超声波检测涡流式空气流量传感器

气体超声波流量计原理
气体超声波流量计是一种使用超声波技术来测量气体流动速度和体积流量的设备。

它通过将超声波传感器安装在流体管道中，利用超声波在气体中传播的特性来实现流量测量。

超声波流量计的原理基于多普勒效应和声速消声理论。

当超声波传感器发送一个高频信号进入流体中时，其中的气体颗粒会对超声波产生频率偏移。

这个频率偏移被称为多普勒频移，它与气体颗粒在流体中的速度成正比。

超声波流量计的传感器能够测量到这个多普勒频移，从而计算出气体的流动速度。

通过将流速与管道横截面积相乘，可以得到气体的体积流量。

为了提高测量的准确性，超声波流量计通常使用双超声波传感器布置在管道的对角位置。

一个传感器作为发送器发送超声波信号，另一个作为接收器接收反射回来的信号。

通过比较两个传感器接收到的信号，可以消除流体中的干扰，获得准确的流速和体积流量测量结果。

除了多普勒频移的测量外，超声波流量计还可以通过测量超声波在气体中传播的时间差来实现流速的测量。

这种方法被称为时间差测量法，它利用超声波在气体中传播的速度很高，可以忽略不计的特点来测量流速。

总之，气体超声波流量计利用超声波在气体中传播的特性，通过测量多普勒频移或时间差来实现气体的流速和体积流量的测
量。

它具有非侵入式、准确性高、无可动部件等优点，广泛应用于石油、化工、能源等行业的流量计量中。

汽车空气质量流量传感器的研究文献综述摘要汽车最核心的电子控制系统是电子燃油喷射系统（简称电喷系统）。

该系统可以根据各传感器的信号判断整车工况,并据此控制燃油喷射量及点火时间，从而使燃油在理论空燃比附近燃烧，达到节能环保的目的[1]。

内燃机进气空气流量是一个非常重要的测量参数,因为汽油机空燃比的调节的方式是采用调整与进气量相匹配的喷油量,所以现在电控汽油机喷射系统能否准确的测量发动机的进气量,从而正确的将空燃比控制在所要求的范围内,决定了发动机的动力性、经济性和尾气排放等性能指标[2]。

良好发动机指标决定了其在全球市场的存在。

全球环境的恶化以及能源危机促使人们对汽车消耗和排放更加重视。

因此，精准的汽车空气质量测量很有必要。

空气质量流量传感器是当前汽车发动机电子控制燃油喷射系统中最关键的部件之一,是对发动机的空气进气量的准确测量的器件。

现代汽车的快速发展对汽车空气流量传感器的要求越来越高，为了满足需要新型的传感器不断被研制出来。

关键词空气流量传感器空燃比前言自从十八世纪汽车诞生之后,汽车工业就走上了飞速发展的道路,经过几代汽车人的努力,现如今汽车工业已经成为当今世界经济中的必不可少的一部分[3]。

在二十世纪末期,世界开始走上科学技术的道路,汽车工业首当其冲,大量的新材料、新技术、新工艺在汽车行业上得到了广泛的使用。

现如今的汽车与之前的汽车大不相同,发生的质地变化,汽车的结构和性能都得到了极大的提升,汽车的飞速发展带动整个汽车工业，使之走在了世界工业的前端。

在众多汽车新技术中,当属汽车电子装置及控制技术的发展和应用最为受工程师的重视,从发动机燃油喷射系统到车身以及辅助装置,从底盘的传动系统到转向与制动系统等汽车各个部分都普遍采用了电子控制系统,这使得很多汽车零部件在工作原理、结构设计及使用维护等方面都发生了根本性的改变。

而作为汽车电子控制系统的信息源的汽车传感器,不但是汽车电子控制系统的核心部件,也是汽车电子技术领域研究的重点内容传感器技术是综合多种学科的复合型技术，是一门正在蓬勃发展的现代化传感器技术[4]。

国开形成性考核《★汽车电控技术》章节作业(1-7)试题及答案（课程ID：03987，整套相同，如遇顺序不同，Ctrl+F查找，祝同学们取得优异成绩！）第1章（1讲）作业题目：1、汽车电控技术能够协助人类解决下述哪些社会问题？（在下列①②③④选项中，至少有2项是正确的。

