，与氧传感器的反馈信号相比较而计算出的，出现燃油调整故障码应从以下三个方面考虑：
1）燃油系统故障造成喷油量减少，如喷油器堵塞、燃油压力过低、汽油中有杂质等。
2)空气计量不准确，造成检测到的进气量和实际进气量不符。如果检测到的
进气量比实际进气量低，则PCM计算的喷油量相对实际需求量就会减小，氧传感器反馈的信号会过稀，PCM控制喷油量增加，正的燃油调整值增大，当超出一定范围时，设置故障码P0171。
3)闭环反馈信号不准确，如氧传感器不良。根据先前的检修过程，燃油系统相关部件和氧传感器已检查或更换，现在只有空气计量部件没有检查了。用TECH2检测电控系统数据流，发现空气流量传感器(MAF)信号为1861Hz，比正常值偏低。试换一个新空气流量计，MAF信号变为2162Hz。而后此车行驶一个多月时间，没有再出现故障。
4.2维修小结
出现故障码P0171是别克乘用车的一个多发故障。大多数的故障车可以通过清洗喷油器、更换汽油滤清器排除故障，也有个别车辆是通过更换空气流量计解决问题。
5总结
为了节能和减少汽车污染，我国大部分汽车都装有氧传感器。所以了解氧传感器结构原理及简单维修非常之关键。本文着重介绍氧传感器的结构原理，及其氧传感器常见的一些故障，重点举例了上海别克的氧传感器故障的故障及其修理。
参考文献
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称重传感器故障检测及原因分析 一、概述 动态、静态电子秤大量使用的称重传感器为电阻应变式称重传感器。称重传感器由弹性体、应变计、检测电路三部分组成。 二、称重传感器的故障现象 因传感器故障造成称量系统故障的现象归纳起来主要表现为： 1.空载或称重过程中，显示数据不稳定、跳变。 2.零位漂移。 3.加载后无显示。 4.空载时显示数据过大，称重误差大。 5.称重后称无法回零。 6.重复性变差、线性、灵敏度差。 三、称重传感器故障常用检测方法 当计量系统出现故障现象后，我们可通过观察和仪表测量等方法，确定仪表无故障和秤体处于完好状态后，可做偏载测试以初步判断哪只传感器存在故障。 对传感器好坏的检测，我主要可以借助万用表其性能、技术参数进行测量，与生产厂家使用说明书提供及平时检修总结出来的技术数据进行对比，从而找出发生故障的传感器，具体的检测方法有： 1、阻抗判断法：切断工作电源，逐个将传感器的输出、输入线拆开，若用万用表测量输出、输入阻抗和信号电缆各芯与屏蔽层的绝缘性能（测量电阻值）下降，即可判断出该只传感器有故障。 1端和4端：激励工作电压输入端 2端和3端：重量毫伏电压信号输出端
测量方法：不加电的情况下， 1. 测量1、4端的电阻380Ω±5Ω 2. 测量2、3端的电阻为350Ω±3Ω 3. 测量1、2端，测量1、3端电阻应该相等，大约300Ω±3Ω 4．测量4、2端，测量4、3端电阻应该相等，大约300Ω±3Ω 注：电阻值根据具体的传感器大小可能不同；如果根据以上的测量方法得出的电阻大小不等，传感器多半损坏，应更换。 2、输出信号判断法： 有时传感器损坏，但阻抗并没有很大变化，果采用阻抗法无法检测出传感器的好坏，可采用此法作进一步地检测。给仪表送电后，逐个将传感器的输出线拆掉，需要注意的是在拆线过程中要特别小心操作以防触电，且不可将输出线与输入激励线短路，在空载情况下，用万用表直流mV档测其输出线的mV值。 假定额定激励电压为U（V），传感器的灵敏度为M（mV/V），传感器载荷重量为K（kg），传感器的额定容量为F（kg），则每只传感器输出电压应为：U×M×K/F （mV） 同一衡器同型号的传感器在无载荷情况下其输出mv值基本一致。若超出计算值或传感器的额定输出且输出不稳定，即可判断该只传感器有故障。
气敏传感器及其工作原理 指导老师：雷家珩 汇报者：周华 汇报时间：2011.11.2
目录 ?气敏传感器定义 ?气敏传感器分类 ?气敏传感器工作原理 ?气敏传感器的应用 ?气敏传感器研究现状与发展趋势 ?参考文献
1 气敏传感器定义 气敏传感器是一种将检测到的气体成份和浓度转换为电信号的传感器。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。
2 气敏传感器分类半导体式气敏传感器 气敏传感器 绝缘体气敏传感器 电化学气敏传感器 光干涉式气敏传感器 热传导式气敏传感器 红外线吸收散式气敏传感 器电阻型 非电阻型接触燃烧式型电容式恒电位电解式伽伐尼电池式
3 气敏传感器工作原理 3.1 半导体气敏传感器工作原理 ●半导体气敏传感器(见图1,2)由气敏部分、加热丝及防爆网 等构成,它是在气敏部分的SnO 2、Fe 2 O 2 、ZnO 2 等金属氧化物中添 加Pt、Pd等敏化剂的传感器。 ●半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体(主要是金属氧化物)表面接触时,产生的电导率等物性变化来检测气体。半导体气敏器件被加热到稳定状态下,当气体接触器件表面而被吸附时,吸附分子首先在表面自由地扩散(物理吸附) ,失去其运动能量,其间的一部分分子蒸发,残留分子产生热分解而固定在吸附处(化学吸附)。
这时,如果器件的功函数小于吸附分子的电子亲和力,则吸附分子将从器件夺取电子而变成负离子吸附。具有负离子吸附倾向 的气体有O 2和NO x ,称为氧化型气体或电子接收性气体。如果器件 的功函数大于吸附分子的离解能,吸附分子将向器件释放电子,而成为正离子吸附。具有这种正离子吸附倾向的气体有H 2 、CO、碳氢化合物和酒类等,称为还原型气体或电子供给性气体。 图1 半导体气敏传感器结构图图2 半导体气敏传感器的符号表示
