第二章 传感器精选文档.ppt

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1、第二章第二章 传感器感器本讲稿第一页，共七十三页 一、传感器特性一、传感器特性 1.灵敏度灵敏度 概念：灵敏度是指温态时传感器输出量概念：灵敏度是指温态时传感器输出量y与输入量与输入量x之比，或之比，或者是传感器输出量者是传感器输出量y的增量与输入量的增量与输入量x的增量之比。的增量之比。K=dy/dx 2.分辨率分辨率 概念：传感器在规定的测量范围内能够检测出的被测量的最小概念：传感器在规定的测量范围内能够检测出的被测量的最小变化量。变化量。第一节第一节第一节第一节 传感器概述传感器概述传感器概述传感器概述本讲稿第二页，共七十三页 3.测量范围和量程测量范围和量程 在允许的误差范围内，被测量

2、的下限到上限之间的范围称为在允许的误差范围内，被测量的下限到上限之间的范围称为 测量范测量范围。围。上限值与下限值之差称为量程。上限值与下限值之差称为量程。4.线性度（非线性误差）线性度（非线性误差）在规定的条件下，传感器校准曲线与拟和直线间的最大偏差与满量在规定的条件下，传感器校准曲线与拟和直线间的最大偏差与满量程输出值的百分比，称为线性度或非线性度误差。程输出值的百分比，称为线性度或非线性度误差。5.迟滞迟滞 指在相同的条件下，传感器的正行程特性与反行程特性的不一致指在相同的条件下，传感器的正行程特性与反行程特性的不一致程度。程度。本讲稿第三页，共七十三页 6.重复性重复性 指在同一工作条

3、件下，输入量按同一方向在全测量范围内连续变化多次所指在同一工作条件下，输入量按同一方向在全测量范围内连续变化多次所得特性曲线的不一致性。得特性曲线的不一致性。7.零漂和温漂零漂和温漂 零漂零漂是指在无输入或输入为某一定值时，每隔一段时间，其输入值是指在无输入或输入为某一定值时，每隔一段时间，其输入值偏离原示值的最大偏差与满量程的百分比。偏离原示值的最大偏差与满量程的百分比。温漂温漂是指温度每升高是指温度每升高1，传感器输出值的最大偏差与满量程的百分，传感器输出值的最大偏差与满量程的百分比比。本讲稿第四页，共七十三页二二、常用传感器工作原理常用传感器工作原理 磁电式传感器磁电式传感器 1.磁电效

4、应磁电效应 根据法拉第电磁感应定律，根据法拉第电磁感应定律，N匝线圈在磁场中运动，切割磁力线匝线圈在磁场中运动，切割磁力线(或线或线圈所在磁场的磁通变化圈所在磁场的磁通变化)时，线圈中所产生的感应电动势的大小取决时，线圈中所产生的感应电动势的大小取决于穿过线圈的磁通的变化率于穿过线圈的磁通的变化率本讲稿第五页，共七十三页 2.直线移动式磁电传感器直线移动式磁电传感器 组成组成:有永久磁铁、线圈和壳体等有永久磁铁、线圈和壳体等 工作原理工作原理:当壳体随被测振动体一起振动且在振动频率远大于传感当壳体随被测振动体一起振动且在振动频率远大于传感器的固有频率时器的固有频率时,磁铁与线圈间的相对运动速度

5、接近振动体的振磁铁与线圈间的相对运动速度接近振动体的振动速度动速度 3.转动式磁电传感器转动式磁电传感器 霍尔式传感器霍尔式传感器 1.霍尔效应霍尔效应 半导体或金属薄片置于磁场中，当有电流流过时半导体或金属薄片置于磁场中，当有电流流过时,在垂直于磁场和电在垂直于磁场和电流的方向上产生电动势流的方向上产生电动势,这种现象称为霍尔效应这种现象称为霍尔效应 本讲稿第六页，共七十三页 2.霍尔元件霍尔元件 (三三)压电式传感器压电式传感器 1.压电效应压电效应 对某些电介质沿着一定方向加力而使其变形时对某些电介质沿着一定方向加力而使其变形时,在一定表面上产生电在一定表面上产生电荷荷,当外力撤除后当外