点击你认为正确的选项组合）①能源紧缺。

②环境保护。

③交通安全。

④反恐维稳。

【A】：①、②、④【B】：①、③、④【C】：②、③、④【D】：①、②、③答案：①、②、③题目：2、汽车发动机燃油喷射电子控制系统的主要功用是提高汽车的【A】：舒适性【B】：操作性【C】：经济性【D】：安全性答案：经济性题目：3、汽车电控技术是衡量一个国家科研实力和工业水平的重要标志。

（V）第1章（2讲）作业题目：1、在汽车电控系统中，传感器的功用是：将汽车各部件运行的状态参数（非电量信号）转换成电量信号并传输到各种电控单元ECU。

（V）题目：2、汽车传感器越多，则其档次越高。

一个最简单的发动机电控系统设有传感器为【A】：3~5只。

【B】：6~9只。

【C】：1~2只。

答案：6~9只。

题目：3、汽车电子控制系统的共同特点是：每一个电控系统都是由下述几部分组成。

（在下列①②③④选项中，至少有2项是正确的。

点击你认为正确的选项组合）①传感器与开关信号。

②电控单元ECU。

③点火控制器。

④执行器。

【A】：①、②、④【B】：①、②、③【C】：①、③、④【D】：②、③、④答案：①、②、④第1章（3讲）作业题目：1、汽车底盘电控系统的主要功用是提高汽车的【A】：排放性能。

【B】：经济性。

【C】：动力性。

【D】：安全性。

答案：安全性。

题目：2、将发动机电控系统的传感器和执行器进行不同的组合，就可组成若干个子控制系统。

（V）题目：3、根据控制对象不同，汽车电控系统可分下述几种类型。

（在下列①②③④选项中，至少有2项是正确的。

点击你认为正确的选项组合）①发动机电控系统。

②排放电控系统。

涡流式传感器的工作原理涡流式传感器是一种测量流量和速度的传感器，具有高精度和稳定性。

该传感器通过测量涡流在绕流体体的力和磁场的相互作用下的旋转频率，实现对流体流速的测量。

涡流式传感器的工作原理可以详细分为三个部分：涡流产生、涡流作用及涡流检测。

涡流是一种沿着绕流体体的流体旋转运动，它通常在绕流体体表面出现。

涡流产生可以通过许多方式实现，例如通过旋转导叶、在管道内部的障碍物或散热片等。

传感器中一般采用通过几何形状或设备安装在流体通道内部产生涡流。

涡流作用是传感器测量过程中的关键步骤。

通过绕流体体的涡流运动，在涡流传递过程中会与传感器设置在流体通道内部的电极相互作用。

电极设置在管道内部，随着涡流旋转，电极也会跟随旋转，形成电涡流。

在这个过程中，磁场是关键因素。

在涡流传递的电极和涡流之间的相互作用产生了感应电势，这一电势随着涡流大小的变化而变化。

实际上，涡流的大小与流体速度的大小有关，如流速越大，涡流旋转的频率也就越快。

通过测量涡流旋转的频率，传感器可以确定流体的速度大小。

涡流检测是传感器测量的最后一环。

涡流检测一般采用电磁感应法或霍尔效应等方法，旋转涡流在绕流体体内部可以产生磁场扰动，通过测量这种扰动可以获得涡流的相关参数，例如涡流旋转频率、涡流大小等。

这些参数可以用于计算流量和速度等其他参数。

涡流式传感器的应用十分广泛，例如流量测量、速度测量、压力测量、温度测量等。

涡流式传感器可以测量液态、气态以及气体与固体混合物中的瞬时流量，同时可以在宽范围的温度和压力条件下进行测量。

涡流式传感器还可以应用于工业、生命健康和标志、航空航天等领域。

下面具体介绍其应用领域：1. 工业领域涡流式传感器在工业领域中广泛用于流量计量和控制应用，例如控制设备输出量的准确性以满足工业生产需要，测量石化工业中的液体和气体等的流量。

