汽車檢測診斷技術與設備第3章 汽車檢測診斷基礎理論

1、Automobile Electrics學習目標n了解汽車檢測診斷參數及標準。n了解檢測系統(tǒng)的基本組成和測量誤差。n掌握汽車檢測設備中常用傳感器的工作原理。n掌握常用傳感器的應用。第3章 汽車檢測診斷基礎理論Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論 汽車的檢測診斷，是確定汽車技術狀況的技術，不僅要求有完善的檢測、分析、判斷的手段和方法，而且要有正確的理論指導。為此，在檢測診斷汽車的技術狀況時，必須選擇合適的檢測診斷參數，確定合理的檢測參數標準，掌握一定的檢測診斷基礎理論知識。 3.1 檢測診斷參數及標準Automobile Electrics3.1.1 檢測診斷參數

2、第3章 汽車檢測診斷基礎理論 1.檢測診斷參數概述檢測診斷參數是汽車檢測診斷技術的重要組成部分。在汽車或總成不解體的條件下，直接測量汽車結構參數（如磨損量、間隙量等）變化的檢測對象是極少的，甚至是不可能。如氣缸間隙、氣缸磨損量、曲軸和凸輪軸各軸承間隙、各齒輪間隙及磨損量等。因此，在進行汽車檢測時，需要采用一些與結構參數有關，又能反映汽車技術狀況的間接指標（量），這些間接指標（量）就叫做“檢測診斷參數”，它是供汽車檢測診斷用的，表征汽車、總成及機構技術狀況的參數。2.檢測診斷參數的類型汽車檢測診斷參數分為工作過程參數、伴隨過程參數和幾何尺寸參數。（1）工作過程參數。指汽車工作時輸出的一些可供測量

3、的物理量、化學量，或指體現汽車或總成功能的參數，如發(fā)動機功率、油耗、汽車制動距離等。從工作參數本身就可確定發(fā)動機或汽車某一方面的功能。汽車不工作時，工作過程參數無法測得。（2）伴隨過程參數。該參數是伴隨工作過程輸出的一些可測量，伴隨過程參數一般并不直接體現汽車或總成的功能，但卻能通過其在汽車工作過程中的變化，間接反映檢測對象的技術狀況，如振動、噪聲、發(fā)熱等。伴隨過程參數常用于復雜系統(tǒng)的深入診斷。汽車不工作或工作后停駛較長時間的情況下，工作過程參數無法測得。（3）幾何尺寸參數。幾何尺寸參數能夠反映檢測對象的具體結構要素是否滿足要求，如間隙、自由行程、角度等。雖提供的信息量有限，但卻能表征檢測對象

4、的具體狀態(tài)。 Automobile Electrics3.1.1 檢測診斷參數3.汽車常用檢測診斷參數汽車常用檢測診斷參數見表 第3章 汽車檢測診斷基礎理論檢測對象檢測參數檢測對象檢測參數汽車總體最高車速（kmh）最大爬坡度（%）0100km加速時間（s）驅動車輪輸出功率（kW）驅動車輪驅動力（N）汽車燃油消耗量（L100km，L/100tkm，）側傾穩(wěn)定角（）冷卻系統(tǒng)冷卻液工作溫度（）散熱器入口與出口溫差（）風扇傳動帶張力（N/mm）曲軸與發(fā)電機軸轉速差（%）發(fā)動機總體功率（Kw）曲軸角加速度（rad/s2）單缸斷火時功率下降率（%）油耗（L/h）曲軸最高轉速（r/min）廢氣成分（體積分數

5、）（%）點火系統(tǒng)一次電路電壓（V）一次電路電壓降（V）電容器容量（F）斷電器觸點閉合角及重疊角（）點火電壓（kV）二次電路開路電壓（kV）點火提前角（）發(fā)電機電壓、電流（V、A）整流器輸出電壓（V）氣缸活塞組曲軸箱竄氣量（L/min）曲軸箱氣體壓力（kPa）氣缸間隙（按振動信號測量）（mm）氣缸壓力（MPa）氣缸漏氣率（%）發(fā)動機異響機油消耗量（L/100km）起動系統(tǒng)在制動狀態(tài)下，起動機電流（A）、電壓（V）蓄電池在有負荷狀態(tài)下的電壓（V）振動特性（m/s2）曲柄連桿組主油道機油壓力（MPa）主軸承間隙（按油壓脈沖測量）（mm）連桿軸承間隙（按振動信號測量）（mm）傳動系統(tǒng)車輪驅動力（N）底