6、力撤除后,又恢复到不带电状态又恢复到不带电状态,这重现象称为正压电效应这重现象称为正压电效应 逆压电效应逆压电效应 2.压电元件压电元件本讲稿第七页，共七十三页 (四四)光电式传感器光电式传感器 1.光电效应光电效应 当光线照射物体时当光线照射物体时,可看作一束具有能量可看作一束具有能量E的光子轰击物体的光子轰击物体,如如果光子的能量足够大果光子的能量足够大,物质内部电子吸收光子能量后物质内部电子吸收光子能量后,摆脱内部摆脱内部的约束的约束,发生相应电效应的物理现象发生相应电效应的物理现象,称为光电效应称为光电效应 光电效应可分为三类光电效应可分为三类:1)在光线作用下在光线作用下,电子逸出物

7、体外表的现象电子逸出物体外表的现象,称为外光电效应称为外光电效应 例例如如:光电管光电管,光电倍增管光电倍增管 2)在光线作用下在光线作用下,物体的电阻率改变的现象物体的电阻率改变的现象,称为内光电效应称为内光电效应 例如例如:光光敏电阻敏电阻,光敏晶体管光敏晶体管 3)在光线作用下在光线作用下,物体产生一定方向电动势的现象物体产生一定方向电动势的现象,称为光生伏称为光生伏特现象特现象本讲稿第八页，共七十三页 2.光敏电阻光敏电阻 光敏电阻受到光照后光敏电阻受到光照后,使电阻率变小使电阻率变小.光照越强光照越强,阻值越小阻值越小 3.光敏管光敏管 当受到光照时当受到光照时,他们都会产生内光电效

8、应的光伏特现象他们都会产生内光电效应的光伏特现象,从从而产生电流而产生电流 4.电致发光电致发光 固体发光材料在电场激发下产生的发光现象称为电致发光固体发光材料在电场激发下产生的发光现象称为电致发光(是将电是将电能直接转换成为光能的过程能直接转换成为光能的过程)本讲稿第九页，共七十三页 (五五)热电式传感器热电式传感器 1.热电效应热电效应 将两种不同性质的金属导体接成一个闭合回路将两种不同性质的金属导体接成一个闭合回路,如果两接点如果两接点温度不相等温度不相等,则在两导体内产生电动势则在两导体内产生电动势,并且回路中有一定大并且回路中有一定大小的电流存在小的电流存在,此现象称为热电效应此现象

9、称为热电效应 2.热电阻传感器热电阻传感器 导体的电阻随温度变化的特性称热阻效应导体的电阻随温度变化的特性称热阻效应 3.热敏电阻传感器热敏电阻传感器 正温度系数正温度系数(PTC);负温度系数负温度系数(NTC);零界温度系数零界温度系数(CTR)本讲稿第十页，共七十三页第二节第二节 空气流量计空气流量计一、叶片式空气流量计一、叶片式空气流量计作用：作用：检测吸入空气量的多少检测吸入空气量的多少,并并把检测结果转换成电信号把检测结果转换成电信号组成：组成：担任检测任务的风门部分担任检测任务的风门部分担任转换任务的电位计担任转换任务的电位计结构结构:如右图，空气流量计主要由如右图，空气流量计主

10、要由测量叶片、缓冲叶片、回位测量叶片、缓冲叶片、回位弹簧、电位计、旁通气道组弹簧、电位计、旁通气道组成，此外还包括怠速调整螺成，此外还包括怠速调整螺钉、油泵开关及进气温度传钉、油泵开关及进气温度传感器等。感器等。缓冲叶片缓冲叶片缓冲室缓冲室弹簧弹簧测量叶片测量叶片温温度度传传感感器器旁通气道旁通气道封口封口调节调节螺钉螺钉电位计电位计本讲稿第十一页，共七十三页叶片式空气流量计工作原理叶片式空气流量计工作原理如右图，来自空气滤清器的空如右图，来自空气滤清器的空气通过空气流量计时，空气推力气通过空气流量计时，空气推力使测量板打开一个角度，当吸入使测量板打开一个角度，当吸入空气推开测量板的力与弹簧变

11、形空气推开测量板的力与弹簧变形后的回位力相平衡时，叶片停止后的回位力相平衡时，叶片停止转动。与测量扳同轴转动的电位转动。与测量扳同轴转动的电位计处于某一对应位置，这样便可计处于某一对应位置，这样便可将进气量转换成电压信号送给将进气量转换成电压信号送给ECU。1、电位计滑臂、电位计滑臂 2、可变电阻、可变电阻 3、接进、接进气管气管 4、测量叶片、测量叶片 5、旁通空、旁通空气道气道 6、接空气滤清器、接空气滤清器本讲稿第十二页，共七十三页本讲稿第十三页，共七十三页w3翼片式空气流量传感器的工作电路图2-4 丰田子弹头空气流量传感器的工作电路 传感器从传感器从ECU的的VC端子获取端子获取4V6