宽带氧传感器的工作原理和常见故障的检查方法 发布时间: 2010-4-29 15:52 | 编辑: 汽车乐https://www.doczj.com/doc/858017002.html, | 查看: 1067次来源: 网络 随着汽车尾气排放限值要求的不断提高，传统的开关型氧传感器已不能满足需要，取而代之的是控制精度更高的线性宽带氧传感器(Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor，简称UEGO)。氧传感器闭环控制调节发动机燃烧室内的混合汽，以实现最佳的三元催化转换器运行，从而满足排放限值的要求。为此，氧传感器闭环控制的任务是确保废气空燃比始终处于催化转换器的最佳工作点。氧传感器闭环控制只改变所要喷射的燃油质量、燃烧室内的空气质量，也就是说汽缸充气和点火正时均不受影响，因此氧传感器是用来帮助确定废气中氧含量而反映实际工况中的空燃比。控制单元内的氧传感器闭环控制必须通过所提供的信号来对混合汽的成分做出相应调整，控制过程很大程度上取决于氧传感器的属性。 宽带氧传感器能够提供准确的空燃比反馈信号给ECU，从而ECU精确地控制喷油时间，使汽缸内混合汽浓度始终保持理论空燃比值。宽带氧传感器的使用提高了ECU的控制精度，最大限度地发挥了三元催化器的作用，优化了发动机的性能，并可节省大约15％的燃油消耗，更加有效地降低了有害气体的排放。 宽带氧传感器通过检测发动机尾气排放中的氧含量，并向电子控制单元(ECU)输送相应的电压信号，反映空气燃油混合比的稀浓。ECU根据氧传感器传送的实际混合汽浓稀反馈信号而相应调节喷油脉宽，使发动机运行在最佳空燃比(λ=1)状态，从而为催化转换器的尾气处理创造理想的条件。如果混合汽太浓(λ<1)，必须减少喷油量，如果混合汽太稀(λ>1)，则要增加喷油量。 现代汽车发动机管理系统中，安装在催化转换器前的宽带氧传感器，称作控制氧传感器，安装在三元催化器的上游位置，监测尾气中氧的浓度，并将信息反馈给控制单元，用于调节喷油量，从而实现发动机的闭环控制，改善发动机的燃烧性能并减少有害气体的排放。根据OBD-Ⅱ规定，现代汽车必须对三元催化转换器效率进行持续监控，为此配有诊断氧传感器，安装在催化转换器的下游端。通过比较催化转换器上游和下游的传感器信号，可以确定催化转换器的效率。主要原因是由于控制氧传感器因老化，其向ECU输送的电压信号曲线会发生偏移，诊断氧传感器会检测控制氧传感器是否仍然处于最佳工作状态，然后ECU 就可计算出矫正偏移所需的补偿量。 由于老化而造成工作性能变差的氧传感器，也会影响燃油经济性的指标。老化的氧传感器提供给DME的混合汽浓度信号存在误差，将使DME控制单元在可燃混合汽形成的控制产生偏差，而造成燃油消耗的增加。表1是博世公司所做的氧传感器对燃油经济性影响的明细表。 一、宽带型氧传感器的分类及基本构造 根据氧传感器的制造材料不同，宽带型氧传感器可分为以ZrO2为基体的固化电解质型和利用氧化物半导体电阻变化型两大类；根据传感器的结构不同，宽带型氧传感又可分为电池型、临界电流型及泵电池型。 宽带型氧传感器的基本控制原理就是以普通氧化锆型氧传感器为基础扩展而来。氧化锆型氧传感器有一特性，即当氧离子移动时会产生电动势。反之，若将电动势加在氧化锆组件上，即会造成氧离子的移动。根据此原理即可由发动机控制单元控制所想要的比例值。 构成宽带型氧传感器的组件有两个部分：一部分为感应室，另一部分是泵氧元。 感应室的一面与大气接触，而另一面是测试腔，通过扩散孔与排气接触，与普通氧化锆传感器一样，由于感应室两侧的氧含量不同而产生一个电动势。一般的氧化锆传感器将
压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分,由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电 信号作输出,给显示仪表显示压力值,或供控制和报警使用。 压力传感器的种类繁多，如压阻式压力传感器、应变式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感 器、压磁式压力传感器、谐振式压力传感器及差动变压器式压力传感器，光纤压力传感器等。 一、压阻式压力传感器 固体受力后电阻率发生变化的现象称为压阻效应。压阻式压力传感器是基于半导体材料(单晶硅)的压阻效应原理制成的传感器，就是利用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制成扩散压敏电阻，当硅膜片 受压时，膜片的变形将使扩散电阻的阻值发生变化。 压阻式具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。 1、压阻式压力传感器基本介绍 压阻式传感器有两种类型：一种是利用半导体材料的体电阻做成粘贴式应变片，称为半导体应变片，因此 应变片制成的传感器称为半导体应变式传感器，另一种是在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩 散电阻，以此扩散电阻的传感器称为扩散型压阻传感器。 半导体应变式传感器半导体应变式传感器的结构形式基本上与电阻应变片传感器相同，也是由弹性敏感元件等三部分组成，所不同的是应变片的敏感栅是用半导体材料制成。半导体应变片与金属应变片相比，最 突出的优点是它的体积小而灵敏高。它的灵敏系数比后者要大几十倍甚至上百倍，输出信号有时不必放大 即可直接进行测量记录。此外，半导体应变片横向效应非常小，蠕变和滞后也小，频率响应范围亦很宽， 从静态应变至高频动态应变都能测量。由于半导体集成化制造工艺的发展，用此技术与半导体应变片相结 合，可以直接制成各种小型和超小型半导体应变式传感器，使测量系统大为简化。