自動駕駛汽車傳感器技術與應用Contents模塊一自動駕駛汽車概述模塊二轉速與相位傳感器技術模塊三環境感知技術模塊四導航定位系統模塊五車載網絡技術模塊六傳感器融合技術應用模塊一自動駕駛汽車概述一自動駕駛汽車技術概述二自動駕駛汽車傳感器認知拓展閱讀技能實訓思考與練習一自動駕駛汽車技術概述（一）汽車電控技術概述（二）自動駕駛汽車現狀（三）自動駕駛汽車關鍵技術電控發動機系統電控變速箱系統電控剎車（車身穩定、牽引力控制）系統電控安全氣囊系統電控巡航控制系統電控空調系統電控導航系統電控懸掛系統電控舒適系統現代轎車常見的電控系統：（一）汽車電控技術概述提高發動機的動力性：進氣阻力減少（取消了化油器）、提高了充氣效率，且電控系統可以保證進入發動機的空氣得到充分利用，從而提高發動機的動力性。提高發動機的燃油經濟性：電控系統精確控制發動機工作所需的混合氣濃度，使燃燒更完全、燃油利用更充分，從而提高發動機的燃油經濟性。改善發動機的加速性和減速性能：在發動機的加速和減速運行的過度工況下，電子控制單元的高速處理功能，使控制系統能夠迅速響應，使汽車的加速和減速反映更靈敏。（一）汽車電控技術概述汽車電控技術優勢改善發動機的啟動性能：電控系統能根據發動機溫度變化，對進氣量和供油量進行精確控制，從而保證發動機順利啟動和平穩經過暖機過程，可明顯改善發動機的低溫啟動性能和熱機運轉性能。降低排放污染：電控系統對發動機在不同使用環境下的各種運行工況優化控制，提高了燃燒質量，同時各種排放控制系統在發動機上的運用，都使發動機的排放污染降低。（一）汽車電控技術概述汽車電控技術優勢電控燃油噴射系統（EFI）。在電控燃油噴射系統中，噴油量的控制是最基本的也是最重要的控制內容，ECU是根據進氣量確定基本的噴油量，再根據其他的傳感器（如冷卻液溫度、節氣門位置傳感器等）信號對噴油量進行修正，使發動機在各種運行工況下，均能獲得最佳濃度的混合氣，從而提高發動機的動力性、經濟性和排放性。除噴油量控制外，還有噴油正時控制、斷油控制和燃油泵控制（一）汽車電控技術概述應用在發動機上的電控系統電控點火系統（ESA）：最基本的功能是點火提前角的控制。該系統根據曲軸位置、凸輪軸位置、爆震、進氣管絕對壓力、空氣流量、節氣門位置和發動機水溫傳感器的信號，判斷發動機的運行工況和運行條件，選擇最理想的點火提前角點燃混合氣，從而改善發動機的燃燒過程，以實現發動機的動力性、經濟性和降低發動機排放污染的目的。此外，電控系統還對點火線圈通電時間、爆燃進行控制。（一）汽車電控技術概述應用在發動機上的電控系統進氣控制系統：根據發動機轉速和負荷的變化，對發動機的進氣進行控制，以便提高發動機的進氣效率，從而改善發動機的動力性。（一）汽車電控技術概述應用在發動機上的電控系統增壓控制系統：對發動機進氣增壓裝置的工作進行控制。在裝有廢氣渦輪增壓裝置的汽車上ECU是根據檢測到的進氣管壓力，對增壓裝置進行控制，從而控制增壓裝置對進氣增壓的強度。（一）汽車電控技術概述應用在發動機上的電控系統怠速控制系統（ISC）：電控系統根據發動機水溫、壓縮機、變速箱檔位開關等信號，通過怠速控制閥對發動機的進氣量進行控制，使發動機隨時以最佳怠速轉速運轉。（一）汽車電控技術概述應用在發動機上的電控系統排放控制系統：根據發動機的轉速和負荷對排放控制裝置的工作進行電子控制，以降低發動機污染物的排放。其項目包括：廢氣再循（EGR）、活性碳罐電磁閥（EVAP）、氧傳感器和空燃比閉環控制、二次空氣噴射等。自我診斷與報警系統：電子控制單元設有故障自診斷系統，隨時對控制系統各部分的工作進行監測，當檢測到傳感器或執行器和相關線路出現故障時，即刻將故障內容儲存在存儲器中。如排放系統出現問題即刻點亮故障指示燈并存儲故障內容。失效保護系統：當傳感器或其線路發生故障時，控制系統自動按電腦中預先設定的參考信號值工作，以便發動機能繼續運轉。（IGF例外）（一）汽車電控技術概述應用在發動機上的電控系統應急備用系統：應急備用系統的功能由ECU內的備用IC（集成電路）來完成，當ECU內的微處理器或少數重要的傳感器（CPU、I/O接口、存儲器、進氣壓力傳感器）出現故障車輛無法行使時，該系統將燃油噴射和點火正時控制在設定的水平上，作為一種備用功能使汽車能維持基本行使，以便將汽車開到最近的維修站。（一）汽車電控技術概述應用在發動機上的電控系統輸入元件ECU執行元件（一）汽車電控技術概述發動機電控系統的基本組成（一）汽車電控技術概述汽車電控新技術---智能汽車控制系統自動駕駛的流程感知定位規劃決策控制環境環境（三）自動駕駛汽車關鍵技術