6、盤輸出功率（kW）滑行距離（m）傳動系噪聲（dB）Automobile Electrics3.1.1 檢測診斷參數3.汽車常用檢測診斷參數汽車常用檢測診斷參數見表 第3章 汽車檢測診斷基礎理論檢測對象檢測參數檢測對象檢測參數配氣機構氣門熱間隙（mm）氣門行程（mm）配氣相位（）轉向系統(tǒng)主銷內傾角（）主銷后傾角（）車輪外傾角（）車輪前束（mm）車輪側滑量（mm/m、m/km）柴油機供給系噴油提前角（按油管脈動壓力測量）（）單缸柱塞供油延續(xù)時間（按油管脈動壓力測量）（）各缸供油均勻度（%）每一工作循環(huán)供油量（mL/工作循環(huán)）高壓油管中壓力波增長時間，曲軸轉角（）按噴油脈沖相位測定噴油提前角的不均勻

7、度，曲軸轉角（）噴油嘴初始噴射壓力（MPa）曲軸最小和最大轉速（r/min）燃油細濾器出口壓力（Mpa）制動系統(tǒng)制動距離（m）制動力（N）制動減速度（m/s2）跑偏，左右輪制動力差值（N）制動滯后時間（s）制動釋放時間（s）供油系及濾清器燃油泵清洗前的油壓（MPa）燃油泵清洗后的油壓（MPa）空氣濾清器進口壓力（MPa）渦輪壓氣機的壓力（MPa）渦輪增壓器潤滑系油壓（MPa）行駛系統(tǒng)車輪靜平衡車輪動平衡車輪振動（m/s2）潤滑系統(tǒng)潤滑系機油壓力（MPa）曲軸箱機油溫度（）機油含鐵（或銅、鉻、鋁、硅等）量（質量分數（%）機油透光度（%）機油介電常數照明系統(tǒng)前照燈照度（lx）前照燈發(fā)光強度（cd）

8、光軸偏斜量（mm）其他車速表允許誤差范圍（%）喇叭聲級（A聲級）（dB）客車車內噪聲級（A聲級）（dB）駕駛員耳旁噪聲級（A聲級）（dB）Automobile Electrics3.1.1 檢測診斷參數第3章 汽車檢測診斷基礎理論4.檢測診斷參數的選擇原則在汽車的使用過程中，檢測參數的變化規(guī)律與汽車技術狀況變化規(guī)律之間有一定的關系。能夠表征汽車技術狀況的參數有很多，為了保證檢測結果的可信性和準確性，應該選擇那些符合下列要求或具有下列特性的檢測診斷參數。選用原則如下：（l）靈敏性。靈敏性亦稱為靈敏度，是指檢測對象的技術狀況在從正常狀態(tài)到進入故障狀態(tài)之前的整個使用期內，檢測診斷參數相對于技術狀況參

9、數的變化率。選用靈敏度高的檢測診斷參數檢測汽車的技術狀況時，可使檢測診斷的可靠性提高。（2）單值性。單值性是指汽車技術狀況參數從開始值變化到終了值的范圍內，檢測診斷參數的變化不應出現極值；否則，同一檢測診斷參數將對應兩個不同的技術狀況參數，給檢測診斷技術狀況帶來困難。（3）穩(wěn)定性。穩(wěn)定性指在相同的測試條件下，多次測得同一檢測診斷參數的測量值，具有良好的一致性（重復性）。檢測診斷參數的穩(wěn)定性越好，其測量值的離散度（或方差）越小。（4）信息性。信息性是指檢測診斷參數對汽車技術狀況具有的表征性。表征性好的檢測診斷參數，能表明、揭示汽車技術狀況的特征和現象，反映汽車技術狀況的全部信息。所以，檢測診斷參

10、數的信息性越好，包含汽車技術狀況的信息量越高，得出的檢測診斷結論越可靠。（5）經濟性。經濟性是指獲得檢測診斷參數的測量值所需要的檢測診斷作業(yè)費用的多少，包括人力、工時、場地、儀器、設備和能源消耗等項費用。經濟性高的檢測診斷參數，所需要的檢測診斷作業(yè)費用低。Automobile Electrics3.1.2 檢測診斷參數的標準第3章 汽車檢測診斷基礎理論1.檢測診斷參數標準的類型檢測診斷參數標準可分為四類：（1）國家標準它是由國家機關制定和頒布的檢驗標準，冠以中華人民共和國國家標準字樣。國家標準一般由某行業(yè)部委提出，由國家技術監(jiān)督局發(fā)布，全國各級各有關單位和個人都要貫徹執(zhí)行，具有強制性和權威性。