但是半导体应变片也存 在着很大的缺点，它的电阻温度系统要比金属电阻变化大一个数量级，灵敏系数随温度变化较大它的应变 —电阻特性曲线性较大，它的电阻值和灵敏系数分散性较大，不利于选配组合电桥等等。 扩散型压阻式传感器扩散型压阻传感器的基片是半导体单晶硅。单晶硅是各向异性材料，取向不同时特性不一样。因此必须根据传感器受力变形情况来加工制作扩散硅敏感电阻膜片。 利用半导体压阻效应，可设计成多种类型传感器，其中压力传感器和加速度传感器为压阻式传感器的基本 型式。 硅压阻式压力传感器由外壳、硅膜片（硅杯）和引线等组成。硅膜片是核心部分，其外形状象杯故名硅杯，在硅膜上，用半导体工艺中的扩散掺杂法做成四个相等的电阻，经蒸镀金属电极及连线，接成惠斯登电桥 再用压焊法与外引线相连。膜片的一侧是和被测系数相连接的高压腔，另一侧是低压腔，通常和大气相连，也有做成真空的。当膜片两边存在压力差时，膜片发生变形，产生应力应变，从而使扩散电阻的电阻值发 生变化，电桥失去平衡，输出相对应的电压，其大小就反映了膜片所受压力差值。
一、氧传感器的故障分析与诊断 1、氧传感器在电控发动机排放控制中的重要性 在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化器对CO、HC和NOX的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。 2、氧传感器的种类及氧传感器在汽车上安装的重要性 目前，实际应用的氧传感器有氧化锆式氧传感器和氧化钛式氧传感器两种。而常见的氧传感器又有单引线、双引线、三引线及四引线之分，；单引线的为氧化锆式氧传感器；双引线的为氧化钛式氧传感器；三引线和四引线的为加热型氧化锆式氧传感器，原则上四种引线方式的氧传感器是不能替代使用的。 氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。因此，必须及时的排除故障或更换。空燃比对排气中碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的含量有很大影响，在空燃比低于14.7：1时，HC及CO含量降低；如果空燃比高于14.7：1时，HC及CO 含量迅速上升。但是，降低空燃比会导致燃烧温度升高，排气中的氮氧化合物（NOX）升高。所以，理想的空燃比应在接近14.7：1的很小范围内。另外三元催化转化器的转化效率只有在空气系数为1的很小范围内最高。如图1所示 三元催化转化器对发动机的排放控制具有极其重要的意义。没有三元催化转化器就不可能满足欧洲排放法规。第二代车载故障诊断系统(OBD-Ⅱ) 具1有对三元催化转化器进行故障诊断的功能。 图1 三元催化转换效率图 而为了对三元催化转化器进行故障诊断，必须在它的前和后各装一个氧传感器(图2)。
传感器及其工作原理 【三维目标】 1．知识与技能： （1）、了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义； （2）、知道传感器中常见的三种敏感元件光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。 （3）、了解传感器的应用。 2．过程与方法： 通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践 能力和创新思维能力。 3．情感、态度与价值观 （1）、体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。 （2）、通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。【教学重点】：理解并掌握传感器的三种常见敏感元件的工作原理。 【教学难点】：分析并设计传感器的应用电路。 【教学方法】：实验、探究、讨论 【教学用具】：干簧管，磁铁，光敏电阻、热敏电阻演示仪、传感器简单应用实验盒、万用表。 【教学过程】 一、引入新课 准备知识：从上世纪八十年代起，国际上出现了“传感器热”，传感器在当今科技发展中有着十分重要的地位。本课的设计思路是通过对实验的观察、思考和探究，了解什么是传感器，传感器是如何将非电学量转换成电学量的，传感器在生产、生活中有哪些具体应用，为学生利用传感器制作简单的自控装置作一铺垫。教学时力避深奥的理论，侧重于联系实际，让学生感受传感器的巨大作用，进而提高学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感和崇尚科学的精神。 今天我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的？楼梯上的电灯如何能人来就开，人走就熄的？工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐华夏大地时，机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检测的？所有这些，都离不开一个核心，那就是本堂课将要学习的传感器。 二、新课教学 1．什么是传感器 演示实验1：如图1所示，小盒子的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，当把磁铁放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移开，灯泡熄灭。
