汽车车身传感器课件

第一节汽车传感器概述(1)按能量关系分类可分为主动型和被动型两种。(2)按工作原理分类可分为电阻式、电容式、应变式、电感式、光电式、压电式和热电式传感器等。(3)按输入物理量分类可分为速度、位移、加速度、角速度、角位移、力矩、压力、温度、浓度和真空度传感器等。(4)按信号转换性质分类一种是非电量转换成非电量的信号传感器，如气动传感器、弹性敏感元件传感器；另一种是由非电量转换成电量信号的传感器，如压电式加速度传感器、热电偶温度传感器等。(5)按检测项目分类可分为温度、车速、加速度、压力和碰撞传感器等。第一节汽车传感器概述(1)按能量关系分类可分为主动型和被1(1)按能量关系分类可分为主动型和被动型两种。(1)按能量关系分类2(2)按工作原理分类可分为电阻式、电容式、应变式、电感式、光电式、压电式和热电式传感器等。(2)按工作原理分类3(3)按输入物理量分类可分为速度、位移、加速度、角速度、角位移、力矩、压力、温度、浓度和真空度传感器等。(3)按输入物理量分类4(4)按信号转换性质分类一种是非电量转换成非电量的信号传感器，如气动传感器、弹性敏感元件传感器；另一种是由非电量转换成电量信号的传感器，如压电式加速度传感器、热电偶温度传感器等。(4)按信号转换性质分类5(5)按检测项目分类表2-1汽车用传感器的种类及用途(5)按检测项目分类表2-1汽车用传感器的种类及用途6第二节车身系统常用传感器一、温度传感器二、车速传感器三、加速度传感器四、压力传感器五、碰撞传感器六、车身系统用其他传感器第二节车身系统常用传感器一、温度传感器二、车速传感器三7一、温度传感器.热敏电阻式温度传感器2.双金属片式温度传感器3.热敏铁氧体温度传感器一、温度传感器.热敏电阻式温度传感器2.双金属片式温度传8.热敏电阻式温度传感器)在工作范围内，电阻值随温度升高而增加的热敏电阻，称为正温度系数(PTC)热敏电阻，如图曲线2所示。2)在工作范围内，电阻值随温度升高而减小，称为负温度系数(NTC)热敏电阻，如图2-1中曲线1所示。3)在临界温度时，阻值发生锐减的称为临界温度系数(CTR)热敏电阻，如图2-1中曲线3所示。.热敏电阻式温度传感器)在工作范围内，电阻值随温度升高而9.热敏电阻式温度传感器图2-1热敏电阻的温度特性1负温度系数(NTC)正温度系数(PTC)3临界温度系数(CTR).热敏电阻式温度传感器图2-1热敏电阻的温度特性1负10图2-2车外空气温度传感器的结构与特性a)结构b)特性曲线图2-2车外空气温度传感器的结构与特性a)结构b)特性11图2-3汽车空调自动控制系统中传感器的安装位置1车外空气温度传感器2车内空气温度传感器(前)3日照传感器4控制板5后控制板6车内空气温度传感器(后)7计算机8功率伺服机构图2-3汽车空调自动控制系统中传感器的安装位置1车外空12图2-4蒸发器出口温度传感器的检查图2-4蒸发器出口温度传感器的检查13图2-5出口温度传感器在蒸发器上的安装位置图2-5出口温度传感器在蒸发器上的安装位置142.双金属片式温度传感器图2-6双金属片式温度传感器的基本原理2.双金属片式温度传感器图2-6双金属片式温度传感器的基本152.双金属片式温度传感器图2-7双金属片式热敏开关a)结构b)工作方式1双金属片2触点A常闭型B常开型2.双金属片式温度传感器图2-7双金属片式热敏开关a)结163.热敏铁氧体温度传感器图2-热敏铁氧体温度传感器1永久磁铁2热敏铁氧体3舌簧开关3.热敏铁氧体温度传感器图2-热敏铁氧体温度传感器1173.热敏铁氧体温度传感器图2-热敏铁氧体温度传感器的工作状态a)低于设定温度时热敏铁氧体的(高磁导率)状态b)高于设定温度时热敏铁氧体的(低磁导率)状态3.热敏铁氧体温度传感器图2-热敏铁氧体温度传感器的工作183.