雖然目前的環境感知技術目前已大體完善，但是要實現最高級的無人駕駛，還有很多地方需要改進。比如在惡劣的天氣條件下、在不斷變化和不利的光照條件下，各種元件不可避免地會受到影響。1.感知是整個系統運行的第一步（三）自動駕駛汽車關鍵技術2.地圖是最重要的先驗信息之一

人們需要大規模地對地圖信息進行預先采樣和更新，以使車輛能夠適應新情況。一種解決方法是建立云端的地圖共享系統，它與離線的地圖共享并且是動態更新的，但是這對系統的通信能力也提出了更高的要求；也有學者提出“即時定位與地圖構建”（SLAM）技術，它并不嚴重依賴于先驗信息，允許自動駕駛系統持續觀察環境并適應新情況，但是這項技術需要更多的計算密集型算法，并且根據所使用的傳感器和周圍環境可能會受到更多不確定性的影響。（三）自動駕駛汽車關鍵技術3.人工智能算法是自動駕駛的核心

借助于目前機器學習和深度學習的研究，人工智能已經能實現越來越多的自動控制，高級別的自動駕駛還需要把智能算法與傳統的車輛動力學控制結合起來，對智能算法的穩定性和準確性有著極高要求；

智能算法的道德性和合法性也是人們需要考慮的，“在無可避免的情況下，要撞向一個人的一側還是撞向一群人的一側？”類似這樣的問題發生了以后處理困難，就需要在技術層面上讓它不會發生。（三）自動駕駛汽車關鍵技術4.車聯網通信需借助新型信息通信技術車聯網的關鍵技術包括4G/5G車載蜂窩通信技術、LTE-V2X和802.11p直連無線通信技術等的應用與自動駕駛技術的發展緊密相關，但是這些技術目前只是初步成熟，還需要集中研究力量重點突破。而且車聯網信息的安全保護也是一個亟待關注的問題，車聯網的過程會產生一定的操縱數據、位置信息等，涉及到個人隱私權益的保護，此外，還需要考慮到應用領域的經濟效益問題等。（三）自動駕駛汽車關鍵技術自動駕駛存在的問題和解決情況項目或競賽出現的問題問題的解決情況PROMETHEUS（1987–1995）NoHandsAcrossAmerica（1995），MunichtoOdenseUBMTest（1995），ARGO（1998）自主車道保持自適應巡航自動緊急呼叫基于視覺的物體檢測/追蹤復雜光照條件下的感知改善障礙和道路標志檢測復雜的城市交通惡劣天氣下的環境感知大部分已解決大部分已解決大部分已解決大部分已解決部分解決部分解決大部分未解決大部分未解決（三）自動駕駛汽車關鍵技術DARPAGrandChallenge（2004），SecondDARPAGrandChallenge（2006）越野無人駕駛大部分已解決避障機制交通燈和標志檢測真實交通環境測試障礙檢測（行人和自行車）高速自動駕駛復雜城市交通（交叉路口、密集環境）臨時自動駕駛系統利用V2V提高數據冗余度部分解決大部分已解決部分解決部分解決部分解決大部分未解決部分解決部分解決DARPAUrbanChallenge（2007）HighlyAutomatedVehiclesforIntelligentTransportation（HAVEit）（2008-2011）軟件安全架構；硬件感知失敗大部分未解決（三）自動駕駛汽車關鍵技術SafeRoadTrainsfortheEnvironment（SARTRE）（2009–2012）車輛排隊及相關的環境安全部分解決真實環境下的車輛排隊沒有先驗信息的車輛排隊沒有先驗信息的自動駕駛高速自動駕駛自動駕駛的節能技術標準的高級駕駛輔助系統信息融合以增加感知準確性大部分已解決大部分已解決大部分未解決大部分未解決部分解決部分解決部分解決VisLabIntercontinentalAutonomousChallenge（VIAC）（2010）eFuture（2013）GrandCooperativeDrivingChallenge（2011）高速自動駕駛大部分未解決GrandCooperativeDrivingChallenge（2011）（三）自動駕駛汽車關鍵技術自動駕駛汽車是一個大類，包含從無自動化到完全自動化的6個自動駕駛等級的自動駕駛汽車，其中完全自動化的自動駕駛汽車就是我們常說的“無人駕駛汽車”。（四）自動駕駛、無人駕駛、智能網聯汽車的區別與聯系自動駕駛汽車人駕駛是自動駕駛發展的終極目標，也是自動駕駛的最高等級。也就是說將開車這活兒完全交給機器，不再需要人來操心，也叫自主駕駛。（四）自動駕駛、無人駕駛、智能網聯汽車的區別與聯系無人駕駛汽車智能網聯汽車是指搭載了車聯網技術的車輛，通過連接互聯網將車路人、家和生活相關聯，為生活提供能多多便利和享受。智能網聯包含了上網、聽音樂、地圖導航、車管家、手機遠程控制等功能，甚至還可以打游戲，這些功能讓汽車能更多的參與生活。