第2章_汽車車身傳感器

1、第二章汽車車身傳感器第一節(jié)汽車傳感器概述第二節(jié)車身系統(tǒng)常用傳感器第三節(jié)車身傳感器的研究和發(fā)展趨勢第一節(jié)汽車傳感器概述(1)按能量關系分類可分為主動型和被動型兩種。(2)按工作原理分類可分為電阻式、電容式、應變式、電感式、光電式、壓電式和熱電式傳感器等。(3)按輸入物理量分類可分為速度、位移、加速度、角速度、角位移、力矩、壓力、溫度、濃度和真空度傳感器等。(4)按信號轉換性質(zhì)分類一種是非電量轉換成非電量的信號傳感器，如氣動傳感器、彈性敏感元件傳感器；另一種是由非電量轉換成電量信號的傳感器，如壓電式加速度傳感器、熱電偶溫度傳感器等。(5)按檢測項目分類可分為溫度、車速、加速度、壓力和碰撞傳感器等。

2、(1)按能量關系分類可分為主動型和被動型兩種。(2)按工作原理分類可分為電阻式、電容式、應變式、電感式、光電式、壓電式和熱電式傳感器等。(3)按輸入物理量分類可分為速度、位移、加速度、角速度、角位移、力矩、壓力、溫度、濃度和真空度傳感器等。(4)按信號轉換性質(zhì)分類一種是非電量轉換成非電量的信號傳感器，如氣動傳感器、彈性敏感元件傳感器；另一種是由非電量轉換成電量信號的傳感器，如壓電式加速度傳感器、熱電偶溫度傳感器等。(5)按檢測項目分類表2-1汽車用傳感器的種類及用途第二節(jié)車身系統(tǒng)常用傳感器一、溫度傳感器二、車速傳感器三、加速度傳感器四、壓力傳感器五、碰撞傳感器六、車身系統(tǒng)用其他傳感器一、溫度傳

3、感器.熱敏電阻式溫度傳感器2.雙金屬片式溫度傳感器3.熱敏鐵氧體溫度傳感器.熱敏電阻式溫度傳感器)在工作范圍內(nèi)，電阻值隨溫度升高而增加的熱敏電阻，稱為正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻，如圖曲線2所示。2)在工作范圍內(nèi)，電阻值隨溫度升高而減小，稱為負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻，如圖2-1中曲線1所示。3)在臨界溫度時，阻值發(fā)生銳減的稱為臨界溫度系數(shù)(CTR)熱敏電阻，如圖2-1中曲線3所示。.熱敏電阻式溫度傳感器圖2-1熱敏電阻的溫度特性1負溫度系數(shù)(NTC)正溫度系數(shù)(PTC)3臨界溫度系數(shù)(CTR)圖2-2車外空氣溫度傳感器的結構與特性a)結構b)特性曲線圖2-3汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)中傳感器的安

4、裝位置1車外空氣溫度傳感器2車內(nèi)空氣溫度傳感器(前)3日照傳感器4控制板5后控制板6車內(nèi)空氣溫度傳感器(后)7計算機8功率伺服機構圖2-4蒸發(fā)器出口溫度傳感器的檢查圖2-5出口溫度傳感器在蒸發(fā)器上的安裝位置2.雙金屬片式溫度傳感器圖2-6雙金屬片式溫度傳感器的基本原理2.雙金屬片式溫度傳感器圖2-7雙金屬片式熱敏開關a)結構b)工作方式1雙金屬片2觸點A常閉型B常開型3.熱敏鐵氧體溫度傳感器圖2-熱敏鐵氧體溫度傳感器1永久磁鐵2熱敏鐵氧體3舌簧開關3.熱敏鐵氧體溫度傳感器圖2-熱敏鐵氧體溫度傳感器的工作狀態(tài)a)低于設定溫度時熱敏鐵氧體的(高磁導率)狀態(tài)b)高于設定溫度時熱敏鐵氧體的(低磁導率)