热敏铁氧体温度传感器图2-10铁氧体型热敏开关的工作方式)常闭型b)常开型c)频带型3.热敏铁氧体温度传感器图2-10铁氧体型热敏开关的工作方19二、车速传感器1.舌簧开关式车速传感器2.电磁感应式车速传感器3.光电式车速传感器4.可变磁阻式车速传感器二、车速传感器1.舌簧开关式车速传感器2.电磁感应式车速传201.舌簧开关式车速传感器图2-11舌簧开关式车速传感器的结构1舌簧开关2指针3弹簧4磁铁5转子6输出端1.舌簧开关式车速传感器图2-11舌簧开关式车速传感器的结211.舌簧开关式车速传感器图2-12舌簧开关吸引状态1舌簧开关2磁铁1.舌簧开关式车速传感器图2-12舌簧开关吸引状态1舌221.舌簧开关式车速传感器图2-13舌簧开关的排斥状态1舌簧开关2磁铁1.舌簧开关式车速传感器图2-13舌簧开关的排斥状态1232.电磁感应式车速传感器图2-14电磁感应式车速传感器的安装位置1输出轴2停车锁止齿轮3车速传感器2.电磁感应式车速传感器图2-14电磁感应式车速传感器的安242.电磁感应式车速传感器图2-15电磁感应式车速传感器a)结构b)信号波形2.电磁感应式车速传感器图2-15电磁感应式车速传感器a252.电磁感应式车速传感器图2-16电磁感应式车速传感器工作原理示意图a)结构b)感应电压波形1停车锁止齿轮2车速传感器3永久磁铁4电磁感应线圈5电控单元2.电磁感应式车速传感器图2-16电磁感应式车速传感器工作263.光电式车速传感器图2-17光电式车速传感器的结构1带槽的遮光板2发光二极管3光耦合器4光敏晶体管3.光电式车速传感器图2-17光电式车速传感器的结构1273.光电式车速传感器图2-18光电式车速传感器的工作原理1光耦合器2发光二极管3带槽的遮光板4遮光板转轴5光敏晶体管6信号线7端子3.光电式车速传感器图2-18光电式车速传感器的工作原理283.光电式车速传感器图2-19仪表板结构及车速表的连接框图a)仪表板结构b)车速表的连接框图1燃油表2里程表3车速表4温度表5蜂鸣器6车速报警器7车速传感器8放大显示开关3.光电式车速传感器图2-19仪表板结构及车速表的连接框图293.光电式车速传感器图2-20车速表的电路框图3.光电式车速传感器图2-20车速表的电路框图303.光电式车速传感器图2-21可变磁阻式车速传感器的安装位置及结构1车速传感器2混合集成电路3多极磁环3.光电式车速传感器图2-21可变磁阻式车速传感器的安装位314.可变磁阻式车速传感器图2-22可变磁阻式车速传感器的工作原理4.可变磁阻式车速传感器图2-22可变磁阻式车速传感器的工324.可变磁阻式车速传感器图2-23磁阻元件(MRE)的性质a)电阻大b)电阻小4.可变磁阻式车速传感器图2-23磁阻元件(MRE)的性质334.可变磁阻式车速传感器图2-24可变磁阻式车速传感器电路4.可变磁阻式车速传感器图2-24可变磁阻式车速传感器电路34三、加速度传感器1.偏心锤式加速度传感器2.滚轴式加速度传感器3.差动变压器式加速度传感器4.开关型加速度传感器三、加速度传感器1.偏心锤式加速度传感器2.滚轴式加速度传351.偏心锤式加速度传感器图2-25偏心锤式加速度传感器的结构1滚动触点2偏心转子3壳体4偏心锤5固定触点6弹簧1.偏心锤式加速度传感器图2-25偏心锤式加速度传感器的结361.偏心锤式加速度传感器图2-26偏心锤式加速度传感器工作原理a)静止状态b)碰撞状态1复位弹簧2偏心锤3挡块4固定触点5滚动触点6减速度方向1.偏心锤式加速度传感器图2-26偏心锤式加速度传感器工作372.滚轴式加速度传感器图2-27滚轴式加速度传感器的结构a)静止状态b)工作状态1止动销2滚轴3滚动触点4固定触点5底座6片簧2.滚轴式加速度传感器图2-27滚轴式加速度传感器的结构383.差动变压器式加速度传感器图2-28差动变压器式加速度传感器a)结构示意图b)输出特性c)工作原理图1差动变压器2绕组3铁心4印制电路板5变压器油6解调电路7振荡电路8电源电路3.