涡流式传感器还可用于测量流体中的固体浓度，如测量铝液中的气氧混合物。

2. 生命健康领域涡流式传感器也应用于生命健康检测领域。

卡门涡旋式空气流量传感器的构造原理与检测1、卡门涡旋式空气流量传感器结构和工作原理卡门涡旋式空气流量传感器的结构和工作原理如图11所示。

在进气管道正中间设有一流线形或三角形的涡流发生器，当空气流经该涡流发生器时，在其后部的气流中会不断产生一列不对称却十分规则的被称为卡门涡流的空气涡流。

根据卡门涡流理论，这个旋涡行列是紊乱地依次沿气流流动方向移动，其移动的速度与空气流速成正比，即在单位时间内通过涡流发生器后方某点的旋涡数量与空气流速成正比。

因此，通过测量单位时间内涡流的数量就可计算出空气流速和流量。

测量单位时间内旋涡数量的方法有反光镜检出式和超声波检出式两种。

图12所示是反光镜检出式卡门涡旋流量传感器，其内有一只发光二极管和一只光敏三极管。

发光二极管发出的光束被一片反光镜反射到光敏三极管上，使光敏三极管导通。

反光镜安装在一个很薄的金属簧片上。

金属簧片在进气气流旋涡的压力作用下产生振动，其振动频率与单位时间内产生的旋涡数量相同。

由于反光镜随簧片一同振动，因此被反射的光束也以相同的频率变化，致使光敏三极管也随光束以同样的频率导通、截止。

ECU根据光敏三极管导通、截止的频率即可计算出进气量(图11)。

凌志LS400小轿车即用了这种型式的卡门涡旋式空气流量传感器。

图13所示为超声波检出式卡门涡旋式空气流量传感器。

在其后半部的两侧有一个超声波发射器和一个超声波接收器。

在发动机运转时，超声波发射器不断地向超声波接收器发出一定频率的超声波。

当超声波通过进气气流到达接收器时，由于受气流中旋涡的影响，使超声波的相位发生变化。

ECU根据接收器测出的相应变化的频率，计算出单位时间内产生的旋涡的数量，从而求得空气流速和流量，然后根据该信号确定基准空气量和基准点火提前角。

2、卡门涡旋式空气流量传感器的检测以丰田凌志LS400轿车1UZ-FE发动机用反光镜检出式空气流量传感器为例。

该传感器与ECU的连接电路如图14所示。

（1）电阻检测点火开关置“OFF”，拔下空气流量传感器的导线连接器，用万用表电阻档(如图 14所示)测量传感器上“THA”与"El"端子之间的电阻，其标准值如表 6所示。

空气流量传感器的结构和原理在电子控制燃油喷射装置上，测定发动机所吸进的空气量的传感器，即空气流量传感器是决定系统控制精度的重要部件之一。

当规定发动机所吸进的空气、混合气的空燃比（A/F）的控制精度为±1.0时，系统的允许误差为±6[%]~7[%]，将此允许误差分配至系统的各构成部件上时，空气流量传感器所允许的误差为±2[%]~3[%]。

汽油发动机所吸进空气流量的最大值与最小值之比max/min在自然进气系统中为40~50，在带增压的系统的中为60~70，在此范围内的，空气流量传感器应能保持±2~3[%]的测量精度，电子控制燃油喷射装置上所用的空气流量传感器在很宽的测定范围上不仅应能保持测量精度，而且测量响应性也要优秀，可测量脉动的空气流，输出信号的处理应简单。

汽车维修者之家根据空气流量传感器特征的不同，将燃油控制系统按进气量的计量方式分为直接测量进气量的L型控制与间接计量进气量的D型控制（根据进气歧管负压与发动机的转速间接计量进气量。

D型控制方式中的微机ROM内，预先储存着以发动机转速和进气管内的压力为参数的的各种状态下的进气量，微机根据所测的各运转状态下的进气压力与转速，参照ROM所记忆的进气量，可以算出燃油量L型控制所用的空气流量计与一般工业流量传感器基本相同，但它能适应汽车的苛环境，但对踏油门时出现的流量的急剧变化的响应要求及在传感器前后进气歧管的形状引起的不均匀气流中也能高精度检测的要求。

最初的电子燃油喷射控制系统的采用的不是微机。

而是模拟电路，那时采用的是活门式的空气流量传感器、，但随着微机用于控制燃油喷射，也出现了其他几种的空气流量传感器。

活门式空气流量传感器的的结构：活门式空气流量传感器装在汽油发动机上，安装于空气滤清器与节气门之间，其功能是检测发动机的进气量，并把检测结果转换成电信号，再输入微机中。

该传感器是由空气流量计与电位计两部分组成。