5、狀態(tài)3.熱敏鐵氧體溫度傳感器圖2-10鐵氧體型熱敏開關的工作方式)常閉型b)常開型c)頻帶型二、車速傳感器1.舌簧開關式車速傳感器2.電磁感應式車速傳感器3.光電式車速傳感器4.可變磁阻式車速傳感器1.舌簧開關式車速傳感器圖2-11舌簧開關式車速傳感器的結構1舌簧開關2指針3彈簧4磁鐵5轉子6輸出端1.舌簧開關式車速傳感器圖2-12舌簧開關吸引狀態(tài)1舌簧開關2磁鐵1.舌簧開關式車速傳感器圖2-13舌簧開關的排斥狀態(tài)1舌簧開關2磁鐵2.電磁感應式車速傳感器圖2-14電磁感應式車速傳感器的安裝位置1輸出軸2停車鎖止齒輪3車速傳感器2.電磁感應式車速傳感器圖2-15電磁感應式車速傳感器a)結構b)信

6、號波形2.電磁感應式車速傳感器圖2-16電磁感應式車速傳感器工作原理示意圖a)結構b)感應電壓波形1停車鎖止齒輪2車速傳感器3永久磁鐵4電磁感應線圈5電控單元3.光電式車速傳感器圖2-17光電式車速傳感器的結構1帶槽的遮光板2發(fā)光二極管3光耦合器4光敏晶體管3.光電式車速傳感器圖2-18光電式車速傳感器的工作原理1光耦合器2發(fā)光二極管3帶槽的遮光板4遮光板轉軸5光敏晶體管6信號線7端子3.光電式車速傳感器圖2-19儀表板結構及車速表的連接框圖a)儀表板結構b)車速表的連接框圖1燃油表2里程表3車速表4溫度表5蜂鳴器6車速報警器7車速傳感器8放大顯示開關3.光電式車速傳感器圖2-20車速表的電路

7、框圖3.光電式車速傳感器圖2-21可變磁阻式車速傳感器的安裝位置及結構1車速傳感器2混合集成電路3多極磁環(huán)4.可變磁阻式車速傳感器圖2-22可變磁阻式車速傳感器的工作原理4.可變磁阻式車速傳感器圖2-23磁阻元件(MRE)的性質(zhì)a)電阻大b)電阻小4.可變磁阻式車速傳感器圖2-24可變磁阻式車速傳感器電路三、加速度傳感器1.偏心錘式加速度傳感器2.滾軸式加速度傳感器3. 差動變壓器式加速度傳感器4.開關型加速度傳感器1.偏心錘式加速度傳感器圖2-25偏心錘式加速度傳感器的結構1滾動觸點2偏心轉子3殼體4偏心錘5固定觸點6彈簧1.偏心錘式加速度傳感器圖2-26偏心錘式加速度傳感器工作原理a)靜止

8、狀態(tài)b)碰撞狀態(tài)1復位彈簧2偏心錘3擋塊4固定觸點5滾動觸點6減速度方向2.滾軸式加速度傳感器圖2-27滾軸式加速度傳感器的結構a)靜止狀態(tài)b)工作狀態(tài)1止動銷2滾軸3滾動觸點4固定觸點5底座6片簧3. 差動變壓器式加速度傳感器圖2-28差動變壓器式加速度傳感器a)結構示意圖b)輸出特性c)工作原理圖1差動變壓器2繞組3鐵心4印制電路板5變壓器油6解調(diào)電路7振蕩電路8電源電路4.開關型加速度傳感器圖2-29橫向加速度開關四、壓力傳感器1.高壓側壓力傳感器2.低壓側壓力傳感器四、壓力傳感器圖2-30低壓側壓力傳感器的位置1蒸發(fā)器2儲液干燥劑3低壓側壓力傳感器4壓縮機5冷凝器6高壓側溫度開關7節(jié)流

9、裝置8低壓側溫度開關四、壓力傳感器圖2-31油壓開關傳感器的結構1觸點2膜片3彈簧p壓力1.高壓側壓力傳感器圖2-32高壓側壓力傳感器的安裝位置1、4O形密封圈2視液鏡3壓力傳感器1.高壓側壓力傳感器圖2-33高壓側壓力傳感器(常閉型)1接頭2膜片3外殼4接線柱5彈簧6固定觸點7活動觸點2.低壓側壓力傳感器圖2-34低壓側壓力傳感器1接頭2膜片3外殼4接線柱5彈簧6固定觸點7活動觸點五、碰撞傳感器1. 機電結合式碰撞傳感器2.水銀開關式碰撞傳感器3.電子式碰撞傳感器五、碰撞傳感器圖2-35滾球式碰撞傳感器的結構1滾球2永久磁鐵3導缸4固定觸點5殼體1. 機電結合式碰撞傳感器(1)滾球式碰撞傳感