12、V的的工作电压，再通过工作电压，再通过ECU的的E2端子搭铁。端子搭铁。空气流量信号由空气流量信号由VS端端子输入子输入ECU。本讲稿第十四页，共七十三页w4翼片式空气流量传感器的检测w（1）检查空气流量传感器的工作电压w（2）检查空气流量传感器w就车检查空气流量传感器的方法：w车下检查空气流量传感器的方法：图2-5 检测空气流量传感器（a）就车检查 （b）车下检查本讲稿第十五页，共七十三页二、卡门旋涡式空气流量计二、卡门旋涡式空气流量计 卡门旋涡卡门旋涡:在气流通道中放一个柱体，气体通过时在柱体在气流通道中放一个柱体，气体通过时在柱体 后产生后产生两列旋转方向相反两列旋转方向相反,并交替出现

13、的涡旋。并交替出现的涡旋。对于一台具体的卡门旋涡式空气流量计对于一台具体的卡门旋涡式空气流量计,有如下关系有如下关系:qv=kf qv:体积流量体积流量 f:单列旋涡产生的频率单列旋涡产生的频率 k:比比列常数列常数(与管道直径与管道直径,圆柱体直径等有关圆柱体直径等有关)按检测分为：超声波检测法和反光镜检测法按检测分为：超声波检测法和反光镜检测法 本讲稿第十六页，共七十三页(1)光学式卡门旋涡空气流量计光学式卡门旋涡空气流量计 工作原理工作原理 在产生卡门旋涡的过程中，旋涡发生器两侧的空气压在产生卡门旋涡的过程中，旋涡发生器两侧的空气压力会发生变化，通过导孔作用在金属箔上，从而使其力会发生变

14、化，通过导孔作用在金属箔上，从而使其振动，发光二极管的光照在振动的金属箔上时，光敏振动，发光二极管的光照在振动的金属箔上时，光敏晶体管接收到的金属箔上的反射光是被旋涡调制的光，晶体管接收到的金属箔上的反射光是被旋涡调制的光，再由光敏晶体管输出调制过的频率信号，这种频率信再由光敏晶体管输出调制过的频率信号，这种频率信号就代表了空气的流量频率信号。号就代表了空气的流量频率信号。本讲稿第十七页，共七十三页本讲稿第十八页，共七十三页(2)超声波式卡门旋涡式空气流量计超声波式卡门旋涡式空气流量计结构：由超声波信号发生器、超声波结构：由超声波信号发生器、超声波发射探头、涡流稳定板、涡流发生发射探头、涡流稳

15、定板、涡流发生器、整流器、超声波接受探头和转器、整流器、超声波接受探头和转换电路组成。换电路组成。原理：卡门涡旋造成空气密度变化，受原理：卡门涡旋造成空气密度变化，受其影响，信号发生器发出的超声波到其影响，信号发生器发出的超声波到达接收器的时机或变早或变晚，测出达接收器的时机或变早或变晚，测出其相位差，利用放大器使之形成矩形其相位差，利用放大器使之形成矩形波，矩形的脉冲频率为卡门涡旋的频波，矩形的脉冲频率为卡门涡旋的频率。率。1、超声波信号发生器、超声波信号发生器 2、超声波发射探头超声波发射探头 3、涡流稳定板、涡流稳定板 4、涡流发生器涡流发生器 5、整流器、整流器 6、旁通空气道、旁通空

16、气道 7、超声波接收探头、超声波接收探头8、转换电路、转换电路本讲稿第十九页，共七十三页三、热线及热膜式空气流量传感器三、热线及热膜式空气流量传感器 热线和热膜式空气流量传感器属质量式流量计。采用该种流热线和热膜式空气流量传感器属质量式流量计。采用该种流量计可避免因海拔高度变化而引起的检测误差，并且这种流量计还量计可避免因海拔高度变化而引起的检测误差，并且这种流量计还具有响应速度快、进气阻力小等特点具有响应速度快、进气阻力小等特点 本讲稿第二十页，共七十三页本讲稿第二十一页，共七十三页w4热线式空气流量传感器的自清洁常采用两种方法：常采用两种方法：一种方法是提高热线的保持温度（一般使保持温度一

17、种方法是提高热线的保持温度（一般使保持温度升高到升高到200以上），以防止灰尘沾附；以上），以防止灰尘沾附；另一种方法是在另一种方法是在ECU中设有自清洁功能，通过加热热中设有自清洁功能，通过加热热线来清除污垢。线来清除污垢。本讲稿第二十二页，共七十三页3.热线式空气流量计热线式空气流量计w工作原理工作原理热线电阻热线电阻RH以铂丝制成，以铂丝制成，RH和温度补和温度补偿电阻偿电阻RK均置于空气通道中的取气管均置于空气通道中的取气管内，与内，与RA、RB共同构成桥式电路。共同构成桥式电路。RH 、RK阻值均随温度变化。当空阻值均随温度变化。当空气流经气流经RHRH时，使热线温度发生变化，时，使