氧传感器的功能及工作原理 氧传感器的功能 测定发动机排气中氧气含量，确定汽油与空气是否完全燃烧。电子控制器根据这一信息实现以过量空气系数λ=1为目标的闭环控制，以确保三元催化转化器对排气中HC、CO和NOX三种污染物都有最大的转化效率。 工作原理 氧传感器的工作原理与干电池相似，传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用，其基本工作原理是：在一定条件下（高温和铂催化），利用氧化锆骨外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。大气中氧的含量为21%，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多。 特点 抗铅；较少依赖于排气温度；起动后迅速进入闭环控制。 氧传感器的常见故障 氧传感器中毒 氧传感器中毒是经常出现的且较难防治的一种故障，尤其是经常使用含铅汽油的 汽车，即使是新的氧传感器，也只能工作几千公里。如果只是轻微的铅中毒，接着使 用一箱不含铅的汽油，就能消除氧传感器表面的铅，使其恢复正常工作。但往往由于 过高的排气温度，而使铅侵入其内部，阻碍了氧离子的扩散，使氧传感器失效，这时 就只能更换了。 积碳 由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了油污或 尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，ECU不能及时地修正空燃比。产生积碳，主要表现为油耗上升，排放浓度明显增加。此时，若将沉积物清除，就会恢复正常工作。 氧传感器陶瓷碎裂 氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，处理时要特别小心，发现问题及时更换。 加热器电阻丝烧断
压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。 力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。 1、应变片压力传感器原理与应用： 在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。 1．1、金属电阻应变片的内部结构：它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。 1．2、电阻应变片的工作原理：金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示： 式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω·cm2/m） S——导体的截面积（cm2） L——导体的长度（m）
浅谈氧传感器的故障分析与诊断 默认分类 2008-03-29 10:42 阅读464 评论4 字号：大中小 作者：王和平 时间：2007年6月2日 [摘要] 本文首先阐述了氧传感器在电控发动机排放控制中的重要性，然后介绍了氧传感器的种类及影响氧传感器的因素。接着结合氧传感器的波形对氧传感器的技术状况进行了分析，并列举出了故障实例。 主题词：氧传感器、空燃比、氧传感器的故障诊断 论文主题： 1、氧传感器在电控发动机排放控制中的重要性 在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化器对CO、HC和NOX的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而 将混合气的空燃比控制在理论值附近。 2、氧传感器的种类及氧传感器在汽车上安装的重要性 目前，实际应用的氧传感器有氧化锆式氧传感器和氧化钛式氧传感器两种。而常见的氧传感器又有单引线、双引线、三引线及四引线之分，；单引线的为氧化锆式氧传感器；双引线的为氧化钛式氧传感器； 三引线和四引线的为加热型氧化锆式氧传感器，原则上四种引线方式的氧传感器是不能替代使用的。 氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。 因此，必须及时的排除故障或更换。 空燃比对排气中碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的含量有很大影响，在空燃比低于14.7：1时，HC及CO含量降低；如果空燃比高于14.7：1时，HC及CO含量迅速上升。但是，降低空燃比会导致燃烧温度升高，排气中的氮氧化合物（NOX）升高。所以，理想的空燃比应在接近14.7：1的很小范围内。另外三元催化转化器的转化效率只有在空气系数为1的很小范围内最高。如图1所示 三元催化转化器对发动机的排放控制具有极其重要的意义。没有三元催化转化器就不可能满足欧洲排放法规。第二代车载故障诊断系统(OBD-Ⅱ) 具1有对三元催化转化器进行故障诊断的功能。
自动站雨量传感器常见故障现象分析与处理 摘要：通过分析自动气象站常见故障产生的原因，提出在工作中的正确处理方法。 关键词：雨量传感器故障分析处理 1、引言 目前，克拉玛依市自动站大部分都分布在沙漠腹地，自动站雨量传感器长期在野外使用，因其特殊结构而使其更容易受环境污染造成各种故障，轻者使降水记录比实际滞后，严重的造成降水记录缺测。依据克拉玛依市自动气象站多年来的运行情况，发现降水记录的准确性和完整性，很大程度上取决于雨量传感器的运行状态。本文以SL3-1型雨量传感器为例，就雨量传感器常见故障进行分析与探讨一些常用处理方法。 2、工作原理 SL3-1型雨量传感器由集水器、漏斗、过滤网、计数翻斗、调节螺丝、磁钢、电路板、传输电缆等组成。测量过程中，降水由集水器汇集，通过过滤网过滤，经小漏斗流入计数翻斗内，当翻斗承积的水量达到一定数量时翻斗翻动，另一半翻斗开始装水，通过翻斗翻动带动磁钢移动，磁钢经过电路板上的干簧管时，使干簧管接点因磁化而闭合，送出一个电路导通脉冲，相当于0.1mm降雨量，离开时干簧管又断开。