11、（2）行業(yè)標準行業(yè)標準也稱為部委標準，是部級或國家委員會級制定并發(fā)布的標準，在部、委系統(tǒng)內或行業(yè)系統(tǒng)內貫徹執(zhí)行，一般冠以中華人民共和國某某行業(yè)標準，也在一定范圍內具有強制性和權威性，有關單位和個人也必須貫徹執(zhí)行。（3）地方標準地方標準是省級、市地級、縣級制定并發(fā)布的標準，在地方范圍內貫徹執(zhí)行，也在一定范圍內具有強制性和權威性，所屬范圍內的單位和個人必須貫徹執(zhí)行。（4）企業(yè)標準企業(yè)標準包括汽車制造廠推薦的標準，汽車運輸企業(yè)和汽車維修企業(yè)內部制定的標準，檢測儀器設備制造廠推薦的參考性標準三種類型。汽車制造廠推薦的標準是汽車制造廠在汽車使用說明書中公布的汽車使用性能參數、結構參數、調整數據和使用極限

12、等，可以把它們作為診斷參數標準來使用。汽車運輸企業(yè)和維修企業(yè)的標準是汽車運輸企業(yè)、汽車維修企業(yè)內部制定的標準，只在企業(yè)內部貫徹執(zhí)行。檢測儀器設備制造廠推薦的參考性標準是檢測儀器或檢測設備制造廠，針對本儀器或設備所檢測的診斷參數，以判斷汽車、總成及機構的技術狀況。任何一級標準的制定，都既要考慮技術性和經濟性，又要考慮先進性，并盡量靠攏同類型國際標準。 Automobile Electrics3.1.2 檢測診斷參數的標準第3章 汽車檢測診斷基礎理論2.檢測診斷參數標準的組成檢測診斷參數標準一般由初始值、許用值和極限值三部分組成。(1)初始值此值相當于無故障新車和大修車檢測診斷參數值的大小，往往是

13、最佳值，可作為新車和大修車的檢測診斷標準。當檢測診斷參數測量值處于初始值范圍內時，表明檢測對象技術狀況良好，無需維修便可繼續(xù)運行。（2）許用值檢測診斷參數測量值若在此值范圍內，則公檢法診斷對象技術狀況雖發(fā)生變化但尚屬正常，無需修理（但應按時維護）可繼續(xù)運行。超過此值，勉強許用，但應及時安排維修；否則，汽車帶病行車，故障率上升，可能行駛不到了一個診斷周期。（3）極限值檢測診斷參數測量值超過此值后，檢測對象技術狀況嚴重惡化，汽車須立即根據汽車維修工藝的需要停駛修理，否則將造成更大損失。 Automobile Electrics3.1.3 國家檢測診斷相關標準和法規(guī)第3章 汽車檢測診斷基礎理論為了保

14、證交通安全、減小環(huán)境污染、保證在用汽車處于良好的技術狀況，國家公安、交通、環(huán)保等部門先后發(fā)布過多項法律和相關標準，對在用汽車進行嚴格的管理。我國與檢測診斷相關的標準和法規(guī)，包括汽車維護、汽車修理、交通安全、環(huán)保等各個方面，主要如下所列：GB/T15746.1.31995汽車修理質量檢查評定標準;GB/T37981983汽車大修竣工出廠技術條件;GB/T38451993汽油車怠速排放污染物的測量;GB/T14761.51993汽油車怠速污染物排放標準;GB/T38461993柴油車自由加速煙度的測量;GB/T14761.61993柴油車自由加速煙度排放標準;GB/T72581997機動車運行安全

15、技術條件;GB/T45991994汽車前照燈配光性能;GB/T74541987機動車前照燈使用和光束調整技術規(guī)定;GB/T124801990客車防雨密封性試驗方法;JT/T2011995汽車維護工藝規(guī)范;JT/T1981995汽車技術等級評定標準;JT/T1991995汽車技術等級評定的檢測方法;交通部汽車運輸業(yè)車輛技術管理規(guī)定;交通部道路運輸車輛維護管理規(guī)定;交通部汽車維修質量管理辦法;交通部汽車運輸車輛綜合性能檢測站管理辦法;公安部機動車輛安全技術檢測站管理辦法;GB147611999汽車排放污染物限值及測試方法;GB176911999壓燃式發(fā)動機車輛排氣污染物排放限值及測試方法;GB38

