汽车传感器性能与选用

汽车用氧传感器摘要：随着人们对汽车的需求越来越大，汽车已逐渐成为人们生活的必需品。

而随之带来的污染、能源短缺等问题也就越来越严重。

因此，对于汽车排放出来的有害气体的净化处理越来越受到重视。

车用传感器地迅速发展在汽车尾气排放的控制，节省燃料和进化空气方面起到了重要作用。

本文简述了氧传感器的功能、构造、工作原理及其类型,指出我国加速发展汽车用氧传感器的必要性。

关键词：汽车尾气排放净化氧气传感器引言：氧传感器用于检测废气中剩余氧气的含量,并将此量值以电信号的形式传给电控单元, 电控单元根据这个信号修正喷油量的多少, 形成发动机在该工况下所需浓度的混合气, 使三元催化反应器(在理论空燃比时)发挥最佳的净化效果, 且使发动机实现了闭环控制状态。

汽车尾气中不仅含有未燃烧的碳氢化合物和一氧化碳, 而且含有致癌物质氮氧化物。

现在, 汽车造成的污染问题已引起了全世界的关注, 工业发达国家制订了愈来愈严格的尾气排放标准。

目前, 汽车用氧传感器主要包括浓差电池型ZrO2传感器、极限型ZrO2传感器、半导体型TiO2传感器。

近年来,氧传感器在汽车上的应用日益广泛,汽车用氧传感器的发展十分迅猛。

1977年汽车用固体电解质型氧传感器还不足20万只, 但到1980年已超过百万只,1984年达到40万只,迄今每年有数千万只用于汽车工业。

氧传感器在钢铁工业等领域也获得大量应用,其产量已占整个气体传感器的39% ,居于首位。

1.氧传感器的构造及工作原理常用的氧传感器有氧化锆传感器与氧化钛传感器。

氧化钛传感器是用二氧化钛(TiO2)作为敏感元件,由于高纯度二氧化钛是一种在常温具有高电阻的半导体,若氧气不足,氧化钛的晶格就出现缺陷,导致电阻值减少。

实际使用中接一个电阻器与二氧化钛构成分压电路,降低蓄电池电压。

对应混合气浓稀变化,二氧化钛的阻值低高变化,相应地钛氧传感器向电控单元提供一个高低变化的电压。

氧化锆( ZrO2) 是一种具有氧离子传导性的固体电解质, 并有部分氧化钇起稳定作用。

实验一位移传感器性能实验一、实验目的：1、、了解电涡流传感器原理；2、掌握电涡流传感器的应用方法；二、基本原理：电涡流传感器的基本原理通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。

三、需用器件与单元：电涡流传感器、电涡流传感器实验模块、测微头、直流电源、数显单元（主控台电压表）、测微头、铁圆片。

四、实验步骤：测微头的组成与使用测微头组成和读数如图8-2测微头读数图图8-2 测位头组成与读数测微头组成：测微头由不可动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调钮组成。

测微头读数与使用：测微头的安装套便于在支架座上固定安装，轴套上的主尺有两排刻度线，标有数字的是整毫米刻线(1ｍｍ／格)，另一排是半毫米刻线(0.5ｍｍ／格)；微分筒前部圆周表面上刻有50等分的刻线(0.01ｍｍ／格)。

用手旋转微分筒或微调钮时，测杆就沿轴线方向进退。

微分筒每转过1格，测杆沿轴方向移动微小位移0.01毫米，这也叫测微头的分度值。

测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值，注意半毫米刻线；再读与主尺横线对准微分筒上的数值、可以估读1／10分度，如图8-2甲读数为3.678ｍｍ，不是 3.178ｍｍ；遇到微分筒边缘前端与主尺上某条刻线重合时，应看微分筒的示值是否过零，如图6-2乙已过零则读2.514ｍｍ；如图8-2丙未过零，则不应读为2ｍｍ，读数应为1.980ｍｍ。

测微头使用：测微头在实验中是用来产生位移并指示出位移量的工具。

一般测微头在使用前，首先转动微分筒到10ｍｍ处(为了保留测杆轴向前、后位移的余量)，再将测微头轴套上的主尺横线面向自己安装到专用支架座上，移动测微头的安装套(测微头整体移动)使测杆与被测体连接并使被测体处于合适位置(视具体实验而定)时再拧紧支架座上的紧固螺钉。

当转动测微头的微分筒时，被测体就会随测杆而位移。

电涡流传感器测位移1）电涡流传感器和测微头的安装、使用参阅图8-5。

传感器选用原则现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。

当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。

测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。

1）根据测量对象与测量环境确定传感器的类型要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。

因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。

在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。

2）灵敏度的选择通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。

因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。

但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。

因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽员减少从外界引入的厂扰信号。

传感器的灵敏度是有方向性的。

当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。

3）频率响应特性传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。

传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。

在动态测量中，应根据信号的特点（稳态、瞬态、随机等）响应特性，以免产生过火的误差4）线性范围传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。