这样周而复始对降水进行计数。 3、故障现象分析与处理 3.1 有降水时降水无记录 这种现象常见故障主要有集水器堵塞水流下不去、小漏斗堵塞、磁钢失效、干簧管损坏、翻斗不翻、通讯线路接触不良或中断。 处理方法：首先检查集水器中有无积水，如有则先取下过滤网进行清洗，用细铁丝疏通漏水孔；无积水，则应检查传感器的数据线有没有因清洗仪器时没接上或是没有连接到位；如果正常，则取下集水器，检查小斗有无积水，如有则同上取下过滤网清洗，用铁丝疏通漏水孔；无则检查漏斗内是否有水，如有水则用手轻轻翻动翻斗，检查翻斗是否翻动灵活，看是否有记录，如有记录且翻动次数与记录一次，则说明正常。如翻斗翻动不灵活，则取下漏斗，检查刀口是否变形，如有变形则更换，再检查V形槽是否有异物，如有则用清水清洗干净并擦干。检查V形槽是否变形，如变形则更换。 以上检查无问题则继续检查。先检查电缆是否接插牢固，再检查电缆是否断路。具体方法是用万用表量取干簧管两脚是否有5伏特电压，如无电压，则检查电缆插头是否接触良好，再检查雨量传感器端电缆电压，如无再检查采集器降水通信口是否有电压，正常则说明电缆有问题，先检查接头是否接好，排除后检查电缆是否破损或断路。如有则说明正常。再检查磁钢与干簧管是否正常，先拔下电缆插头，用手捏住磁钢，使磁钢与干簧管对其，用万用表电阻档量取干簧管两脚，如接通说明是好的，再翻动翻斗看接通次数与翻动次数一致，如有漏接通，则调整磁钢位置反复测试直到正常。如仍无效，则更换磁钢也可以用一磁铁试一下，检查干簧管是否正常，即把磁铁在干簧管前来回移动，看干簧管接通是否正常，如不正常则更换。 3.2 降水记录滞后 这种现象主要由于集水器或小漏斗被堵塞，造成降水流入翻斗较慢，雨较大
江苏省淮阴中学06－07年度优秀教学案例 《传感器及其工作原理》的创新教学设计 王刚 教学依据 ①物理（新人教版）选修3－2第六章第1节《传感器及其工作原理》（P56－P60）； ②新物理课程标准（实验）. 教学流程图
教学目标1.知识与技能：①知道非电学量转换成电学量的技术意义；②通过实验，知道常见传感器的工作原理；③初步探究利用和设计简单的传感器. 2.过程与方法：①通过对实验的观察、思考和探究，让学生了解传感器、熟悉传感器工作原理；②让学生自己设计简单的传感器，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的实践能力和创新思维能力. 3.情感态度与价值观：在理解传感器工作原理的基础上，通过自己设计简单的传感器，体验科技创新的乐趣，激发学习物理的兴趣. 重、难点 1.几种常见传感器的工作原理（演示实验）；2.学生自己设计简单的传感器. 教学策略 用几个有趣的传感器实验引入课题，激发学生探究传感器原理的兴趣.给出“传感器就是把非电学量转换为电学量”的概念之后，重点介绍光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻.安排音乐茶杯和火警装置两个设计性问题让学生体会传感器的简单应用.结合电容、霍尔效应、电阻定律等知识让学生设计传感器，进一步深化传感器的工作原理.最后在对本节课总结的基础上，结合《思考与讨论》进行教学反馈. 教学程序 教学环节教学内容及师生互动设计情感与方法 一．课题的引入 二．什么是传感器？【演示实验1】干簧管控制电路的通断 如图，小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开 关，但是把磁铁B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移 走，灯泡熄灭. 师问：盒子里有怎样的装置，才能实现这样的控制？ 生猜：（可以自由讨论，也可以请学生回答） 师生探究：打开盒子，用实物投影仪展示盒内的电路 图，了解元件“干簧管”的结构。探明原因：玻璃管内封入 两个软磁性材料制成的簧片。当磁铁靠近干簧管时，两个簧 片被磁化而接通，电路导通。所以，干簧管能起到开关的作 用。 师点拨：这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发 光情况，感知干簧管周围是否存在着磁场。 【演示实验2】声光控开关控制电路的通断 ①先在普通光照条件下， ②在把开关置于黑暗环境中。 师生总结：声光控开关 师：刚才的两个实验，都用了一种元件，这些元件能够 感受某些信息，通过它能实现电路的自动控制，这种元件有 一个专门的名称：传感器。什么是传感器呢？它能够感受诸 如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按 照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的 通断。我们把这种元件叫做传感器。它的优点是：把非电学 量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处 理和控制了。 其实，传感器并不神秘。你家里可能就有很多的传感 器。请大家相互说说看，你家里，或者在你的生活当中，都 （演示实验1： 干簧管传感器） （干簧管的实 物及原理图） 学生对干簧 管并不熟悉，因 此才有了好奇。 声光控开关在 生活中很普及， 所以又有亲切 感