16、471999壓燃式發(fā)動機車輛排氣可見污染物排放限值及測試方法;GB/T176921999汽車用發(fā)動機凈功率測試方法;GB/T179931999汽車綜合性能檢測站通用技術條件;GB182852000在用車排氣污染物限值及測試方法 Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論 為了獲得有關研究汽車的狀態(tài)、運動和特征等方面的信息，就要選擇合適的測量儀表組成檢測系統(tǒng)，采用一定的檢測方法去進行測量。 3.2 檢測系統(tǒng)Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論 目前，汽車檢測參數大多是非電量。非電量的檢測多采用電測量法進行檢測，即首先將各種非電量轉變?yōu)殡娏?/p>

17、，然后經過一系列的處理，將非電量參數顯示出來。一個具體的檢測系統(tǒng)，通常是由傳感器、變換及測量裝置、記錄及顯示裝置、實驗結果的分析處理裝置等組成，有時還有試驗激發(fā)裝置，如圖所示。 3.2.1 檢測系統(tǒng)的基本組成Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論1.傳感器傳感器是一種能把被測對象的非電量信息檢測出來，并將其轉換成電信號的裝置。傳感器也有稱為變送器、發(fā)送器或檢測頭，在生物醫(yī)學及超聲檢測儀器中，常被稱為換能器。2.變換及測量裝置變換及測量裝置，其作用是把傳感器送來的電信號變換成具有一定功率的電壓或電流信號，以便推動下一級的記錄和顯示裝置。3.記錄及顯示裝置記錄及顯示裝

18、置，其作用是把變換及測量裝置送來的電壓和電流信號不失真地記錄下來和顯示出來。這類裝置有光線示波器；電子示波器；磁記錄器。記錄和顯示的方式一般有模擬和數字兩種，前者是記錄一條或一組曲線，后者是記錄一組數字或代碼。4.數據處理裝置數據處理裝置，是用來對檢測所得的結果進行分析、運算、處理等。5.試驗激發(fā)裝置試驗激發(fā)裝置，是人為地模擬某種條件把被測系統(tǒng)中的某種信息激發(fā)出來，以便檢測。3.2.1 檢測系統(tǒng)的基本組成Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論1.智能化儀表的含義智能化儀表一般是指以微處理器為基礎而設計制造出來的一代新型儀表?，F代汽車檢測中常用的儀表設備，如制動、車

19、速、側滑、軸重、廢氣、煙度、聲級、燈光試驗等測試設備以及滑動、動平衡、發(fā)動機綜合診斷等設備，已逐步用智能化儀表來取代傳統(tǒng)儀表，可克服傳統(tǒng)的指針式儀表的精度低、分辨力差和壽命短等缺點。2.智能化儀表的結構如圖為智能化儀表結構的簡單框圖。智能化儀表主要包括傳感器、放大器、A/D轉換、CPU和顯示器等基本部分，鍵盤和其它必要的輸入、輸出控制端口以及串行通信接口等。它是以微處理器作為控制單元，把儀表中的各個測量環(huán)節(jié)有機地結合起來，克服了數字儀表離不開人為操作的缺點，賦予了它某些計算機所特有的功能，它們大多都是可編程的，因此具有數據處理和故障診斷等能力。3.2.2 智能化儀表簡介Automobile E

20、lectrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論3.智能化儀表的特點智能化儀表的功能要比數字儀表的功能強得多，主要體現在以下幾點：（1）自動零位校準和自動精度校準；（2）自動量程切換；（3）功能自動選擇；（4）自動數據處理和誤差修正；（5）自動定時控制；（6）自動故障診斷。4.智能化儀表在汽車檢測中的應用舉例近年來智能化儀表的應用得到迅速的發(fā)展，如汽車檢測的穩(wěn)態(tài)加載ASM工況法中的底盤有負荷測功器、智能五氣體分析儀、智能側滑試驗臺、汽車軸重測試儀及車速試驗儀等，都用上了智能化技術。 3.2.2 智能化儀表簡介Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論1.檢測工作的任務汽車

21、技術性能的檢測工作是為了獲取有關研究汽車的狀態(tài)、運動和特征等方面的信息，是其客觀存在或運動狀態(tài)的特征，信號則是信息的載體。某些信息是可以直接檢測的，而另外一些信息卻不容易直接檢測。檢測工作的具體任務包括有以下幾點內容。（1）正確了解和使用汽車常用傳感器、中間變換電路和記錄儀器的工作原理和性能，并能根據實際條件和需要，較正確地選擇相關檢測儀器設備。（2）對汽車動態(tài)、靜態(tài)測試工作的基本需求和技術條件應有一個完整的概念，并能運用于汽車技術性能中重要參數的測試。（3）能正確測試出與汽車的研究任務有關的信息。（4）能排除干擾，獲取有用的信號。3.2.3 檢測工作的任務和檢測方法分類Automobile