传感器与测试技术课程设计《传感器与测试技术在汽车中的应用》课程设计分校(站、点 :江苏广播电视大学年级、专业:机械制造及其自动化学生姓名:陈明学号: 1232001200039指导教师:完成日期: 2013、 6一、概述汽车传感器的应用是当今世界汽车高档化、电子化、舒适化、自动化发展的关键性技术之一。

就一些普通汽车的传感器有几十到上百个传感器, 而一些高档车大约使用 200-300个传感器, 并且数量是越来越多。

如今汽车行业对于机械部分、电气部分、行车电脑、数据处理、人车智能交流等技术都相对起步比较晚, 因此世界各国对汽车用传感器的研究、开发等与价格都非常重视。

另一方面, 由于燃料排气法规的限制, 使得汽车生产厂家在汽车大量运用电子及其自动控制技术, 这其中传感器尤为重要。

一般传感器的输出信号都比较弱, 比较收到外界噪音的干扰。

而汽车传感器是把所有动、静态的物理量在复杂的工作条件下变成电量,也是机、电、化学等的结合体。

汽车传感器大致分为两类:一类是使司机了解汽车各部分状态的传感器; 另一类传感器是用于控制汽车运行状态的控制传感器,其主要种类如下图:汽车传感器总的发展趋势是多功能化、集成化、智能化、微型化。

二、汽车用传感器的设计与选用原则汽车传感器具有以下特点:(1有较好的环境适应性汽车的环境温度变化范围较宽(-40-80摄氏度 ,道路表面优劣程度相差也大, 天气情况也会有所影响, 因此要求传感器耐震、耐水、耐温、耐冲击、抗电磁干扰等。

(2批量生产性(3可靠性(也就是稳定性要好(4体积小、重量轻、便于安装(5符合相关法规的要求除以上几个特点外,在设计是选用还应考虑传感器的灵敏度、分辨力、误差、线性度、响应速度等因素。

三、测试系统的构成测试系统由一些不同功能的环节组成,这些环节保证了由获取信号到提供观测的最必要的信号流程功能。

图 1是一测试系统最基本的组成结构方框图。

图 1 测试系统组成原理方框图通常,传感器将被测物理量转换成以电量为主要形式的电信号, 信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工, 电压或电流信号利用滤波电路抑制噪音、选出有用的信号; 由于信号分析和处理理论以及信息处理技术的迅速发展, 特别是计算机技术在信号处理中的广泛应用, 近年来已经信号的后续处理部分引入到测试系统, 成为测试系统的有机组成部分,形成如下图 2:图 2 包含信号处理功能的测试系统四、传感器的定义、组成、分类及要求(1传感器的概念传感器,人们用肉眼看可以感觉到物体的形状、大小以及颜色等外观特征,用耳朵听能感觉到声音,用鼻子闻能感觉到气味。

称重传感器的选型要求发布时间：2009-9-27称重传感器的选型应根据应用情况入手，从传感器支撑点的数量、量程、精度等级、环境适应性等几个方面进行选择。

称重传感器量程的选择根据经验，一般应使传感器工作在其30％～70％量程内，但对于一些在使用过程中存在较大冲击力的衡器，如动态轨道衡、动态汽车衡、钢材秤等，在选用称重传感器时，一般要扩大其量程，使传感器工作在其量程的20％～40％之内，使传感器的称量储备量增大，以保证传感器的使用安全和寿命，避免超载。

按照使用到额定量程60～70％的建议，假设传感器个数为N，单只传感器量程为m，料仓自重加上满料重量的总重为,则在已知M和N的情况下，按如下公式计算m：确定此范围后，在传感器规格里面选择最满足此范围的传感器即可。

称重传感器精度等级的选择对称重传感器等级的选择必须满足下列两个条件：A、要满足仪表输入的要求。

称重仪表是对传感器tq的输出信号经过放大A／D转换等处理之后显示称量结果的。

因此，称重传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的输入灵敏度值，即将传感器的输出灵敏度代入传感器和仪表的匹配公式：计算结果须大于或等于仪表要求的输入灵敏度。

B、要满足整台电子秤准确度的要求。

一台电子秤主要是由秤体、传感器、仪表三部分组成，在对传感器准确度选择的时候，应使传感器的准确度略高于理论计算值，因为理论往往受到客观条件的限制，如秤体的强度差一点，仪表的性能不是很好、秤的工作环境比较恶劣等因素都直接影响到秤的准确度要求，因此要从各方面提高要求，又要考虑经济效益，确保达到目的。

环境适应性选择用于称重系统中的传感器，一般都要长期工作在各种复杂的环境中，经受温度、湿度、粉尘、腐蚀等的考验，故必须事先对传感器密封型式做出较合理的选择。

应考虑以下几点：注意工作温度范围：对于高温环境下工作的传感器常采用耐高温传感器；另外，苛刻的场合还须加有隔热、水冷或风冷等装置。

选择适当的密封形式：粉尘、湿热对传感器造成较大的影响。

陶瓷压阻式压力传感器陶瓷压阻式压力传感器 概述：陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料，并具有绝佳的热稳定性。