氧传感器的功能及工作原理 来源：一大把汽车电子圈 氧传感器的功能 测定发动机排气中氧气含量，确定汽油与空气是否完全燃烧。电子控制器根据这一 信息实现以过量空气系数入=1为目标的闭环控制，以确保三元催化转化器对排气中H C、CO 和NOX 三种污染物都有最大的转化效率。 工作原理 氧传感器的工作原理与干电池相似，传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用，其基本工作原理是：在一定条件下（高温和铂催化），利用氧化锆骨外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。大气中氧的含量为21% ，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多。 特点 抗铅；较少依赖于排气温度；起动后迅速进入闭环控制。 氧传感器的常见故障 氧传感器中毒 氧传感器中毒是经常出现的且较难防治的一种故障，尤其是经常使用含铅汽油的汽车，即使是新的氧传感器，也只能工作几千公里。如果只是轻微的铅中毒，接着使用一箱不含铅的汽油，就能消除氧传感器表面的铅，使其恢复正常工作。但往往由于过高的排气温度，而使铅侵入其内部，阻碍了氧离子的扩散，使氧传感器失效，这时就只能更换了。 积碳 由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了油污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，ECU 不能及时地修正空燃比。产生积碳，主要表现为油耗上升，排放浓度明显增加。此时，若将沉积物清除，就会恢复正常工作。 氧传感器陶瓷碎裂 氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，处理时要特别小心，发现问题及时更换。 加热器电阻丝烧断 对于加热型氧传感器，如果加热器电阻丝烧蚀，就很难使传感器达到正常的工作温度而失去作用。 氧传感器内部线路断脱
压电式压力传感器原理及应用 自动化研1302班王民军 压电式压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器。而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也叫压电式压电传感器。压电式压力传感器可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。 一、压电式传感器的工作原理 1、压电效应 For personal use only in study and research; not for commercial use 某些离子型晶体电介质（如石英、酒石酸钾钠、钛酸钡等）沿着某一个方向受力而发生机械变形(压缩或伸长)时，其内部将发生极化现象，而在其某些表面上会产生电荷。当外力去掉后，它又会重新回到不带电的状态，此现象称为“压电效应”。压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应。 2、压电式压力传感器的特点 压电式压力传感器是基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式压力传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量，如压力、加速度等(见
压电式压力传感器、加速度计)。压电式压力传感器是利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号的。由压电材料制成的压电元件受到压力作用时产生的电荷量与作用力之间呈线性关系：Q=k*S*p。 For personal use only in study and research; not for commercial use 式中Q为电荷量；k为压电常数；S为作用面积；p为压力。通过测量电荷量可知被测压力大小。 压电式压力传感器的工作原理与压电式加速度传感器和力传感器基本相同，不同的是弹性元件是由膜片等把压力转换成集中力，再传给压电元件。为了保证静态特性及稳定性，通常多采用压电晶片并联。在压电式压力传感器中常用的压电材料有石英晶体和压电陶瓷，其中石英晶体应用得最为广泛。 For personal use only in study and research; not for commercial use 二、压电压力传感器等效电路和测量电路 在校准用的标准压力传感器或高精度压力传感器中采用石英晶体做压电元件外，一般压电式压力传感器的压电元件材料多为压电陶瓷，也有用高分子材料
氧传感器到什么温度才工作分几种文字版氧传感器到什么温度才工作,分几种 氧传感器的作用 在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。 电喷车为获得高排气净化率，降低排气中(CO)一氧化碳、(HC)碳氢化合物和(NOx)氮氧化合物成份，必须利用三元催化器。但为了能有效地使用三元催化器，必须精确地控制空燃比，使它始终接近理论空燃比。催化器通常装在排气歧管与消声器之间。氧传感器具有一种特性，在理论空燃比(14.7：1)附近它输出的电压有突变。这种特性被用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比。当实际空燃比变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态(小电动势：O伏)通知ECU。当空燃比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态(大电动势：1伏)通知(ECU)电脑。 ECU根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制喷油持续的时间。但是，如氧传器有故障使输出的电动势不正常，(ECU)电脑就不能精确控制空燃比。所以氧传感器还能弥补由于机械及电喷系统其它件磨损而引起空燃比的误差。可以说是电喷系统中唯一有"智能"的传感器。 [编辑本段]氧传感器的组成 主氧传感器包括一根加热氧化锆元件的热棒，加热棒受(ECU)电脑控制，当空气进量小(排气温度低)电流流向加热棒加热传感器，使能精确检测氧气浓度。 在试管状态化锆元素(ZRO2)的内外两侧，设置有白金电极，为了保护白金电极，用陶瓷包覆电机外侧，内侧输入氧浓度高于大气，外侧输入的氧浓度低于汽车排出气体浓度。 应当指出采用三元催化器后，必须使用无铅汽油，否则三元催化器和氧传感器会很快失效。再注意，氧传感器在油门稳定，配制标准混合