（四）自動駕駛、無人駕駛、智能網聯汽車的區別與聯系智能網聯汽車無人駕駛汽車屬于自動駕駛汽車，是自動駕駛汽車發展的終極目標，而智能網聯汽車又和自動駕駛汽車關系緊密，雖然不是所有的智能網聯汽車都會發展成為自動駕駛汽車，但自動駕駛汽車一定要有智能網聯功能，需要有智能和互聯技術，將傳感器收集反饋的路況信息進行大數據分析，結合高精地圖給出最佳行駛路線規劃，通過智能輔助駕駛功能實現自動駕駛。（四）自動駕駛、無人駕駛、智能網聯汽車的區別與聯系自動駕駛、無人駕駛、智能網聯汽車的區別與聯系二自動駕駛汽車傳感器認知（一）自動駕駛汽車傳感器類型（二）自動駕駛汽車傳感器性能距離傳感器視覺傳感器定位傳感器汽車狀態傳感器智能汽車傳感器轉速傳感器溫度傳感器壓力傳感器氣體傳感器其他傳感器…衛星定位傳感器慣性導航傳感器攝像頭超聲波傳感器毫米波傳感器激光雷達傳感器環境感知傳感器，主要用于采集汽車行駛環境的外部數據汽車狀態測控傳感器采集汽車運行自身數據，二者各分其職并且協同工作（一）自動駕駛汽車傳感器類型不同場景，智能網聯汽車所使用的環境感知傳感器沒有一種傳感器能夠單獨完成復雜的環境感知任務（一）自動駕駛汽車傳感器類型環境感知傳感器性能對比（二）自動駕駛汽車傳感器性能拓展閱讀拓展閱讀近年來，隨著電子技術、計算機技術和信息技術的應用，汽車電子控制技術得到了迅猛的發展，尤其在控制精度、控制范圍、智能化和網絡化等多方面有了較大突破。汽車電子控制技術已成為衡量現代汽車發展水平的重要標志，自動駕駛汽車正在向智能化、共享化、網聯化、電動化的新四化方向發展。自動駕駛汽車是汽車產業與人工智能、高性能計算、大數據、物聯網等新一代信息技術以及交通出行、城市管理等多領域深度融合的產物，對降低交通擁堵、事故率，幫助城市構建安全、高效的未來出行結構，以及對汽車產業變革、城市交通規劃具有深遠的影響。全球多數國家已將自動駕駛汽車發展納入國家頂層規劃，爭搶未來汽車產業發展的戰略制高點，強化國家競爭實力，以求在汽車產業轉型升級之際搶占先機。美國、德國、瑞典、日本等許多國家相繼發布自動駕駛汽車相關的法規政策，各大車企也開始將目光投向自動駕駛市場，隨著5G技術的應用與推廣，也在推動著自動駕駛技術的進步。技能實訓（一）環境感知傳感器認知（二）評價與反饋1.準備工作(一)環境感知傳感器認知１)任務要求(１)掌握環境感知傳感器分類(２)闡述不同類型環境感知傳感器的區別與聯系２)組織方式(１)在教師的引導下分組，以小組為單位學習相關知識?每組人數不少于３人分別負責主操作、輔助記錄、安全監督(２)依據操作規范實車認知線控系統?小組內互相講述環境感知傳感器的類型、功能與組成３)實施準備(１)安全要求及注意事項學員進入實訓區務必穿戴勞動防護用品，嚴格遵守實訓區５Ｓ作業規程嚴禁非專業人員或無實訓教師在場的情況下私自對汽車高壓電部件進行移除或安裝(２)場地設施滿足理論及實踐教學的工學一體化教學教室和實訓場地(３)工具設備或耗材2.實施步驟(一)環境感知傳感器認知１)補充自動駕駛的流程２)填寫表中傳感器的類型組織方式３)填寫表中ＡＤＡＳ各階段特征(二)評價與反饋１.自我評價與反饋(１００分)(１)是否遵守課堂紀律、是否認真聽講占２０％，成績為：(２)團隊合作意識、尊重團隊成員(包括老師和其他同學)占３０％，成績為：(３)學習任務(工作任務)完成情況?占４０％成績為：(４)５Ｓ現場管理及環保意識、成本控制意識占１０％，成績為：自我評價與反饋的成績為:

1.自我評價與反饋(二)評價與反饋２.小組評價與反饋(１００分)(１)是否遵守課堂紀律、是否認真聽講占２０％，成績為：(２)團隊合作意識、尊重團隊成員(包括老師和其他同學)占３０％，成績為：(３)學習任務(工作任務)完成情況占４０％，成績為：(４)５Ｓ現場管理及環保意識、成本控制意識占１０％?成績為：小組評價與反饋的成績為:2.小組評價與反饋(二)評價與反饋３.教師評價與反饋(１００分)(１)是否遵守課堂紀律、是否認真聽講占２０％,成績為：(２)團隊合作意識、尊重團隊成員(包括老師和其他同學)占３０％,成績為：(３)學習任務(工作任務)完成情況占４０％,成績為:(４)５Ｓ現場管理及環保意識、成本控制意識占１０％,成績為：教師評價與反饋的成績為:3.教師評價與反饋(二)評價與反饋４.綜合評價綜合成績＝自我評價反饋成績×３０％＋小組評價與反饋成績×４０％＋教師評價及反饋成績×３０％綜上，綜合評價的最終成績為：4.綜合評價思考與練習思考與練習一、判斷題１.電控點火系統最基本的功能是點火提前角的控制。(