18、热线温度发生变化，电阻减小或增大，使电桥失去平衡，电阻减小或增大，使电桥失去平衡，若要保持电桥平衡，就必须使流经若要保持电桥平衡，就必须使流经热线电阻的电流改变，以恢复其温热线电阻的电流改变，以恢复其温度与阻值，精密电阻度与阻值，精密电阻RA两端的电压两端的电压也相应变化，并且该电压信号作为也相应变化，并且该电压信号作为热式空气流量计输出的电压信号送热式空气流量计输出的电压信号送往往ECUECU。A A：控制电路；：控制电路；R RH H：热线电阻：热线电阻R RK K：温度补偿电阻：温度补偿电阻R RA A：精密电阻：精密电阻 R RB B：电桥电阻：电桥电阻本讲稿第二十三页，共七十三页控制

19、电路的作用控制电路的作用:保持电桥平衡保持电桥平衡,即保持热线电阻与感应进气温度的即保持热线电阻与感应进气温度的温度补偿电阻之间的温差不变温度补偿电阻之间的温差不变(100)优点优点:直接测量进气空气的质量流量直接测量进气空气的质量流量,无需进行进气温度和无需进行进气温度和大气压力修正大气压力修正,无运动部件无运动部件,进气阻力小进气阻力小,响应特性好响应特性好 缺点缺点:流速分布不均时流速分布不均时,测量误差较大测量误差较大自洁功能自洁功能:发动机熄火后发动机熄火后,控制电路自动提供自洁电流将热线加控制电路自动提供自洁电流将热线加热到热到1000以上以上,并保持约并保持约1S,将粉尘烧掉将粉

20、尘烧掉本讲稿第二十四页，共七十三页4.热膜式空气流量计热膜式空气流量计不同处不同处:热线代替热膜热线代替热膜热膜是由发热金属铂固定热膜是由发热金属铂固定在薄的树脂膜上在薄的树脂膜上,发热体不发热体不直接承受空气流动所产生直接承受空气流动所产生的作用力的作用力,增加了发热体强增加了发热体强度度,提高了空气流量计的可提高了空气流量计的可靠度靠度,误差也小误差也小.控制电路控制电路热膜热膜温度传感器温度传感器防护网防护网本讲稿第二十五页，共七十三页w3热线式空气流量传感器的工作电路图2-14 日产发动机微机集中控制系统热线式空气流量传感器的工作电路本讲稿第二十六页，共七十三页w5热线式空气流量传感器

21、的检测w（1）检查工作电路w（2）检查外观w（3）检查热线式空气流量传感器的输出信号图2-15 检查空气流量传感器的输出信号（a）静态时 （b）动态时本讲稿第二十七页，共七十三页第三节第三节、压力传感器压力传感器一、电容式压力传感器一、电容式压力传感器 C=A/d:电介质的介电常数电介质的介电常数 A:两金属电极板间相对有效面积两金属电极板间相对有效面积d:两金属电极板间距离两金属电极板间距离 w工作原理工作原理:当进气压力作用于弹性膜片时，弹性膜片产生位移，当进气压力作用于弹性膜片时，弹性膜片产生位移，势必与一个定片距离减小，而与另一个定片距离加大势必与一个定片距离减小，而与另一个定片距离加

22、大,则一个电则一个电容量增加容量增加,另一个电容量减小另一个电容量减小,从而把压力的变化转换成电容量从而把压力的变化转换成电容量的变化的变化本讲稿第二十八页，共七十三页以电桥电路为例以电桥电路为例,说明电容差动式传感器测量电路工说明电容差动式传感器测量电路工作原理作原理:本讲稿第二十九页，共七十三页二、差动变压器进气压力传感器二、差动变压器进气压力传感器1.组成组成:膜盒、铁心、差动变压器、壳体等组成膜盒、铁心、差动变压器、壳体等组成2.检测与转换过程是：检测与转换过程是：先将压力的变化转换成变压器铁心的位先将压力的变化转换成变压器铁心的位移，然后通过差动变速器再将铁心位移转换为电信号输出。移