氧传感器故障诊断案例分析 引论 本人在泰成集团泉州辖区凯迪拉克车间做机电实习生，我们岗位的主要任务是汽车的故障诊断，包括机修跟电路。我在这里现在的主要任务是做汽车保养，其余的正在学习中，比如我也开始更换火花塞，跟师傅一起拆装后桥洗油箱，跟换轮心总成，开始学习基本的故障诊断等等。我觉得我们要进步应该脚踏实地地做，不能自己会的东西就不想去做了，更不能不求上进，有些东西是靠自己去看去争取的。 氧传感器故障的排除对于我们维修人员来说也是非常重要的，前一阶段我们凯迪拉克轿车CTS就是因为氧传感器的故障导致汽车不能正常运转。但是，我们本着认真负责的态度，最终把故障解决了。 报告主体 一、氧传感器介绍 1.类型及工作原理 现在汽车上常用的 氧传感器主要有二氧化锆与二氧化钛氧传感器，不过随着技术的发展，比较好的车型也用到了新型的氧传感器，新型氧传感器有平面型氧传感器和宽频带型氧传感器。 ⑴.氧化锆氧传感器是具有传导性的固体电解质，在氧分子浓度差的作用下产生电动势。（如图） ⑵.氧化钛型氧传感器是高电阻半导体，当表面缺氧时，电阻变小与发动机冷却液温度传感器(ECT)相似，氧化钛氧传感器的电阻值则随其周围氧含量的变化而变化。 （如下图）
⑶.新型氧传感器平面型传感器(线性) ①.核心为陶瓷材料，两边有涂层。 ②.涂层的优点是：对尾气中的氧浓度更敏感。 ③.两边涂层的氧浓度不同，产生电压信号。 ④.外形没有改变。（如下图） ⑤.插脚为4个 ⑷.新型氧传感器宽频带型 Wide band O2 sensor ①.Nernst cell 感应室 ②.Reference cell 参考室 ③.Heater 加热组件 ④.Diffusion gap 扩散孔 1V/5V 搭 大 O 2 O O 2 2 O 2 O 2 H C C O NO X 尾 O2
传感器工作原理及故障判断方法 概述 综合录井技术是在钻井过程中应用电子技术、计算机技术及分析技术，借助分析仪器进行各种石油地质、钻井工程及其它随钻信息的采集（收集）、分析处理，进而达到发现油气层、评价油气层和实时钻井监控目的的一项随钻石油勘探技术。应用综合录井技术可以为石油天然气勘探开发提供齐全、准确的第一性资料，是油气勘探开发技术系列的重要组成部分。 综合录井技术主要作用为随钻录井、实时钻井监控、随钻地质评价及随钻录井信息的处理和应用。 综合录井技术的特点有：录取参数多、采集精度高、资料连续性强、资料处理速度快、应用灵活、服务范围广等。 目前国际国内先进的综合录井仪参数的检测精度上有了大幅度的提高，也扩展了计算机系统功能，形成了随钻计算机实时监控和数据综合处理网络，部分综合录井仪还配套了随钻随测(MWD)系统，增加了远程传输等功能，实现了数据资源的共享。其原理框图见图1。 图1：综合录井仪基本结构图
1、传感器 亦称一次仪表，是将一种物理量转换为另一种物理量的设备。其输入信号为待测物理量，如温度、密度、压力、电阻率、距离等，输出信号为可以被二次仪表或计算机接收的物理量，如电流、电压、电阻等。传感器是综合录井仪的最基础部分，其工作性能的好坏直接影响着录井质量。 2、气体检测仪 气体检测仪主要包括烃类检测仪、非烃组分检测仪（或二氧化碳检测仪）等气体检测设备，以及脱气器、氢气发生器、空气压缩机等辅助设备。烃类检测仪主要是利用FID技术测量钻井液中的烃类气体含量；非烃组分检测仪是利用热导池鉴定器测量钻井液中CO2、H2等其它气体的含量。 3、计算机系统 随着计算机技术的发展及应用，目前综合录井仪的计算机系统不仅担负着参数的采集、处理、存储和输出的任务。其存储的资料还可以按照用户的要求，应用其它专用软件进行进一步处理，以完成地质勘探、钻井监控及其它录井目的。同时其联机系统已形成多用户的网络化计算机系统，实现多用户、网络化数据管理，具有携带近程或远程工作站的功能，以便于大型应用软件的使用和数据资源的共享。 4、输出设备 综合录井仪输出设备主要有显示器、记录仪、打印机、绘图仪等等。其用途是将计算机采集、处理的信息通过直观的方式呈现给用户以进行进一步的应用。
氧探头工作原理 氧探头又称氧化锆浓差电池，它的工作原理(见示意图)是：以高温氧化锆作固体电解质，在高温下若电解质两侧氧浓度不同时，便形成氧浓差电池。浓差电池产生的电势与两侧氧浓度有关，如一侧氧浓度固定，即可通过测量浓差电势来测量另一侧的氧含量。 氧化锆固体电解质是在氧化锆（ZrO2）中掺入一定数量的氧化钙（CaO）,经高温焙烧而成。在氧化锆电介质的内外壁上用高温烧结(或压紧)的方法附上不易氧化的多孔性（网状）白金电极和电极（丝）引线。经过上述掺杂和焙烧而成的氧化锆，其晶型为稳定的立方晶体，晶体中部分四价锆离子被二价钙离子所取代而形成氧离子空穴。由于氧离子空穴的存在，在600-1200℃高温下，这种氧化锆材料就成为对氧离子有良好的传导性的固体电解质。在氧化锆两侧氧浓度不等时，浓度大的一侧的氧原子在该侧的表面电极上结合两个电子形成氧离子（1/2 O2+2e- - O-）,然后通过氧化锆材料晶格中的氧离子空穴向氧浓度低的一侧运动，当到达低浓度一侧时，便在该侧电极上释放两个电子并结合成氧分子放出（O- -1/2 O2+2e-）,于是在高氧侧和低氧侧电极上分别造成正负电荷积累，产生电势，此电势阻碍这种迁移的进一步进行，直至达到平衡为止，从而形成氧浓差电池。 