√

)２.進氣控制系統根據發動機轉速和負荷的變化，對發動機的進氣進行控制?以便提高發動機的進氣效率從而改善發動機的動力性。(

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)３.在裝有廢氣渦輪增壓裝置的汽車上ＥＣＵ是根據檢測到的進氣管壓力?對增壓裝置進行控制?從而控制增壓裝置對進氣的增壓強度。(

√

)４.通過各種傳感器采集周圍環境基本信息，是自動駕駛的基礎。(

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)５.國內發布的Ｌ２級自動駕駛車基本已實現自動制動(ＡＥＢ)、自適應巡航(ＡＣＣ)、智能領航(ＩＣＣ)、自動泊車輔助(ＡＰＡ)、車道保持/偏離輔助控制等功能。(

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)

二、選擇題1.在電控燃油噴射系統中，噴油量的控制是最基本的也是最重要的控制內容，ＥＣＵ是根據(

A

)確定基本的噴油量，再根據其他的傳感器信號對噴油量進行修正。Ａ.進氣量Ｂ.燃油量Ｃ.冷卻液溫度Ｄ.節氣門位置２.自動駕駛汽車是一個大類，包括從無自動化到完全自動化的(

B

)個自動駕駛等級。Ａ.５Ｂ.６Ｃ.７Ｄ.８自動駕駛汽車傳感器技術與應用Contents模塊一自動駕駛汽車概述模塊二轉速與相位傳感器技術模塊三環境感知技術模塊四導航定位系統模塊五車載網絡技術模塊六傳感器融合技術應用模塊二轉速與相位傳感器技術一車輪轉速與相位傳感器二加速與相位傳感器三光電式轉速與相位傳感器拓展閱讀技能實訓思考與練習一車輪轉速與相位傳感器（一）電磁式轉速與相位傳感器（二）霍爾式轉速與相位傳感器磁電式轉速傳感器是利用磁電感應來測量物體轉速的，屬于非接觸式轉速測量儀表。磁電式轉速傳感器可用于表面有縫隙的物體轉速測量，有很好的抗干擾性能。?磁電式轉速傳感器的感應電勢產生的電壓大小，和被測對象轉速有關，被測物體的轉速越快輸出的電壓也就越大，也就是說輸出電壓和轉速成正比。但是在被測物體的轉速超過磁電式轉速傳感器的測量范圍時，磁路損耗會過大，使得輸出電勢飽甚至是銳減。（一）電磁式轉速與相位傳感器電磁式轉速與相位傳感器結構電磁式轉速與相位傳感器結構電磁式車速傳感器安裝位置（一）電磁式轉速與相位傳感器電磁式轉速與相位傳感器結構在傳感器右側的信號輪有58個凸齒、57個小缺齒和1個大缺齒。大缺齒所占弧度等于2個凸齒與3個缺齒弧度之和。車輪每轉動一圈，信號輪就能夠在傳感器的線圈上產生58個信號電壓。根據單位時間內波形可以計算出車輪的轉速（一）電磁式轉速與相位傳感器電磁式轉速與相位傳感器工作原理黑色長方塊為線圈電磁式轉速與相位傳感器結構1號針腳搭鐵（屏蔽線）2號針腳“+”信號線3號針腳“-”信號線（一）電磁式轉速與相位傳感器電磁式轉速與相位傳感器的檢修電磁式轉速與相位傳感器故障主要有感應線圈短路、斷路、轉子和磁頭之間間隙不當，磁場強度不足，造成信號減弱或者無信號。用萬用表檢測1、1、檢測針腳1與2、3之間阻值應該無限大，阻值無限大說明正常，如果導通則說明該傳感器短路。2、檢測針腳2與針腳3阻值應該等于規定的線圈值，如果不相等而且阻止很小，說明線圈已經短路。