22、Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論2.檢測方法分類檢測的方法多種多樣，分類方法也各不相同。常見的有偏差式檢測、零位式檢測和微差式檢測。（1）偏差式檢測在檢測過程中，被測量作用于儀表的比較裝置，使該比較裝置產生偏移量，直接以儀表的偏移量表示被測量的檢測方式。偏差式檢測易產生靈敏度漂移和零點漂移。偏差式檢測雖然過程簡單、迅速，但精度不高。（2）零位式檢測在檢測過程中，被測量作用于儀表的比較裝置，并被比較裝置中的標準量所抵消，當檢測系統(tǒng)達到平衡時，用已知標準量的值決定被測量的值，這種測量方式稱為零位式檢測。零位式檢測的特點是精度高，但平衡復雜，多適用于緩慢信號的檢測。（3）微差式檢測微差

23、式檢測是檢測技術中運用較多的檢測方式，它綜合了偏差式檢測迅速和零位式檢測精度高的優(yōu)點。3.2.3 檢測工作的任務和檢測方法分類Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論 數據處理和誤差分析是測試工作的最后一個環(huán)節(jié)，對汽車進行動態(tài)和靜態(tài)測試的結果不外乎獲得真實的有用的數據，并以此作為判斷汽車技術性能的重要依據。通過對數據處理與誤差分析，可把測試當中從儀表直讀的數據或各種記錄儀錄得的曲線進行去粗取精、去偽存真的處理，找出被測量的變化規(guī)律，拿到真實而有用的數據。3.3 誤差分析與數據處理Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論1.誤差的分類誤差通

24、?？梢园雌洚a生的原因、性質或表示方法分類。（l）按誤差產生的原因分類儀器誤差；人為誤差；環(huán)境誤差。（2）按誤差的特性分類系統(tǒng)誤差；偶然誤差;過失誤差。（3）按誤差數值表示的形式分類絕對誤差;相對誤差2.誤差的表示方法常用的誤差表示方法有四種：（1）范圍誤差：范圍誤差是指一組測量中的最高值與最低值之差，以此做為誤差變化的范圍。（2）算術平均誤差。（3）標準誤差。（4）或然誤差。上述四種誤差表示方式中，使用較多的是第三種，即標準誤差，它對一組測量中的較大誤差或較小誤差感覺比較靈敏，所以標準誤差是一種表示精確度的較好方法。 3.3.1 誤差分析的基礎知識Automobile Electrics第3章

25、 汽車檢測診斷基礎理論1.數據的分類在汽車檢測工作所接觸到的數據，一般可分為確定性數據與隨機性數據（見圖3.3）。（1）確定性數據：是指能用明確的數學關系式描述的數據，如果一個產生數據的實驗能夠重復多次獲得在一定的誤差范圍內相同的結果，則可認為該數據是確定性的。（2）隨機性數據：指很多測量記錄得到的數據不是確定性的，不能用明確的數學關系式來描述，也無法預測未來時刻的精確值，一般只能用概率術語和統(tǒng)計平均的概念去描述它，若不能設計出一種實驗，在重復進行后，不能獲得相同的實驗結果，則認為這些數據是隨機的。確定性數據與隨機性數據二者的區(qū)分：判斷數據是確定的還是隨機的，通常以實驗能否重復產生這些數據為根

26、據。3.3.2 數據處理的基本方法Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論2.有效數字概念高于或低于測量所能達到的準確度都是錯誤的。（1）有效數字的正確寫法有效數字的正確寫法應是：除末位數字是可疑的或不確定以外，其余各數字都是準確的，通常認為末位數字有不超過正負一個單位的誤差。（2）有效數字與欠準數字以水銀溫度計測量室溫為例當測量結果在21.6到21.8之間，通常記作21.70.1。前三位數字都是有意義的，因此稱為有效數字，而對其中最末位又稱為欠準數字。 (3)數字0的用法在確定有效數字時，關于數字0需要特別說明一下，它可以是有效數字，也可以不是有效數字，須根據具體

27、情況而定。3.3.2 數據處理的基本方法Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論3.有效數字的計算法則在數據處理中對有效數字的處理基本法則歸納如下：（1）記錄測量值時只保留一位欠準數字，通常欠準數字表示末位有1個單位的誤差。（2）當有效數字確定之后，其余的數字應一律舍棄，其原則是：凡末位有效數字即欠準數字后面的第一位數大于5時，則須在欠準數字上加1；而小于5時，則舍棄不計；若等于5時，當欠準數字為奇數，則加1；若為偶數時，則舍棄不計。對于第一位有效數字大于或等于8時，在計算有效數字位數時，可多計一位。（3）在做加減法計算時，通常所保留的小數點后面的位數應與所給各數中