高性能、低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也被越来越多的用户所接受。

陶瓷压阻式压力传感器，是在净化环境下通过高温烧结工艺直接将惠斯通电桥和补偿电路沉淀在印陶瓷膜片上，并通过激光刻蚀方法调整偏移量和温度特性，因此具有测量精度高、长期稳定性好、耐高温、耐腐蚀、抗冲击等优点，广泛使用于汽车、工业控制以及食品、医药等领域。

外形尺寸外形尺寸：：1、电源正 2、 传感器输出负 3、 电源负4、 传感器输出正 主要技主要技术指标术指标术指标：：1．外形尺寸：φ18.0×6.35 mm2．量程范围：0－250 bar3．工作电压：2－40V4．零点输出：± 1 mv5．输出灵敏度：2-4mv/V 典型值2±0.2 mv/V6．线性、迟滞、重复性：0.1 %7．响应时间：<1mS8．使用温度：－55～150℃9．温度漂移：±0.01%FS/℃、±0.02%FS/℃10. 安全过载：3倍额定量程(灵敏度为典型值时)11．稳定性： 优于0.15 %FS / 年汽车机油压力变送器概述：汽车机油压力变送器选用高精度、高稳定性的干式陶瓷压阻式压力传感器敏感芯体，并集成专用调理芯片，对传感器的便宜、灵敏度、温漂进行补偿，将被测介质的压力转换成标准电信号。

高质量的传感器、全自动的贴片和激光调校生产线、精湛的封装技术、完善的装配工艺确保了该产品的高质量和优异性能。

本产品提供多种螺纹接口形式和引线方法，能够最大限度的满足客户的需求。

特点特点：集成度高、体积小；精度高、稳定性好、功耗低、一致性好；抗腐蚀能力强；抗过载冲击和干扰能力强；过压过流保护；适用温度范围广。

技术参数技术参数：：1、 量程范围：0-10bar （可定制）2、 供电电压：5±0.25V DC（最低2.7V DC）3、 输出方式：比例电压输出 0.5-4.5v 标准信号输出（可定制）4、 综合精度：0.5% 1% （0-80℃）5、 工作温度：-40~125℃6、 响应时间：＜1ms7、 温度漂移：＜±0.01%FS/℃8、 线性、迟滞、重复性：＜0.1%9、 稳定性：优于0.15%FS/年10、外壳材料：不锈钢 11、外壳防护等级：IP65 12、螺纹接口：1/8NPT 1/4NPT M20*1.5 M18*1.5 (外螺纹)用户可自选 13、电气连接：标准Packard Metri-pack 连接器 14、接线方式：三线制电压：红（+） 黑（地） 绿（输出）概述：电压输出型压力变送模块，采用陶瓷压阻式压力传感器做为敏感元件，并用本公司自行研发的芯片对传感器的偏移、灵敏度、温漂和非线性进行补偿，具有集成度高、体积小、精度高、一致性好、抗干扰能力强、响应速度快、温度范围宽等卓越特性。

传感器选用原则一、结构型式及适用范围的选择1.1 支撑式系统中的传感器结构形式该系统安装时应该重视的问题是：必须始终保证重物的重力线通过传感器承重轴线，而不受侧向冲击力的影响，选择的传感器本身要有良好的抗侧向能力，同时，在侧向力冲击作用下，传感器及其重力引入装置应具有迅速复位的能力和保护装置。

※推荐优先考虑以下形式：1)CZL803，CZL301，CZL802等剪切悬臂梁系列其突出的特点是容量大，几何尺寸小（尤其是高度小），抗侧向力强，安装简单，对力引入机构的要求不高；2)CZL402柱式系列其本身就充当了一个不倒翁主体，能快速恢复侧向力的影响，容量大，但必须注意其安装技巧，限位装置绝对不能忽略；3)CZL803K型复合剪切梁系列它以中心受载方式将重力引入而非同寻常，具有较强的自复位性能，抗横向冲击力强。

1.2悬吊式称重系统中的传感器结构型式该系统的最大特点是传感器在受重力拉伸的状态下，重物的重力方向比较容易与传感器的几何轴线一致，复位能力强。

但是对传感器的过载保护装置要求较高，安装时占据空间较大，一般只考虑中、小量程的称量情况选用。

※推荐优先考虑以下型式：CZL301,CZL303系列的复合弯曲梁式，其受力轴线与几何轴线几乎一致。

二、环境适应性选择用于称重系统中的传感器，一般都要长期工作在各种复杂的环境中，经受温度、湿度、粉尘、腐蚀等的考验，故必须事先对传感器密封型式做出较合理的选择。

应考虑以下几点：1)高温环境对传感器造成密封材料及焊点熔化、弹性体和应变计内应力发生结构变化等问题。

对于高温环境下工作的传感器常采用耐高温传感器；另外，苛刻的场合还须加有隔热、水冷或风冷等装置。

2)粉尘、湿热对传感器造成较大的影响。

在此环境条件下应选用密闭性很高的传感器。

不同的传感器其密封的方式是不同的，其密闭性存在着很大差异。

常见的密封有密封胶充填或涂覆；橡胶垫机械紧固密封；焊接（激光焊接、氩弧焊、等离子焊等）和抽真空充氮密封。