如果阻止無限大則說明內部線圈已經斷路。（一）電磁式轉速與相位傳感器電磁式轉速與相位傳感器的檢修如果檢測出波形異常，應該更換傳感器體和觸輪2、波形分析1、圖a所示故障波形為齒槽中填有異物造成的；2、圖b所示故障波形是傳感器觸發輪安裝不當造成的。（一）電磁式轉速與相位傳感器電磁式轉速與相位傳感器的檢修電磁式轉速與相位傳感器不需要工作電源就能自主工作，結構簡單，成本低，但存在以下缺點:(1)低速特性不好。輸出信號電壓的幅值隨轉速變化而變化，如果轉速過低，其輸出信號電壓也過低，電控單元無法檢測。(2)響應頻率有限制，工作帶寬在10~1000Hz之間，如果轉速過高和過低就不能檢測。(3)抗電磁波干擾能力差。雖然電磁式轉速傳感器研發了磁阻式轉速傳感器可以檢測極低的轉速，但是總體性能仍然有局限性，所以霍爾式轉速傳感器正在逐步替代電磁式轉速傳感器（一）電磁式轉速與相位傳感器電磁式轉速與相位傳感器的缺點霍爾式轉速傳感器屬于霍爾式傳感器，是利用霍爾效應的原理制成的，利用霍爾效應使位移帶動霍爾元件在磁場中運動產生霍爾電勢，即把位移信號轉換成電勢變化信號的傳感器。（二）霍爾式轉速與相位傳感器霍爾式轉速與相位傳感器結構霍爾式轉速與相位傳感器結構霍爾式車速傳感器安裝位置（二）霍爾式轉速與相位傳感器霍爾式轉速與相位傳感器結構霍爾效應在長方形的導體上通以電流，沿電流方向施加磁場，就會在與電流和磁場兩者垂直的方向上產生電勢能，這種現象稱為霍爾效應，所產生的電勢差稱為霍爾電壓。B磁場I電流U電壓（二）霍爾式轉速與相位傳感器霍爾式轉速與相位傳感器工作原理霍爾車速傳感器采用一體式霍爾傳感器，封裝了霍爾元件、永久磁鐵和集成芯片。ABSECU向霍爾式車速傳感器提供12V的工作電壓。每個半軸各安裝了一個48齒的齒圈作為信號輪。半軸沒轉一圈能在傳感器上產生48個幅值基本恒定占空比為50%的方波。低電壓為0.5V，高電壓為1V。頻率隨車速增大而增大。（二）霍爾式轉速與相位傳感器霍爾式轉速與相位傳感器工作原理霍爾式輪速傳感器單件檢測：1、測量轉速傳感器連線對地電阻應該無限大2、測量傳感器與ECU之間的連線電阻應該小于0.5歐姆在路檢測：1、將跳線盒連接到線束插接器上2、測量ABS、ECU對傳感器的供電電壓為12V3、用手轉動車輪應該有方波電壓輸出，頻率隨轉速增大而增大。（二）霍爾式轉速與相位傳感器霍爾式轉速與相位傳感器的檢測二加速度與相位傳感器（一）壓電式加速度傳感器（二）電容式加速度傳感器（三）壓阻式加速度傳感器的檢測常用的壓電式加速度計的結構形式如圖所示，是由預壓彈簧，質量塊，基座，壓電元件和外殼組成。圖中為環形剪切型，結構簡單，能做成極小型、高共振頻率的加速度計，環形質量塊粘到裝在中心支柱上的環形壓電元件上。由于粘結劑會隨溫度增高而變軟，因此最高工作溫度受到限制。（一）壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器的結構壓電加速度傳感器，采用剪切和中心壓縮結構形式。其原理利用壓電晶體的電荷輸出與所受的力成正比，而所受的力在敏感質量一定的情況下與加速度值成正比。當被測振動頻率遠低于加速度計的固有頻率時，壓電晶體受力后產生的電荷量與所感受到的加速度值成正比。經過簡化后的方程為：Q＝dij﹒F=dij﹒M﹒a