28、，小數點后位數最少的相同。（4）在作乘除計算中，各因子保留的位數應以相對誤差最大或有效數字位數最少的標準，所得積或商的準確度不應大于準確度最小的那個因子。（5）在對數計算中，所取對數位數應與其真數的有效數字的位數相等；在計算平均值時，若為4個數或超過4個數相平均時，則平均值的有效數字的位數可增加一位。（6）表示精確度時，在大多數情況下，一般只取一位有效數字就夠了，特殊需要時可最多取二位有效數字。 3.3.2 數據處理的基本方法Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論1.傳感器定義傳感器是一種以測量為目的，以一定的精度把被測量轉換為與之有確定關系的、便于處理的另一種物

29、理量的測量器件。傳感器的輸出信號多為易于處理的電量，如電壓、電流、頻率等。傳感器由敏感元件、傳感元件及測量轉換電路三部分組成，如圖所示。敏感元件是在傳感器中直接感受被測量的元件。即被測量通過傳感器的敏感元件轉換成一與之有確定關系、更易于轉換的非電量。這一非電量通過傳感元件后就被轉換成電參量。測量轉換電路的作用是將傳感元件輸出的電參量轉換成易于處理的電壓、電流或頻率量。應該指出，不是所有的傳感器都有敏感、傳感元件之分，有些傳感器將兩者合二為一了。 3.4 汽車檢測設備中常用傳感器3.4.1常用傳感器的分類Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論2.傳感器的分類傳感器的

30、種類名目繁多，分類不盡相同。（1）按被測量分類?？煞譃槲灰?、力、力矩、轉速、振動、加速度、溫度、流量、流速等傳感器。（2）按測量原理分類?？煞譃殡娮琛㈦娙?、電感、光柵、熱電偶、超聲波、激光、紅外、光導纖維等傳感器。（3）按輸入/輸出特性的線性與否分類?？煞譃榫€性傳感器和非線性傳感器兩大類。 3.4.1常用傳感器的分類Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論1.電阻應變式傳感器（1）組成及工作原理電阻應變式傳感器主要由電阻應變片及測量轉換電路等組成，它是用直徑約0.025mm左右的具有高電阻率的電阻絲制成的，其規(guī)格一般以有效使用面積及電阻值來表示。電阻應變式傳感器的工

31、作原理是將電阻絲應變片粘貼在承受外力的零件之上，當零件受力變形時，應變片內電阻絲也隨之變形，從而使電阻值發(fā)生變化，通過測量轉換電路將電阻的變化轉換成電壓或電流的變化，達到測量零件變形、受力等目的。應變片具有體積小、價格便宜、精度高、線性好、測量范圍大、便于記錄和處理等一系列優(yōu)點，因而被廣泛應用于機械工程測量及科學實驗中，用來測量位移、力、壓力和加速度等參數。（2）電阻應變式傳感器的應用測加速度。傳感器由質量塊、彈性懸臂梁、應變片和基座組成。測量時，將其固定于被測物上。當被測物作水平加速度運動時，由于質量塊的慣性力（Fma）使懸臂梁發(fā)生變形，通過應變片檢測出懸臂梁的應變量，當振動頻率小于傳感器的

32、固有振動頻率時，應變量是與加速度成正比的。安全氣囊傳感器常采用這種形式。測力和稱。測力和稱重傳感器絕大部分是電阻應變式傳感器。測量時，由于車輛重量壓在傳感器上，圓柱體變形使應變片電阻改變，從而檢測出車輛重量或車軸重量。反力式制動試驗臺在測量車輛制動力時也采用電阻應變式傳感器。 3.4.2 汽車檢測設備中常用傳感器的工作原理及應用Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論2.熱電阻傳感器（1）組成及工作原理熱電阻傳感器主要用于測量溫度和與溫度有關的參量。按熱電阻性質不同可分為金屬熱電阻和半導體熱電阻兩類。前者通常稱為熱電阻，后者稱為熱敏電阻。熱電阻熱電阻主要是利用電阻隨

33、溫度升高而增大這一特性來測量溫度的。溫度升高，金屬內部原子晶格的振動加劇，從而使金屬內部的自由電子通過金屬導體時的阻力增大，宏觀上表現出電阻率變大，總電阻值增大。目前，較為廣泛應用的熱電阻材料是鉑、銅、鎳。熱敏電阻熱敏電阻是一種新型的半導體測溫元件。按溫度系數可分為負溫度系數熱敏電阻（NTC）和正溫度系數熱敏電阻（PTC）兩大類。負溫度系數熱敏電阻研制得較早，也較成熟。最常見的是錳、鈷，鐵、鎳、銅等多種氧化物混合燒結而成。根據不同的用途，負溫度系數熱敏電阻又可分為兩大類。第一類用于測量溫度。另一類為負的突變型，當其溫度上升到某設定值時，其電阻值突然下降，多用于各種電子電路中，起保護作用。（2）