10、器又稱為偏壓磁鐵式碰撞傳感器，其結構如圖2-35所示，主要由鐵質(zhì)滾球、永久磁鐵、導缸、固定觸點和殼體等組成。(2)偏心錘式碰撞傳感器又稱為偏心轉子式碰撞傳感器，豐田、馬自達汽車的SRS采用了這種傳感器，其工作原理如圖2-26所示。(3)滾軸式碰撞傳感器其結構如圖2-27所示。圖2-36滾球式碰撞傳感器的工作原理圖a)觸點未接通b)觸點接通2.水銀開關式碰撞傳感器圖2-37水銀開關式碰撞傳感器的結構1汞(靜態(tài)位置)2殼體3汞(動態(tài)位置)4密封圈5電極(接點火器)6電極(接電源)7密封螺塞減速度汞運動方向與水平方向的夾角汞運動方向分力水平分力3.電子式碰撞傳感器圖2-38利用壓電振子的雨滴傳感器a

11、)不下雨時b)下雨時1雨滴2壓電振子振動時六、車身系統(tǒng)用其他傳感器1.雨滴傳感器2.電動座椅用傳感器3.記憶式后視鏡用傳感器4.超聲波距離傳感器5.紅外線傳感器6.地磁傳感器7.陀螺儀8.濕度傳感器9.日照強度傳感器10.光敏式光亮傳感器1.雨滴傳感器圖2-39雨滴檢測傳感器的構成1阻尼橡膠2壓電元件3不銹鋼振動板4上蓋(不銹鋼)5混合集成電路6電容器7密封條8下蓋9電路板10密封套11套管12線束1.雨滴傳感器圖2-40壓電元件的結構1陶瓷(鈦酸鋇)2電極(金屬蒸發(fā))1.雨滴傳感器圖2-41間歇式風窗刮水器系統(tǒng)的構成2.電動座椅用傳感器圖2-42微機控制動力座椅用傳感器的結構1霍爾元件2永久

12、磁鐵3座位導軌、前與后垂直傳感器4靠背位置傳感器2.電動座椅用傳感器圖2-43座椅用傳感器電路與控制電路1位置控制用微機電路2座椅用傳感器電路3.記憶式后視鏡用傳感器圖2-44存儲式后視鏡用傳感器的結構1左右方向位置傳感器2后視鏡支架3上下方向位置傳感器4永久磁鐵5霍爾元件6電動機(左右調(diào)整用)7驅動軸螺釘4.超聲波距離傳感器圖2-45超聲波距離傳感器難以檢測的場合5.紅外線傳感器夜間，因車輛自身前照燈的照明能力有限，或是因對面來車前照燈引起的目眩，以及因行人的狀況(如服裝、姿勢及手持物品等)影響，往往使駕駛員的夜間視覺功能下降。試驗證明，在夜間的前照燈20m處，駕駛員只能看見行人的下半身；而

13、在同樣的場合下，利用紅外線技術可以清楚地看到行人，特別是可以捕捉到行人溫度較高的臉部。采用紅外線傳感器的夜間步行者報警系統(tǒng)，就是根據(jù)上面的原理開發(fā)出來的。夜間步行者報警系統(tǒng)是通過檢測人臉輻射出的紅外線，通過圖像處理檢測，判斷出夜間難以發(fā)現(xiàn)的行人，在風窗玻璃上顯示行人的存在及方向并發(fā)出警報，以提高駕駛員的視覺功能。6.地磁傳感器圖2-46磁通量閘門式地磁傳感器1磁環(huán)2檢測繞組3檢測繞組4勵磁繞組6.地磁傳感器圖2-47磁力線穿過磁場時的狀況a)不飽和時的磁力線b)飽和時的磁力線1勵磁繞組2磁心3檢測繞組4磁力線5電壓表7.陀螺儀圖2-48壓電振動型陀螺儀的基本原理a)音片型b)音叉型1檢測用壓電