Q――壓電晶體輸出的電荷dij――壓電晶體的二階壓電張量。M――傳感器的敏感質量。a――所受的振動加速度值。（一）壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器的工作原理（二）電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器的結構電容式加速度傳感器是基于電容原理的極距變化型的電容傳感器。其中一個電極是固定的，另一變化電極是彈性膜片。以通過彈簧片支承的質量塊作為差動電容器的活動極板。電容式加速度傳感器的特點是頻率響應范圍寬，測量范圍大231B面A面546Cx1Cx21、5—固定極板2—殼體3—簧片4—質量塊6—絕緣體精度較高，頻率響應范圍寬，量程大，可以測很高的加速度（二）電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器的工作原理（二）電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器的工作原理彈性膜片在外力(氣壓、液壓等)作用下發生位移，使電容量發生變化，這種傳感器可以測量氣流(或液流)的振動速度(或加速度)還可以進一步測出壓力。電容式加速度傳感器精度較高，頻率響應范圍寬，量程大，可以測很高的加速度，以通過彈簧片支承的質量塊作為差動電容器的活動極板，電容式加速度傳感器式加速度傳感器的特點是頻率響應范圍寬，測量范圍大。壓阻式減速度傳感器也稱為慣性壓阻式減速度傳感器、應變計式減速度傳感器，由慣性壓阻元件組成的電橋、恒壓電路、抗干擾及溫度補償電路等組成。緊急制動時，傳感器上的質量塊隨減速度的大小產生相應的慣性力，施加在壓阻元件上，從而改變電橋的電阻，打破了電橋電路的平衡，使傳感器輸出的電壓信號發生變化，即輸出一個隨減速度變化的電壓差。（三）壓阻式加速度傳感器壓阻式加速度傳感器的結構現以三菱汽車V31、V33車型使用的應變計的半導體型減速度傳感器為例，介紹其結構和檢測方法。三菱汽車的減速度傳感器由塑料殼、配重塊及包含放大電路、降噪電路和其他元件的復合集成電路組成。殼內裝有硅油，以確保最佳動態性能。如圖8-65所示。（1）結構（三）壓阻式加速度傳感器壓阻式加速度傳感器的結構圖8-66壓阻式減速度傳感器內部電路圖圖8-67壓阻式減速度傳感器輸出特性圖配重塊懸掛在硅板上一端，硅板上貼有應變片。當車輛加速或減速時，慣性力作用在配重塊上，配重塊的運動使硅板上的應變片向其中一方拉長或壓縮，引起應變片電阻發生變化，通過橋式電路，將電阻的變化轉化為電壓的變化，代表縱向的加速度或減速度的大小。其內部電路如圖8-66所示，輸出特性如圖8-67所示。（三）壓阻式加速度傳感器壓阻式加速度傳感器的工作原理三菱V31、V33車用G傳感器的電路連接圖如圖所示。（三）壓阻式加速度傳感器壓阻式加速度傳感器的檢測1）供電電壓的檢查關閉點火開關，斷開G傳感器與ABSECU的插頭，打開點火開關，用電壓測量G傳感器線束側1腳與蓄電池負極間的電壓，應為蓄電池電壓。2）搭鐵檢查關閉點火開關，斷開G傳感器與ABSECU的插頭，打開點火開關，用電阻擋測量G傳感器線束側3腳與蓄電池負極間的電阻，應小于1.5Ω。3）輸出信號檢查關閉點火開關，斷開G傳感器插接器，連接專用工具MB991348（即專用三通插頭）測試線束組，在斷開的插接器端子間測量。使點火開關轉到“ON”的位置，讀取在端子2和端子3之間的電壓，標準值為2.4～2.6V。（三）壓阻式加速度傳感器壓阻式加速度傳感器的檢測在連接專用工具MB991348情況下，轉動使箭頭面朝下，讀取在端子2和端子3之間的輸出電壓，標準值為3.4～3.6V。如果電壓值偏離標準值，確認電源供給線和接地線有無問題，然后更換G傳感器。（三）壓阻式加速度傳感器壓阻式加速度傳感器的檢測4）解碼器檢測使用三菱專用解碼器MUT-Ⅱ，進入ABS系統，讀出數據流。（三）壓阻式加速度傳感器壓阻式加速度傳感器的檢測項目號檢查項目檢查要求正常值32G傳感器輸出電壓當車輛于靜止狀態（水平）2.4～2.6V當車輛于行駛狀態顯示值以2.5V為均值波動MUT-Ⅱ有關G傳感器數據流如果G傳感器有故障，查找故障代碼時會出現代碼32—G傳感器故障。如果G傳感器有故障，查找故障代碼時會出現代碼32—G傳感器故障。（三）壓阻式加速度傳感器壓阻式加速度傳感器的檢測三光電式轉速與相位傳感器（一）光電式轉速與相位傳感器（二）光電式發動機轉速與相位傳感器（三）光電式轉角傳感器光電式傳感器的基礎是光電轉換元件的光電效應將光信號轉換成電信號輸出它能測量光照強度，還能利用光線的透射、遮擋反射、干涉，進行尺寸、位移、速度、溫度等多種物理量的檢測光電傳感器不與被測對象直接接觸，精度高、反應快、可測參數多，但是價格較貴并且對測量的環境條件要求較高。（一）光電式轉速與相位傳感器光電式轉速與相位傳感器的結構和工作原理當光子能量等于或大于逸出功時才能產生外光電效應每一種物體都有一個對應于光電效應的光頻閾值，稱為紅限頻率對于紅限頻率以上的入射光，外生光電流與光強成正比。光電效應是光照射到某些物質上，使該物質的導電特性發生變化的一種物理現象，可分為外光電效應和內光電效應二類外光電效應，是在光線作用下物體內的電子電子逸出物體表面向外發射的現象，又稱光電導效應光子是以量子化“粒子”的形式對可見光波段內電磁波的描述，每個光子具有能量:Ek=hv