34、熱電阻傳感器的應用熱電阻傳感器應用在發(fā)動機時常用來檢測發(fā)動機水溫、進氣溫度、排氣溫度，應用在空調系統(tǒng)時用來檢測車外溫度、車內溫度、蒸發(fā)器出口溫度等。3.4.2 汽車檢測設備中常用傳感器的工作原理及應用Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論3.電感式傳感器電感式傳感器是一種以電磁感應原理為基礎，把被測物理量轉換為電感量變化，再通過測量電路轉換成電壓或電流的裝置?？捎糜跍y量位移、加速度、壓力、流量等物理量。（1）組成及工作原理電感式傳感器可分為自感式和互感式兩大類。自感式電感傳感器自感式傳感器主要由線圈、鐵心、銜鐵及測桿等組成。工作時，銜鐵通過測桿與被測物體相接觸，被

35、測物體的位移將引起線圈電感量的變化，當傳感器線圈接入測量轉換電路后，電感的變化將被轉換成電壓、電流或頻率的變化，從而完成非電量到電量的轉換。自感式電感傳感器常見的有變隙式、變截面式和螺管式三種?；ジ惺诫姼袀鞲衅骰ジ惺诫姼袀鞲衅饔蓛蓚€完全相同的單個線圈的電感傳感器并用一根活動銜鐵就構成了互感式電感傳感器。在互感式電感傳感器中，當街鐵隨被測量移動而偏離中間位置時，兩個線圈的電感量一個增加，一個減小，測量兩線圈中電壓或電流變化的差值，即可測得位移量的變化。電感式傳感器的測量轉換電路一般采用電橋電路。轉換電路的作用是將電感量的變化轉換成電壓或電流信號，以便送入放大器進行放大，然后用儀表指示出來或記錄下

36、來。3.4.2 汽車檢測設備中常用傳感器的工作原理及應用Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論（2）電感式傳感器的應用測量位移測量時測端10接觸被測體，被測體的位移使銜鐵3在差動線圈中移動，造成線圈電感值的變化，此電感變化通過電纜接到電橋，電橋的電壓變化就反映了被測體的變化。汽車側滑試驗臺常采用軸向式電感位移測量儀測量前輪側滑量。測量壓力當壓力變化時，膜盒變形，互感式電感傳感器的鐵心移動，傳感器的輸出端子上有電壓產生，將電壓輸入到計算機中便可確定進氣量的多少。測量轉速汽車及檢測設備上用來測量發(fā)動機曲軸、車輪轉速常用自感式傳感器。當發(fā)動機、車輪轉動時，傳感器齒輪旋轉

37、，在電感線圈中會產生交流電壓。交流電壓的頻率與發(fā)動機轉速、車速成正比。將這些交流電壓放大、整形后就可以使轉速表指示出發(fā)動機和車輪轉速。 3.4.2 汽車檢測設備中常用傳感器的工作原理及應用Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論4.壓電式傳感器壓電式傳感器是一種自發(fā)電式傳感器。它以某些電介質的壓電效應為基礎，在外力作用下，電介質表面產生電荷，從而使非電量轉化成為電量進行測量。當外力去掉后電介質又重新回到不帶電的狀態(tài)。壓電傳感元件是力敏感元件，它可以測量最終能變換為力的那些非電物理量。主要用于動態(tài)作用力、壓力、加速度的測量。如圖所示為采用壓電式傳感器制造的發(fā)動機爆震傳

38、感器結構圖。作為振動檢測元件的壓電元件粘接固定在振動板上，振動板通過焊接固定在基板上，采用壓入法將基板和插座做成一個整體；壓電元件的一個電極通過引線端子連接到插座上，另一個電極由振動板、基板與外殼相連搭鐵。發(fā)動機內產生的爆震通過氣缸壁傳遞至殼體，通過基板再傳到振動板上，將變形加到壓電元件上，使壓電元件出現拉伸及壓縮，由此，將爆震時產生的特征頻率變換成電信號經接線柱輸送出來。 3.4.2 汽車檢測設備中常用傳感器的工作原理及應用1-壓電元件；2-振動板；3-基板；4-O形圈；5-墊片；6-插座；7-O形圈；8-接線柱；9-密封劑；10-外殼；11-引線端子 Automobile Electric