23、，然后通过差动变速器再将铁心位移转换为电信号输出。3.工作原理工作原理:当差动变压器的一次线圈由交变电源激励时，其二当差动变压器的一次线圈由交变电源激励时，其二次线圈就会产生感应电动势。由于二次线圈作差动连接，所次线圈就会产生感应电动势。由于二次线圈作差动连接，所以总的输出是两线圈感应电动势之差。当铁心不动时，其总以总的输出是两线圈感应电动势之差。当铁心不动时，其总输出量为零；当铁心移动时，输出电动势与铁心位移呈线性输出量为零；当铁心移动时，输出电动势与铁心位移呈线性变化。变化。本讲稿第三十页，共七十三页本讲稿第三十一页，共七十三页本讲稿第三十二页，共七十三页本讲稿第三十三页，共七十三页三、半

24、导体应变式进气压力传感器三、半导体应变式进气压力传感器1.组成组成:主要由绝对真空室、硅片和主要由绝对真空室、硅片和IC放大电路组放大电路组成。成。2.应变效应应变效应:就是指当导体、半导体在外力就是指当导体、半导体在外力作用下产生应变时，其电阻值发生变化作用下产生应变时，其电阻值发生变化的现象。的现象。3.工作原理工作原理:半导体电阻电桥应变片放置在一半导体电阻电桥应变片放置在一个真空室内，在进气压力的作用下，应变个真空室内，在进气压力的作用下，应变片产生变形，电阻值发生变化，电桥失去片产生变形，电阻值发生变化，电桥失去平衡，从而将进气压力的变化转换成电阻平衡，从而将进气压力的变化转换成电阻

25、电桥输出电压的变化电桥输出电压的变化 1真空室真空室2半导体应变片半导体应变片 3混合集成电路混合集成电路 本讲稿第三十四页，共七十三页第四节第四节 节气门位置传感器节气门位置传感器一、开关式节气门位置传感器一、开关式节气门位置传感器1.组成组成:凸轮、动触点、怠速触点、满负荷触点等凸轮、动触点、怠速触点、满负荷触点等2.工作原理工作原理:动触点接计算机电源动触点接计算机电源,当节气门全关闭时当节气门全关闭时,怠速触怠速触点与动触点接通点与动触点接通;当节气门开度达当节气门开度达50%以上时以上时,满负荷触点满负荷触点与动触点接通与动触点接通;而当节气门开度在全闭至而当节气门开度在全闭至50%

26、之间时之间时,动触动触点悬空。这样，计算机根据怠速触点和满负荷触点提供的点悬空。这样，计算机根据怠速触点和满负荷触点提供的信号判断节气门位置，以便对发动机进行喷油控制或对自信号判断节气门位置，以便对发动机进行喷油控制或对自动变速器控制。动变速器控制。3.优缺点优缺点:结构简单结构简单,但输出是非连续的但输出是非连续的.本讲稿第三十五页，共七十三页本讲稿第三十六页，共七十三页 二、线性节气门位置传感器二、线性节气门位置传感器 工作原理工作原理 电位计的动触点随节气门开度在电电位计的动触点随节气门开度在电阻膜上滑动，从而在该触点上得到与阻膜上滑动，从而在该触点上得到与节气门开度成正比例的线性电压输

27、出。节气门开度成正比例的线性电压输出。本讲稿第三十七页，共七十三页本讲稿第三十八页，共七十三页三三、综合式节气门位置传感器、综合式节气门位置传感器1.组成组成:主要由与节气门联动的电位器、怠主要由与节气门联动的电位器、怠速触点等组成。速触点等组成。2.工作原理工作原理:电位计的动触点随节气门开度电位计的动触点随节气门开度在电阻膜上滑动，从而在该触点上得到与在电阻膜上滑动，从而在该触点上得到与节气门开度成正比例的线性电压输出。当节气门开度成正比例的线性电压输出。当节气门全闭时，另外一个与节气门联动的节气门全闭时，另外一个与节气门联动的动触点与动触点与IDL触点接通，传感器输出怠速触点接通，传感器

28、输出怠速信号信号 本讲稿第三十九页，共七十三页本讲稿第四十页，共七十三页本讲稿第四十一页，共七十三页第五节第五节 氧传感器氧传感器 在使用三元催化进化装置的汽油喷射发动机中，一般都在排气管中在使用三元催化进化装置的汽油喷射发动机中，一般都在排气管中安排氧传感器，用以检测排气中氧的含量，从而间接地判断进入气安排氧传感器，用以检测排气中氧的含量，从而间接地判断进入气缸内混合气的浓度，以便对实际空燃比进行闭环控制。当排气中氧缸内混合气的浓度，以便对实际空燃比进行闭环控制。当排气中氧的含量过高时，说明混合气过稀，氧传感器即输出一个电信号给的含量过高时，说明混合气过稀，氧传感器即输出一个电信号给ECUE

