1、第二章第一節傳感器概述第二節空氣流量計第三節壓力傳感器第四節節氣門位置傳感器第五節氧 傳 感 器第六節溫度傳感器第七節爆燃傳感器第八節曲軸位置傳感器第九節轉速傳感器第一節傳感器概述一、傳感器特性二、常用傳感器工作機理一、傳感器特性 1.靈敏度靈敏度是指穩態時傳感器輸出量和輸入量之比，或輸出量的增量和輸入量的增量之比，用表示為(2-1)線性傳感器的靈敏度為一常數，而非線性傳感器的靈敏度是隨輸入變化的量。2.分辨率汽車電子控制技術第二章傳感器傳感器在規定的測量范圍內能夠檢測出的被測量的最小變化量稱為分辨率。由于它往往受噪聲的限制，所以一般用相當于噪聲電平N若干倍C的被測量表示，即(取)(2-2)式

2、中M最小檢測量。3.測量范圍和量程在允許誤差限內，被測量值的下限到上限之間的范圍稱為測量范圍。上限值與下限值的差稱為量程。4.線性度(非線性誤差)在規定條件下，傳感器校準曲線與擬合直線間的最大偏差與滿量程輸出值的百分比稱為線性度或非線性誤差。5.遲滯遲滯是指在相同的工作條件下，傳感器的正行程特性與反行程特性的不一致程度。6.重復性重復性是指在同一工作條件下，輸入量按同一方向在全測量范圍內連續變化多次所得特性曲線的不一致性。7.零漂和溫漂傳感器在無輸入或輸入為另一值時，每隔一定時間，其輸入值偏離原示值的最大偏差與滿量程的百分比為零漂。而溫度每升高1，傳感器輸出值的最大偏差與滿量程的百分比，稱為溫

3、漂。一、傳感器特性圖2-1傳感器的組成二、常用傳感器工作機理(一)磁電式傳感器(二)霍爾式傳感器(三)壓電式傳感器(四)光電式傳感器(五)熱電式傳感器(一)磁電式傳感器1.磁電效應2.直線移動式磁電傳感器3.轉動式磁電傳感器1.磁電效應圖2-2直線移動式磁電傳感器結構1金屬骨架2彈簧3線圈4永久磁鐵5殼體2.直線移動式磁電傳感器圖2-3變磁阻式磁電感應傳感器結構1被測旋轉體2測量齒輪3線圈4軟鐵5永久磁鐵3.轉動式磁電傳感器軟鐵、線圈和永久磁鐵固定不動。由導磁材料制成的測量齒輪安裝在被測旋轉體上，每轉過一個齒，測量齒輪與軟鐵之間構成的磁路磁阻變化一次，磁通也變化一次。線圈中感應電動勢的變化頻率

4、(脈沖數)等于測量齒輪上的齒數和轉速的乘積。變磁阻式電磁感應傳感器可測試轉動體的轉角和轉速。(二)霍爾式傳感器1.霍爾效應2.霍爾元件1.霍爾效應圖2-霍爾效應原理2.霍爾元件圖2-5霍爾元件a)外形b)結構c)符號(三)壓電式傳感器1.壓電效應2.壓電元件1.壓電效應圖2-正壓電效應示意圖2.壓電元件圖2-7壓電元件的連接a)并聯b)串聯(四)光電式傳感器1.光電效應2.光敏電阻3.光敏管4.電致發光1.光電效應1)在光線作用下，電子逸出物體表面的現象，稱為外光電效應，如光電管、光電倍增管等。2)在光線作用下，物體的電阻率改變的現象，稱為內光電效應，如光敏電阻、光敏二極管、光敏晶體管、光敏晶

5、閘管等。3)在光線作用下，物體產生一定方向電動勢的現象，稱為光生伏特現象，如光電池(屬于對感光面入射光點位置敏感的器件)等。2.光敏電阻光敏電阻受到光線照射時，電子遷移，產生電子空穴對，使電阻率變小。光照越強，阻值越低。入射光線消失，電子空穴對恢復，電阻值逐漸恢復原值。3.光敏管光敏管(光敏二極管、光敏晶體管、光敏晶閘管等)屬于半導體器件。光敏二極管與普通晶體二極管不同之處在于PN結面積較大且距表面較淺，可以直接接受光的照射。在沒有光線照射時，在電路中反向偏置，反向電流很小(稱為暗電流)；當光線照射PN結時，在PN附近產生電子空穴對，并越過PN結產生光電流，光電流隨入射光線強度改變。光敏三極管