39、s第3章 汽車檢測診斷基礎理論5.超聲波傳感器（1）組成及工作原理超聲波是一種頻率超過20kHz的機械波，由于它具有遇到雜質或分界面產生顯著反射的特點，因此，在汽車及檢測設備中應用廣泛，常用于測量速度、流量、厚度及工件內部隱傷等。超聲波檢測的基本原理是利用某些非聲量的物理量（如密度、流量等）與描述超聲波媒質聲學特性的超聲量（聲速、衰減、聲阻抗等）之間存在著直接或間接的關系。探索到這些規(guī)律，通過超聲量的測定來測出某些物理量。超聲波由超聲波換能器（或稱為超聲波探頭）產生和接收，主要有以固體為傳導介質的探頭和以空氣為傳導介質的探頭（如圖所示）3.4.2 汽車檢測設備中常用傳感器的工作原理及應用1-插

40、頭；2-外殼；3-阻尼吸收塊；4-引線；5-壓電晶體；6-保護膜 1-外殼；2-金屬絲網罩；3-錐形共振盤；4-壓電晶體；5-引出線；6-阻抗匹配器 Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論探傷超聲波探傷方法多種多樣，最常用的是脈沖反射法。測試前，先將探頭插入探傷儀的連接插座上。探傷儀面板上有一個熒光屏，通過熒光屏可知工件中是否存在缺陷、缺陷大小及缺陷的位置。工作時探頭放于被測工件上，并在工件上來回移動進行檢測。探頭發(fā)出的超聲波，以一定速度向工件內部傳播，如工件中沒有缺陷，則超聲波傳到工件底部便產生反射，在熒光屏上只出現始脈沖T和底脈沖。如工件中有缺陷，一部分聲脈沖

41、在缺陷處產生反射，另一部分繼續(xù)傳播到工件底部產生反射，在熒光屏上除出現始脈沖T和底脈沖B外，還出現缺陷脈沖F。通過缺陷脈沖在熒光屏上的位置可確定缺陷在工件中的位置。亦可通過缺陷脈沖幅度的高低來判別缺陷當量的大小。如缺陷面積大，則缺陷脈沖的幅度就高，通過移動探頭還可確定缺陷大致長度。利用上述原理也可進行物體厚度的測量。測量流量如圖為超聲波檢出式卡門渦旋式空氣流量傳感器。在其后半部的兩側有一個超聲波發(fā)射器和一個超聲波接收器。在發(fā)動機運轉時，超聲波發(fā)射器不斷地向超聲波接收器發(fā)出一定頻率的超聲波。當超聲波通過進氣氣流到達接收器時，由于受氣流中旋渦的影響，使超聲波的相位發(fā)生變化。發(fā)動機控制電腦根據接收器

42、測出的相應變化的頻率，計算出單位時間內產生的旋渦數量，從而求得空氣流速和流量，然后確定噴油量和點火時刻。 3.4.2 汽車檢測設備中常用傳感器的工作原理及應用1-超聲波發(fā)射器；2-超聲波發(fā)生器；3-通往發(fā)動機；4-與渦旋數對應的疏密聲波；5-整形后的矩形波；6-接發(fā)動機控制電腦；7-旁通氣道；8-超聲波接收器；9-卡門渦旋；10-渦流發(fā)生器；11-渦流穩(wěn)定板 Automobile Electrics第3章 汽車檢測診斷基礎理論6.霍爾傳感器圖3.20 霍爾效應原理圖（1）組成及工作原理將金屬或半導體薄片垂直放置于磁感應強度為B的磁場中，此時若有電流流過金屬或半導體薄片，在垂直于電流和磁場的方向

43、上將產生電動勢，這種現象稱為霍爾效應，所產生的電動勢稱為霍爾電勢。利用這一原理制作而成的傳感器稱為霍爾傳感器?；魻栐ǔＷ龀烧叫伪∑?，有兩對引出線，其中一對為霍爾元件輸入電流，另一對輸出霍爾電勢。（2）霍爾傳感器的應用測量轉速在被測轉速的轉軸上安裝一個齒盤，也可選取機械系統(tǒng)中的一個齒輪，將霍爾器件及磁路系統(tǒng)靠近齒盤，隨著齒盤的轉動，磁路的磁阻也周期性地變化，測量霍爾器件輸出的脈沖頻率經隔直、放大、整形后就可以確定被測物的轉速。檢測發(fā)動機曲軸如圖所示，霍爾元件制成的發(fā)動機曲軸位置傳感器由永久磁鐵、導磁板和霍爾集成電路等組成。信號輪轉動時，每當葉片進入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時，霍爾集成電路中的磁場即被觸發(fā)葉片