29、CU，让其指令喷油器增加喷油量；当排气中氧的含量过低时，说明混，让其指令喷油器增加喷油量；当排气中氧的含量过低时，说明混合气过浓，氧传感器立刻将此信息传递给合气过浓，氧传感器立刻将此信息传递给ECUECU，让其指令喷油器减少，让其指令喷油器减少喷油量。目前在汽车上使用的氧传感器主要有喷油量。目前在汽车上使用的氧传感器主要有二氧化钛氧传感器二氧化钛氧传感器和和二氧化锆氧传感器二氧化锆氧传感器两种类型的传感器。两种类型的传感器。本讲稿第四十二页，共七十三页一、二氧化钛氧传感器一、二氧化钛氧传感器1.结构如右图，主要由二氧化钛元件、结构如右图，主要由二氧化钛元件、导线、金属外壳和接线端子等组成。导线

30、、金属外壳和接线端子等组成。2.工作原理工作原理 利用半导体材料二氧化钛在与氧气接利用半导体材料二氧化钛在与氧气接触时产生氧化还原反应的原理使晶触时产生氧化还原反应的原理使晶格结构发生变化格结构发生变化,从而使电阻值变化从而使电阻值变化的原理的原理 1二氧化钛元件二氧化钛元件2金属外壳金属外壳3陶瓷陶瓷绝缘体绝缘体 4接线端子接线端子5陶瓷元件陶瓷元件6导导线线7金属保护套金属保护套 本讲稿第四十三页，共七十三页本讲稿第四十四页，共七十三页3.工作过程工作过程:当废气中的氧浓度高时，二氧化钛的电阻值增当废气中的氧浓度高时，二氧化钛的电阻值增大；反之，废气中氧浓度较低时二氧化钛的电大；反之，废气

31、中氧浓度较低时二氧化钛的电阻值减小，利用适当的电路对电阻变量进行处阻值减小，利用适当的电路对电阻变量进行处理，即转换成电压信号输送给理，即转换成电压信号输送给ECU，用来确定，用来确定实际的空燃比。实际的空燃比。4.电压转换电路电压转换电路本讲稿第四十五页，共七十三页本讲稿第四十六页，共七十三页二、氧化锆氧传感器二、氧化锆氧传感器 1.工作原理工作原理 在在400以上的高温时，若氧化锆内外表面以上的高温时，若氧化锆内外表面处的气体中的氧的浓度差很大，则在铂电极处的气体中的氧的浓度差很大，则在铂电极之间将会产生电压。之间将会产生电压。2.工作过程工作过程 当混合气稀时，排气中氧的含量高，传感器元

32、件内当混合气稀时，排气中氧的含量高，传感器元件内外侧氧的浓度差小，氧化锆元件内外侧两极之间外侧氧的浓度差小，氧化锆元件内外侧两极之间产生的电压很低（接近产生的电压很低（接近0V），反之，如排气中几），反之，如排气中几乎没有氧，内外侧的之间电压高（约为乎没有氧，内外侧的之间电压高（约为1V）。在）。在理论空燃比附近，氧传感器输出电压信号值有一理论空燃比附近，氧传感器输出电压信号值有一个突变。个突变。本讲稿第四十七页，共七十三页本讲稿第四十八页，共七十三页本讲稿第四十九页，共七十三页本讲稿第五十页，共七十三页第六节第六节 温度传感器温度传感器1.作用：用来测量冷却水温度、进气温度和排气温度。作用：

33、用来测量冷却水温度、进气温度和排气温度。2.种类：温度传感器的种类很多，如热敏电阻种类：温度传感器的种类很多，如热敏电阻式、半导体式和热电偶式等式、半导体式和热电偶式等 3.热敏电阻热敏电阻:是指这种电阻对温度敏感，当作是指这种电阻对温度敏感，当作用在这种电阻上的温度变化时，其阻值会用在这种电阻上的温度变化时，其阻值会随温度的变化而变化。随温度的变化而变化。本讲稿第五十一页，共七十三页本讲稿第五十二页，共七十三页第七节第七节 爆震传感器爆震传感器功用功用:用来检测发动机有无爆震现象发生，并把信号用来检测发动机有无爆震现象发生，并把信号输送给发动机微机控制装置。输送给发动机微机控制装置。检测发动