14、陶瓷2驅動用壓電陶瓷8.濕度傳感器圖2-49熱敏電阻式濕度傳感器結構與工作特性a)傳感器結構b)工作特性1電極2加熱器3元件4支板5導銷8.濕度傳感器圖2-50結露傳感器結構與工作特性a)傳感器結構b)工作特性1感濕膜2電極3熱敏電阻4鋁基板8.濕度傳感器圖2-51電控自動空調(diào)上日照強度傳感器的布置1日照強度傳感器2按鈕與微機3電動機4車內(nèi)溫度傳感器5動力伺服6主微機7鼓風機控制9.日照強度傳感器圖2-52日照強度傳感器結構與工作特性a)傳感器結構b)工作特性9.日照強度傳感器圖2-53凌志LS400轎車日照傳感器的安裝位置及其工作原理a) 安裝位置b)工作電路9.日照強度傳感器圖2-54日照

15、強度傳感器的電阻特性及檢測方法a)特性曲線b)檢測方法10.光敏式光亮傳感器圖2-55光敏式光亮傳感器的結構1電極2玻璃3金屬蓋4濾波器5金屬底板6引線7陶瓷基片8硫化鎘10.光敏式光亮傳感器圖2-56硫化鎘光敏器件的特性第三節(jié)車身傳感器的研究和發(fā)展趨勢一、現(xiàn)代傳感器的主要特點二、車身傳感器的發(fā)展方向一、現(xiàn)代傳感器的主要特點(1)傳感器固態(tài)化物性型傳感器(即固態(tài)傳感器)包括半導體、電介質(zhì)和強磁性體三種類型。(2)傳感器集成化與多功能化隨著傳感器應用領域的不斷擴大，借助半導體的蒸鍍技術、擴散技術、光刻技術、精密加工及組裝技術等，使傳感器從單個元器件、單一功能向集成化和多功能化方向發(fā)展。(3)傳感

16、器智能化智能傳感器，是指帶有微型計算機并具有信息檢測和處理功能的傳感器。(1)傳感器固態(tài)化物性型傳感器(即固態(tài)傳感器)包括半導體、電介質(zhì)和強磁性體三種類型。(2)傳感器集成化與多功能化隨著傳感器應用領域的不斷擴大，借助半導體的蒸鍍技術、擴散技術、光刻技術、精密加工及組裝技術等，使傳感器從單個元器件、單一功能向集成化和多功能化方向發(fā)展。(3)傳感器智能化智能傳感器，是指帶有微型計算機并具有信息檢測和處理功能的傳感器。二、車身傳感器的發(fā)展方向1.光纖傳感器2.有源傳感器1.光纖傳感器1)光纖壓力傳感器圖2-57給出了利用鏡面膜片反射原理做成的光纖壓力傳感器。2)光纖流量計及光纖聲壓傳感器圖2-58

17、給出了這兩種光纖傳感器。3)光纖數(shù)字溫度計圖2-59給出了一個光供給型的光纖數(shù)字溫度計。1.光纖傳感器圖2-57光纖壓力傳感器1膜片2透鏡3光纖4探頭5主光纖6信號光纖7光敏二極管8發(fā)光二極管圖2-58光纖流量計及光纖聲壓傳感器a)光纖流量計b)光纖聲壓傳感器1、5光纖2夾具3外管4填料6壓力板2.有源傳感器1)應變有源傳感器對于應變式傳感器來說，其優(yōu)點很多，但其缺點也很多，主要是輸出靈敏度低，如加上放大器，則大大提高了信號輸出精度，降低了噪聲干擾的影響。2)壓電有源傳感器由于普通的壓電式傳感器產(chǎn)生的電荷很小，本身內(nèi)阻又很高，給使用帶來了諸多不便。3)壓阻有源傳感器圖2-64為一種典型的有源自補償壓阻力傳感器。2.有源傳感器圖2-59光纖數(shù)字溫度計1輸入2熱電偶3數(shù)字電路4輸出5顯示器6光調(diào)制部件7光接續(xù)器8光信號9光源10光纖11光電轉換器12模擬電路2.有源傳感器圖2-60光纖轉矩傳感器1光源2光纖3檢出器4反射小片5吸收小片6套筒7軸82號帶9軸承101號帶(1)應變有源傳感器圖2-61有源壓力傳感器結構a)彈性梁上的薄膜應變片b)膜片連桿及彈性梁c)傳感器結