氧探头在可空气氛加热炉中使用的药店及常见故障 1.在可控气氛加热炉中氧探头的使用要点 （1）氧探头属于一种高精度、高灵敏的传感器，其核心元件氧化锆头是球状或管状结构陶瓷件，很容易受冲击破碎。在新的氧探头使用前，应仔细检查氧探头是否受过碰撞，氧探头是否有弯曲，氧探头外管有无裂纹，探头部位氧化锆是否有裂纹或破裂、或有陶瓷装碎片；轻轻摇动氧探头，听听氧探头内部是否有响声。如有响声，可能是氧探头的氧化锆已经破裂。 （2）氧探头在安装时要注意安装位置插入炉膛50-100mm，安装在炉气较稳定的区域内。不要靠近各种渗剂的滴注口、分扇附近；不要安装在炉内口、角落、震动大的部位。如安装在井式炉炉盖等处时，应在氧探头前端家保护套并注意气氛流通良好。 （3）注意氧探头安装座与炉壳保持良好的密封性，不要漏气。氧探头联线使用屏蔽信号线，防止信号干扰。 （4）氧探头最好在室温装入炉内，随炉升温到使用温度，避免急冷、急热。安装时注意轻拿轻放。如遇特殊情况，在高温状态下需要拔出或插入氧探头时，拔出或插入速度控制在30mm/min以内，并且在氧探头拔出加热炉时，应停供可燃气氛，降低炉压，以避免高温氧探头拔出引燃气氛被火苗烫伤。 （5）初次使用氧探头，需对氧探头进行预渗碳8-24h,建议不要在新炉刚开始预渗碳时就安装氧探头。因为在新炉预渗碳时，炉中可能还存在较多水分等杂质，气氛不稳定，会对氧探头的使用造成不良影响；一般在新加热炉烘炉结束，用甲醇预渗碳24h以上再安装氧探
压力传感器原理 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 一．压力传感器原理 一些常用传感器原理及其应用: 1、应变片压力传感器原理与应用 力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。 在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。
金属电阻应变片的内部结构 1、应变片压力传感器原理 如图1所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。 电阻应变片的工作原理 金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示： 式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω?cm2/m） S——导体的截面积（cm2） L——导体的长度（m） 我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长
数字传感器常见故障与解决方法《柯力》 1.故障现象：仪表通电无显示及峰鸣声。 可能原因:可能为保险丝烧断，或无220V交流电无输入，瑞有可能是仪表变压器已被高压击穿。 解决办法：更换保险丝，检查无有220V交流输入，检查变压器有无烧坏痕迹，更换专用变压器。 2.故障现象：仪表上电有显示及蜂鸣声，但不正常。 可能原因：可能由于交流220V电源电压不稳引起，或者是仪表CPU程序损坏。 解决办法：待220V交流电源稳定后，重新开机仍不正常，可能为CPU损坏需更换。 3.故障现象：仪表显示有角差。 可能原因：可能由于秤体基础不实，长期使用后使传感器基座高度不一致。 解决办法：重新调整角差分数或调整基座调试， 调整时可通过查看传感器内码（参看说明书第四章），一般来说6只传感器的内码值的和即为秤台重量，其中1436号传感器内码值应基本一致，最大差值不能超过400kg，25号为14号的两倍。 4.故障现象：仪表显示有漂移现象。 可能原因：可能由于数字传感器长期浸水受潮，绝缘性能减弱。 解决办法：防止传感器长期浸水，更换相同规格和地址传感器，检查办法按说明书第四章，检查每一只传感器的内码值，可确定哪一只传感器存在漂移现象。 5.故障现象：在安装或使用过程中，显示Err 01. 可能原因：可能是01号数字传感器有故障或者是其线路连接有问题，或接触不良。 解决办法：仔细检查传感器、接线盒、仪表连接是否完好，然后查找01号传感器，若无01号传感器，表明传感器地址被更改，用仪表的修改地址功能（见第七章）将传感器的地址编号改回原来的地址编号（原来的地址编号在每个传感器的合格证上有注明）。如果找到01号传感器，测量其红、黑连线间是否有9-12V电压，若有电压，则可判断为传感器已损坏，需更换相同规格和地址的传感器，若无电压，测量仪表与接线盒连线的DB9插头上的红黑连线有否9-12V电压，若有则为仪表与接线盒的连线已断路，若无电压，则仪表内部供电已损坏，需更换仪表。 6.如何判断某个传感器有故障。 仪表关机，插头修改地址插头，然后仪表接上待判定那个传感器（只能接一个传感器），开机自检后显示所接传感器的编号，按输入键后，仪表显示此传感器的所受载荷，根据仪表显示值可直观判断此传感器是否有故障，详见第七章。 7.如何判断仪表故障。 可用一只备用的传感器直接连接到仪表，插上仪表标定头，在仪表开机自检按“标定”键，可直接进入标定状态，参照说明书第六章，把传感器数设置为1，退出后若仪表显示正常，则仪表没有故障，否则仪表就不正常了。 8.故障现象：大屏显示从开机一直不显示正常称重数据。 可能原因：仪表接口与大屏幕接口的连线方式未统一。 解决方法：查找本仪表说明书及大屏幕说明中有关连接接口的部分内容，正确连接接口即可正常 9.故障现象：仪表开机后自检，然后显示“……”死机。 可能原因：接线盒中的绿白数据线接反。 解决办法：应先立即断开电源，用仪表检测所有传感器电缆线与总线的相应色线是否正确，好红对红、黑对黑、白对白、绿对绿，并测试相互之间有无碰线，重新连线后即可。