34、机爆震可以有三个路径检测发动机爆震可以有三个路径:检测气缸压力检测气缸压力检测发动机振动检测发动机振动检测燃烧噪声。检测燃烧噪声。气缸压力检测法气缸压力检测法:精度最好，但是存在着传感器的精度最好，但是存在着传感器的耐久性差和难以安装的问题。耐久性差和难以安装的问题。燃烧噪声检测法燃烧噪声检测法:由于是非接触式的，其耐由于是非接触式的，其耐 久久性很好，但是精度和灵敏度偏低。性很好，但是精度和灵敏度偏低。检测发动机振动的方法来判断有无爆震。检测发动机振动的方法来判断有无爆震。本讲稿第五十三页，共七十三页一一 磁滞伸缩式爆震传感器磁滞伸缩式爆震传感器 1.组成组成:永久磁铁、强磁性铁心以及电磁永

35、久磁铁、强磁性铁心以及电磁绕组等。绕组等。2.工作原理工作原理 当爆震发生，铁心受振使电磁绕组的磁当爆震发生，铁心受振使电磁绕组的磁通发生变化，根据电磁感应原理，通过通发生变化，根据电磁感应原理，通过线圈的磁通变化时，线圈就会产生感应线圈的磁通变化时，线圈就会产生感应电动势，这个电动势就是爆震传感器的电动势，这个电动势就是爆震传感器的输出电压信号。当传感器的固有频率与输出电压信号。当传感器的固有频率与发动机爆震时的振动频率相同时，传感发动机爆震时的振动频率相同时，传感器输出最大信号。器输出最大信号。本讲稿第五十四页，共七十三页 二二 压电式爆震传感器压电式爆震传感器 压电效应压电效应:沿着一定

36、方向向某些电介质施力而使其变形时，其内部会沿着一定方向向某些电介质施力而使其变形时，其内部会发生极化，同时在其表面产生电荷的现象。发生极化，同时在其表面产生电荷的现象。共振型压电式爆震传感器共振型压电式爆震传感器 1.组成组成:压电元件、振荡片、基座等组成压电元件、振荡片、基座等组成.2.工作原理工作原理 压电元件紧密地贴合在振荡片上，振荡片则固定在传感器的基座压电元件紧密地贴合在振荡片上，振荡片则固定在传感器的基座上。振荡片随发动机的振荡而振荡上。振荡片随发动机的振荡而振荡,从而使其变形产生电压信号。从而使其变形产生电压信号。当发动机爆震时的振动频率与振荡片的固有频率相符合时，振荡片当发动机

37、爆震时的振动频率与振荡片的固有频率相符合时，振荡片产生共振，此时压电元件将产生最大的电压信号。产生共振，此时压电元件将产生最大的电压信号。本讲稿第五十五页，共七十三页本讲稿第五十六页，共七十三页 非共振型压电式爆震传感器非共振型压电式爆震传感器 1.组成组成:压电元件压电元件、配重块配重块、引线等引线等 2.工作原理工作原理 配重块以一定的预紧力压紧在压电片上配重块以一定的预紧力压紧在压电片上,当发动机产生爆震时，配重块就当发动机产生爆震时，配重块就以一个正比于加速度的交变力，施加在压电片上，从而产生输出信号。以一个正比于加速度的交变力，施加在压电片上，从而产生输出信号。3.缺点缺点:输出电压

38、不会很大，不象磁致伸缩式爆震传感器在爆震时产生一个较高输出电压不会很大，不象磁致伸缩式爆震传感器在爆震时产生一个较高的输出电压，而是具有平的输出特性。因此，必须将反映发动机振动频的输出电压，而是具有平的输出特性。因此，必须将反映发动机振动频率的输出电压信号输送给识别爆震的滤波器中，判别是否由爆震信号产率的输出电压信号输送给识别爆震的滤波器中，判别是否由爆震信号产生生 本讲稿第五十七页，共七十三页本讲稿第五十八页，共七十三页 共振型共振型在爆震时输出电压明显增大，易于测在爆震时输出电压明显增大，易于测量，但传感器必须有发动机配套使用量，但传感器必须有发动机配套使用 非共振型非共振型用于不同发动机

39、时，只须调整滤波用于不同发动机时，只须调整滤波器的频率范围就可以工作，不需要更换传感器，器的频率范围就可以工作，不需要更换传感器，通用性比较强，这是非共振型压电式爆震传感器通用性比较强，这是非共振型压电式爆震传感器的突出优点。的突出优点。本讲稿第五十九页，共七十三页第八节第八节 曲轴位置传感器曲轴位置传感器一一 磁脉冲式曲轴位置传感器磁脉冲式曲轴位置传感器 1.组成:定时转子、永久磁铁、耦合线圈等组成。2.工作原理本讲稿第六十页，共七十三页1、工作原理、工作原理(1)电子点火器：根据点火信号发生器产生的电子点火器：根据点火信号发生器产生的点火脉冲信号，接通和断开点火系初级电路，相当点火脉冲信号