（一）光電式轉速與相位傳感器光電效應內光電效應，是在光線作用下物體的導電性能發生變化或產生光生電動勢的效應，又稱為光生伏特效應。（一）光電式轉速與相位傳感器光電效應光敏電阻的結構光敏電阻是采用硫化隔制成的半導體材料，利用光電導效應工作的光電元件在黑暗環境中，光敏電阻的阻值很大當受到光照時，只要光子能量大于半導體材料禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導帶，并在價帶中產生一個帶正電荷的空穴，使其電阻率變小，通常在幾千歐姆（一）光電式轉速與相位傳感器光電效應光敏管包括光敏二極管和光敏晶體管光敏二極管裝在透明玻璃外殼中，PN結裝在管的頂部，可以直接受到光照射光敏二極管在電路中一般是處于反向工作狀態在沒有光照射時，反向電阻很大，反向電流很小當光照射在PN結上，光子使PN結附近產生光生電子和光生空穴對，它們在PN結處的內電場作用下作定向運動，形成光電流光敏二極管在不受光照時處于截止狀態，受光照射時處于導通狀態（一）光電式轉速與相位傳感器光電效應光敏管包括光敏二極管和光敏晶體管光敏晶體管實質上是一種相當于在基極和集電極之間接有光敏二極管的普通晶體管。引出電極通常只有兩個，也有三個的為適應光電轉換的要求，基區面積較大，發射區面積較小，入射光主要被基區吸收（一）光電式轉速與相位傳感器光電效應信號發生器由發光二極管、光敏管和電子電路組成發光二極管對正光敏管，信號盤在發光管和光敏管之間信號盤運轉，信號盤上有孔產生透光和遮光的交替變化，使信號發生器輸出表征轉速和相位的脈沖信號（一）光電式轉速與相位傳感器光電效應【1.對射式】這種檢測模式是最早使用的一種光電檢測模式，在這種檢測模式中，接收器和發射器是相互對射安裝的，關鍵是發射器要對準接收器，一旦有被測物經過發射機和接收器之間，即擋住了檢測光束時，傳感器會輸出這一變化，則表示檢測到了被檢測物。光電傳感器有很多種檢測模式——聚焦式、直反式、對射式、定區域式、可調區域式、反射板式、寬光束式、偏振反射板式。有的時候我們會將定區域式、可調區域式、聚焦式、直反式、寬光束式歸為光電接近檢測模式，這一模式通常比較容易與電容式混淆，需要注意。下面我們將詳細介紹這些檢測模式中比較常見的集中模式。（一）光電式轉速與相位傳感器光電式轉速與相位傳感器的檢測【2.反射板式】在這種檢測模式中，一個傳感器會兼具接收器和發射器的功能。發射器發出的光束在接觸到反射板的瞬間又反射到接收器上，在此過程中，如果有被檢測物阻擋了光束，傳感器即會記錄這一變化，表明檢測到了被檢測物。（一）光電式轉速與相位傳感器光電式轉速與相位傳感器的檢測【3.聚焦式】這是一種可以檢測小物體的光電檢測模式。給聚焦式傳感器的發射器加裝一個鏡頭，使發射光聚焦在鏡頭前面的某一點，同時接收器鏡頭的焦點也在這一點。這樣就在固定距離處形成了一個小的檢測區域。聚焦式傳感器對反射光的利用率很高，它能可靠檢測一般直反式或寬光束直反式傳感器所不能檢測到的小物體和反光率非常低的物體。但是聚焦式傳感器的局限性在于它會要求傳感器與被測物的距離非常近。【4.定區域式】該檢測模式有非常明確的檢測范圍，這一特性使得它可以忽略檢測范圍之外的其他物體而且它不會受到被檢測物表面的反光率的影響。（一）光電式轉速與相位傳感器光電式轉速與相位傳感器的檢測由信號發生器和帶縫隙、光孔的信號盤組成信號盤由凸輪軸驅動，外圍均布有360條縫隙產生1度信號信號盤內緣有隔60度分布有6個光孔，產生120度曲軸轉角信號，其中有一個較寬的光孔是產生第一缸上止點對應的120度信號縫隙一一對應六缸機日產公司的光電式發動機轉速傳感器（二）光電式發動機轉速與相位傳感器光電式發動機轉速與相位傳感器的結構當發光管的光束照射到光敏管上時，感光產生電壓當發光管的光束被遮擋時，光敏管產生的電壓為零將光敏二極管產生的脈沖電壓輸入電子電路經放大整形后向ECU輸入曲軸轉角的1度信號和120度信號由于信號發生器安裝位置的關系，120度信號在活塞上止點前70度輸出發動機曲軸轉兩圈，凸輪軸轉一圈，1度信號發生器輸出360個脈沖，每個脈沖周期高電位對應1度，低電位也對應1度，表征曲軸轉角720度120度信號發生器在各缸壓縮行程上止點前70度產生一個脈沖，6個缸共產生6個脈沖信號（二）光電式發動機轉速與相位傳感器光電式發動機轉速與相位傳感器的工作原理光電式轉角傳感器安裝在轉向軸管上，用于檢測轉向盤的中間位置、轉動方向、轉動角度和轉動速度。