6、有兩個PN結，二者均開有接收光照的窗口，從而可以獲得電流的增益(電流放大作用類似于普通晶體管)。當受到光照時，它們都會產生內光電效應的光生伏特現象，從而產生電流。4.電致發光圖2-光敏二極管和光敏晶體管a)光敏二極管符號b)光敏二極管基本應用c)光敏晶體管符號d)光敏晶體管基本應用4.電致發光圖2-9發光二極管a)發光二極管符號b)發光二極管基本應用(五)熱電式傳感器1.熱電效應2.熱電阻傳感器3.熱敏電阻傳感器1.熱電效應圖2-10熱電效應2.熱電阻傳感器導體的電阻隨溫度變化的特性稱為熱阻效應。實驗可知，大多數電阻在溫度升高1 時電阻值將增加0.4%0.6%。熱電阻的測量精度較高，溫度特性穩

7、定，且無熱電偶的參照端誤差。3.熱敏電阻傳感器1)電阻溫度系數大，靈敏度高。2)結構簡單，體積小，易于點測量。3)電阻率高，且適合動態測量。4)阻值與溫度變化的關系是非線性的。5)穩定性較差。圖2-11熱敏電阻的特性曲線第二節空氣流量計一、葉片式空氣流量計二、卡門旋渦式空氣流量計三、熱線式空氣流量計四、熱膜式空氣流量計一、葉片式空氣流量計圖2-12葉片式空氣流量計結構a)葉片部分結構b)電位計部分結構1測量葉片2緩沖葉片3汽油泵節點4平衡配重5調整齒圈6回位彈簧7電位計部分8印制電路板一、葉片式空氣流量計圖2-13葉片式空氣流量計工作原理1電位計滑臂2電位計鍍膜電阻3葉片4旁通道二、卡門旋渦式

8、空氣流量計1.卡門旋渦原理2.光學式卡門旋渦空氣流量計3.超聲波式卡門旋渦空氣流量計圖2-14卡門旋渦產生的原理圖2-15光學式卡門旋渦空氣流量計工作原理1空氣進口2管路3光敏晶體管4板彈簧5導孔6旋渦發生器7卡門旋渦圖2-16超聲波式卡門旋渦空氣流量計1超聲波發射探頭2渦流穩定板3超聲波信號發射器4渦流發生器5通往發動機6卡門旋渦7與渦流數對應的脈沖信號8超聲波接收探頭9接ECU三、熱線式空氣流量計圖2-17熱線式空氣流量計結構和工作原理a)熱線式空氣流量計結構b)熱線式空氣流量計工作原理1防護網2取樣管3白金熱線4溫度補償電阻5控制電路板6電連接器三、熱線式空氣流量計圖2-18熱膜式空氣流

9、量計1控制電路2通往發動機3熱膜4進氣溫度傳感器5金屬網四、熱膜式空氣流量計熱膜式空氣流量計的工作原理與熱線式空氣流量計類似，都是用單臂電橋工作的。所不同的是：熱膜式不使用白金絲作為熱線，而是將熱線電阻、補償電阻及橋路電阻用厚膜工藝制作在同一陶瓷基片上構成的。這種結構可使發熱體不直接承受空氣流動所產生的作用力，增加了發熱體的強度，提高了空氣流量計的可靠性，誤差也較小。熱膜式空氣流量計輸出信號在05V間變化，其結構如圖2-18所示第三節壓力傳感器一、電容式壓力傳感器二、差動變壓器式進氣壓力傳感器三、半導體應變式進氣壓力傳感器(絕對壓力傳感器)一、電容式壓力傳感器圖2-19電容差動式進氣壓力傳感器