40、，接通和断开点火系初级电路，相当于传统点火系断电器触点。于传统点火系断电器触点。(2)点火信号发生器：根据各缸的点火时刻产生相应点火信号发生器：根据各缸的点火时刻产生相应的点火脉冲信号，控制电子点火器接通和断开点火的点火脉冲信号，控制电子点火器接通和断开点火系初级电路的具体时刻。系初级电路的具体时刻。本讲稿第六十一页，共七十三页本讲稿第六十二页，共七十三页 凸齿靠近铁心磁通量向增加的方向变化凸齿靠近铁心磁通量向增加的方向变化,凸齿离开铁心磁通量凸齿离开铁心磁通量向减小的方向变化。向减小的方向变化。当转子不断转动时，当转子不断转动时，便在传感线圈中产生大小和方向不断变化的脉冲信号。便在传感线圈中

41、产生大小和方向不断变化的脉冲信号。传感线圈中传感线圈中 电动势电动势的大小与的大小与 线圈中磁通的线圈中磁通的变化率成正比。变化率成正比。磁通量变化最大时感应电磁通量变化最大时感应电动势值达到最大。动势值达到最大。磁通量减小时感应电动势磁通量减小时感应电动势的极性相反的极性相反本讲稿第六十三页，共七十三页本讲稿第六十四页，共七十三页二二 霍尔式曲轴位置传感器霍尔式曲轴位置传感器 1.霍尔效应霍尔效应:2.组成组成:一个是与分火头制成一体的定时转子，即触发叶轮，另一个部件一个是与分火头制成一体的定时转子，即触发叶轮，另一个部件是霍尔信号发生器是霍尔信号发生器 3.工作原理工作原理 当叶片进入永久

42、磁铁与霍尔元件之间的空气间隙时，永久磁当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气间隙时，永久磁铁的磁场就被导磁的叶片旁路，霍尔元件表面就没有了磁铁的磁场就被导磁的叶片旁路，霍尔元件表面就没有了磁场的作用，霍尔元件不产生霍尔电动势。当叶片离开空气场的作用，霍尔元件不产生霍尔电动势。当叶片离开空气间隙时，永久磁铁的磁场经过导磁板、空气间隙形成磁路间隙时，永久磁铁的磁场经过导磁板、空气间隙形成磁路并作用在霍尔元件上，霍尔元件产生霍尔电动势输出。并作用在霍尔元件上，霍尔元件产生霍尔电动势输出。本讲稿第六十五页，共七十三页本讲稿第六十六页，共七十三页本讲稿第六十七页，共七十三页永久磁铁永久磁铁霍尔元件霍尔元

43、件触发轮触发轮本讲稿第六十八页，共七十三页本讲稿第六十九页，共七十三页组成：由转子、发光二极管、光敏二极管和放大器组成。组成：由转子、发光二极管、光敏二极管和放大器组成。原理：原理：如图如图，利用发光二极管作为信号源。随转子转动，利用发光二极管作为信号源。随转子转动，当透光孔与发光二极管对正时，光线照射到光敏二极管上当透光孔与发光二极管对正时，光线照射到光敏二极管上产生电压信号，经放大电路放大后输送给产生电压信号，经放大电路放大后输送给ECU。检测：点火开关转至检测：点火开关转至“ON”位置，位置，如图如图，检测电脑，检测电脑侧侧1和和2端子间电压为端子间电压为12V，给传感器施加，给传感器施加12V电压，电压，正在信号输出端子正在信号输出端子3和和4与与1之间接上电流表，转动转之间接上电流表，转动转子一圈，两个电流表应分别摆动子一圈，两个电流表应分别摆动1次和次和4次，电流应约次，电流应约为为1mA。三三 光电式位置传感器光电式位置传感器本讲稿第七十页，共七十三页本讲稿第七十一页，共七十三页1、密封圈、密封圈 2、分火头、分火头 3、发光二级管、发光二级管 4、光、光敏二极管敏二极管 5、放大电路、放大电路 6、转子、转子光电式曲轴和凸轮轴位置传感器电路光电式曲轴和凸轮轴位置传感器电路 本讲稿第七十二页，共七十三页第九节第九节 转速传感器转速传感器本讲稿第七十三页，共七十三页