（三）光電式轉角傳感器光電式轉角傳感器的結構轉向軸中間，裝有帶窄縫的圓盤傳感器的遮光器以2個為一組圓盤上等距離均勻排列著窄縫窄縫圓盤隨轉向軸轉動時，2個遮光器的輸出端即可進行ON、OFF變換（三）光電式轉角傳感器光電式轉角傳感器的結構在設計時使兩個光電耦合元件(晶體管Tr1和Tr2)之間導通與截止，相位差90°檢測轉向速度：根據晶體管的導通、截止速度檢測轉向方向：根據先導通的脈沖信號(波形下降)直線行駛-信號A處于OFF狀態(高電位)的中間位置左轉-信號A由OFF狀態變為ON狀態(低電位)時，信號B為ON狀態右轉-信號A由OFF狀態變為ON狀態(低電位)時，信號B為OFF狀（三）光電式轉角傳感器光電式轉角傳感器的工作原理安裝在轉向柱開著和轉向盤之間的轉向柱上滑環式復位環(安全氣囊用)和G85構成一個整體，并裝在傳感器的下方G85將轉向盤轉動的角度數據傳遞給ABS/EDS/ESP/ASR等系統共用G85可測得±720°的轉角范圍，即轉向盤轉4圈如果更換了轉角傳感器G85轉向器總成含轉向輔助控制單元J500轉向柱開關總成含控制單元J527，或做過一次車輪定位的調整，或出現故障碼“00778”或“02546”，都必須進行轉角傳感器G85的標定G5和轉向柱電控單元G85（三）光電式轉角傳感器光電式轉角傳感器的檢測（以邁騰B8LG85為例）轉向柱電控單元G85使前輪保持直線行駛狀態，通過VAS505X輸入地址碼44將方向盤向左轉動4°~5°，然后回正將方向盤向右轉動4°~5°，然后回正雙手離開方向盤通過VAS5051輸入功能碼11，輸入編碼31857按下返回鍵，輸入04-60，按下激活鍵，退出VAS505X。關閉點火開關，6秒鐘后即可在轉向零位設定時，發動機不能運轉在方向盤左右轉動后再回正時，雙手必須離開方向盤，使方向盤靜止不動，以便讓控制單元J500對零位進行確認大眾B8L汽車轉向角傳感器G85(1)零位置的標定程序（三）光電式轉角傳感器光電式轉角傳感器的檢測（以邁騰B8LG85為例）轉向柱電控單元G85大眾B8L汽車轉向角傳感器G85使前輪處于直線行駛狀態，啟動發動機，在怠速下運轉將方向盤向左轉動10°左右，停頓1~2秒將方向盤向左打到底，停頓1~2秒向右打到底，停頓1~2秒將方向盤再回正關閉點火開關，6秒鐘后生效。在做完零位標定和極限位置標定后，必須用VAS505X進入44-02查詢轉向電控系統故障存儲器無故障時，標定工作才結束。(2)極限位置的標定程序（三）光電式轉角傳感器光電式轉角傳感器的檢測（以邁騰B8LG85為例）拓展閱讀拓展閱讀位置和轉速傳感器主要用于檢測曲軸轉角、發動機轉速、節氣門開度、車輛速度等。一般采用霍爾式和磁阻式傳感器。車速傳感器種類繁多，有敏感車輪旋轉的、也有敏感動力傳動軸轉動的?還有敏感差速從動軸轉動的。當車輛速度高于１００ｋｍ/ｈ時，一般測量方法誤差較大，為此而開發了非接觸式光電速度傳感器。未來，汽車用傳感器技術總的發展趨勢是多功能化、集成化、智能化、多功能化是指一個傳感器能檢測２個或者２個以上的特性參數。光纖傳感器現已開發出溫度、壓力、位置、轉速、液位、流量、振動、陀螺等上百種類型。由于光纖傳感器具有靈敏度高、體積小、質量輕、可彎曲、絕緣性好、無電磁干擾、寬頻帶、低損耗等特點，今后將會廣泛應用到汽車上。為提高汽車安全性和舒適性，生物體測量等方面的傳感器也在研究中。技能實訓（一）車輪轉速相位傳感器的檢測（二）加速度與相位傳感器檢測（三）光電式轉速與相位傳感器檢修（四）評價與反饋1.準備工作(一)車輪轉速相位傳感器的檢測１)任務要求(１)掌握車輪轉速相位傳感器的工作原理。(２)對車輪轉速相位傳感器進行檢測。２)組織方式(１)在教師的引導下分組，以小組為單位學習相關知識?每組人數不少于３人分別負責主操作、輔助記錄、安全監督。(２)依據操作規范實車認知傳感器，小組內互相講述車輪轉速傳感器的工作原理。(３)依據規范對傳感器進行檢測。３)實施準備(１)安全要求及注意事項學員進入實訓區務必穿戴勞動防護用品?嚴格遵守實訓區５Ｓ作業規程。嚴禁非專業人員或無實訓教師在場的情況下私自對測量部件進行移除或安裝。(２)場地設施滿足理論及實踐教學的工學一體化教學教室和實訓場地。(３)工具設備或耗材１)電磁式轉速與相位傳感器的檢測。（1）安裝電磁式傳感器。將電動機電源接到２~２４Ｖ直流電源輸出(注意正負極不要接反?以防燒壞電動機)。電磁式傳感器的兩根輸出線接到頻率/轉速表。（2）測量端子之間的電阻，用磁鐵或鐵棒劃過傳感器，測量信號電壓。2)霍爾式轉速與相位傳感器的檢測

（1）將霍爾式傳感器按圖接線，引線接到霍爾式傳感器項目插座上。（2）將霍爾式傳感器安裝于工作平臺上，使霍爾元件對正轉盤上的磁鋼，將５Ｖ電源接到三源板上霍爾元件輸出的電源端?霍爾元件輸出接到頻率/轉速表，２~２４Ｖ電源接到電動機的電源輸入端，調節２~２４Ｖ電源輸出，觀察電動機轉速的變化。2.實施步驟(一)車輪轉速相位傳感器的檢測1.準備工作(二)加速度與相位傳感器檢測１)任務要求(１)掌握加速度與相位傳感器的工作原理。(２)對加速度與相位傳感器進行檢測。２)組織方式(１)在教師的引導下分組，以小組為單位學習相關知識；每組人數不少于３人分別負責主操作、輔助記錄、安全監督。(２)依據操作規范實車認知傳感器，小組內互相講述加速度與相位轉速傳感器的工作原理。(３)依據規范對傳感器進行檢測。３)實施準備(１)安全要求