10、1彈性膜片2凹玻璃圓片3金屬涂層4輸出端子5空腔6過濾器7殼體一、電容式壓力傳感器圖2-20電容差動式傳感器的測量電路二、差動變壓器式進氣壓力傳感器圖2-21差動變壓器a)結構圖b)原理圖1、4二次線圈2一次線圈3鐵心二、差動變壓器式進氣壓力傳感器圖2-22差動變壓器式進氣壓力傳感器a)結構圖b)原理圖1膜盒2差動變壓器3鐵心4回位彈簧二、差動變壓器式進氣壓力傳感器圖2-23差動變壓器相敏整流電路三、半導體應變式進氣壓力傳感器(絕對壓力傳感器)圖2-24半導體應變片進氣壓力傳感器1半導體應變片2混合集成電路3真空室第四節節氣門位置傳感器一、開關式節氣門位置傳感器二、線性節氣門位置傳感器三、綜合

11、式節氣門位置傳感器一、開關式節氣門位置傳感器圖2-25開關式節氣門位置傳感器1節氣門軸2滿負荷觸點3動觸點4怠速觸點二、線性節氣門位置傳感器圖2-26線性節氣門位置傳感器電路三、綜合式節氣門位置傳感器圖2-27綜合式節氣門位置傳感器a)結構b)等效電路c)輸出特性1電阻膜2節氣門開度輸出動觸點3怠速動觸點三、綜合式節氣門位置傳感器圖2-28綜合式節氣門位置傳感器工作電路第五節氧 傳 感 器一、二氧化鈦(i2)氧傳感器二、二氧化鋯(r2)氧傳感器一、二氧化鈦(i2)氧傳感器圖2-29二氧化鈦(i)氧傳感器1二氧化鈦元件2金屬外殼3陶瓷絕緣材料一、二氧化鈦(i2)氧傳感器圖2-30二氧化鈦氧傳感器

12、的電壓轉換電路二、二氧化鋯(r2)氧傳感器圖2-31二氧化鋯(r)氧傳感器1鋯管2電極3彈簧4電極座(絕緣)5導線6排氣管7氣孔二、二氧化鋯(r2)氧傳感器圖2-32二氧化鋯氧傳感器電壓特性二、二氧化鋯(r2)氧傳感器圖2-33二氧化鋯氧傳感器與ECU的連接第六節溫度傳感器圖2-34熱敏電阻式冷卻液溫度傳感器安裝位置圖第六節溫度傳感器圖2-35熱敏電阻式冷卻液溫度傳感器結構、特性與電路a)結構b)特性曲線c)與ECU連接()d)與ECU連接()第六節溫度傳感器表2-1豐田車用冷卻液溫度和進氣體溫度傳感器的電阻第七節爆燃傳感器一、磁致伸縮式爆燃傳感器二、壓電式爆燃傳感器一、磁致伸縮式爆燃傳感器圖

13、2-36磁致伸縮式爆燃傳感器a)結構b)輸出特性1線圈2鐵心3外殼4永久磁鐵二、壓電式爆燃傳感器1.共振型壓電式爆燃傳感器2.非共振型壓電式爆燃傳感器二、壓電式爆燃傳感器圖2-37共振型壓電式爆燃傳感器結構1壓電元件2振蕩片3基座4環5連接器6接頭7密封劑8外殼9引線1.共振型壓電式爆燃傳感器爆燃傳感器由壓電元件、振蕩片、基座、外殼等組成。壓電元件緊貼在振蕩片上，振蕩片固定在基座上。振蕩片隨發動機振蕩，振蕩力作用于壓電元件并產生電信號輸出。選擇振蕩片的固有頻率與被測發動機爆燃時的振蕩頻率一致，則當爆燃發生時二者共振，壓電元件有最大諧振電壓輸出。它的輸出特性與磁致伸縮式類似。2.非共振型壓電式爆燃傳感器圖2-38非共振型壓電式爆燃傳感器結構1配重塊2壓電元件3引線第八節曲軸位置傳感器一、磁脈沖式曲軸位置傳感器二、霍爾式曲軸位置傳感器三、光電式位置傳感器一、磁脈沖式曲軸位置傳感器圖2-39磁脈沖式曲軸位置傳感器a)工作原理b)波形圖1永久磁鐵2轉子3耦合線圈4銜鐵二、霍爾式曲軸位置傳