差动变压器式加速度传感器图2-28差动变压器式加速度394.开关型加速度传感器图2-29横向加速度开关4.开关型加速度传感器图2-29横向加速度开关40四、压力传感器1.高压侧压力传感器2.低压侧压力传感器四、压力传感器1.高压侧压力传感器2.低压侧压力传感器41四、压力传感器图2-30低压侧压力传感器的位置1蒸发器2储液干燥剂3低压侧压力传感器4压缩机5冷凝器6高压侧温度开关7节流装置8低压侧温度开关四、压力传感器图2-30低压侧压力传感器的位置1蒸发器42四、压力传感器图2-31油压开关传感器的结构1触点2膜片3弹簧p压力四、压力传感器图2-31油压开关传感器的结构1触点2431.高压侧压力传感器图2-32高压侧压力传感器的安装位置1、4O形密封圈2视液镜3压力传感器1.高压侧压力传感器图2-32高压侧压力传感器的安装位置441.高压侧压力传感器图2-33高压侧压力传感器(常闭型)1接头2膜片3外壳4接线柱5弹簧6固定触点7活动触点1.高压侧压力传感器图2-33高压侧压力传感器(常闭型)452.低压侧压力传感器图2-34低压侧压力传感器1接头2膜片3外壳4接线柱5弹簧6固定触点7活动触点2.低压侧压力传感器图2-34低压侧压力传感器1接头46五、碰撞传感器1.机电结合式碰撞传感器2.水银开关式碰撞传感器3.电子式碰撞传感器五、碰撞传感器1.机电结合式碰撞传感器2.水银开关式碰撞47五、碰撞传感器图2-35滚球式碰撞传感器的结构1滚球2永久磁铁3导缸4固定触点5壳体五、碰撞传感器图2-35滚球式碰撞传感器的结构1滚球481.机电结合式碰撞传感器(1)滚球式碰撞传感器又称为偏压磁铁式碰撞传感器，其结构如图2-35所示，主要由铁质滚球、永久磁铁、导缸、固定触点和壳体等组成。(2)偏心锤式碰撞传感器又称为偏心转子式碰撞传感器，丰田、马自达汽车的SRS采用了这种传感器，其工作原理如图2-26所示。(3)滚轴式碰撞传感器其结构如图2-27所示。1.机电结合式碰撞传感器(1)滚球式碰撞传感器又称为偏压49图2-36滚球式碰撞传感器的工作原理图a)触点未接通b)触点接通图2-36滚球式碰撞传感器的工作原理图a)触点未接通b502.水银开关式碰撞传感器图2-37水银开关式碰撞传感器的结构1汞(静态位置)2壳体3汞(动态位置)4密封圈5电极(接点火器)6电极(接电源)7密封螺塞减速度汞运动方向与水平方向的夹角汞运动方向分力水平分力2.水银开关式碰撞传感器图2-37水银开关式碰撞传感器的513.电子式碰撞传感器图2-38利用压电振子的雨滴传感器a)不下雨时b)下雨时1雨滴2压电振子振动时3.电子式碰撞传感器图2-38利用压电振子的雨滴传感器52六、车身系统用其他传感器1.雨滴传感器2.电动座椅用传感器3.记忆式后视镜用传感器4.超声波距离传感器5.红外线传感器6.地磁传感器7.陀螺仪8.湿度传感器9.日照强度传感器10.光敏式光亮传感器六、车身系统用其他传感器1.雨滴传感器2.电动座椅用传感器531.雨滴传感器图2-39雨滴检测传感器的构成1阻尼橡胶2压电元件3不锈钢振动板4上盖(不锈钢)5混合集成电路6电容器7密封条8下盖9电路板10密封套11套管12线束1.雨滴传感器图2-39雨滴检测传感器的构成1阻尼橡胶541.雨滴传感器图2-40压电元件的结构1陶瓷(钛酸钡)2电极(金属蒸发)1.雨滴传感器图2-40压电元件的结构1陶瓷(钛酸钡)551.雨滴传感器图2-41间歇式风窗刮水器系统的构成1.雨滴传感器图2-41间歇式风窗刮水器系统的构成562.电动座椅用传感器图2-42微机控制动力座椅用传感器的结构1霍尔元件2永久磁铁3座位导轨、前与后垂直传感器4靠背位置传感器2.电动座椅用传感器图2-42微机控制动力座椅用传感器的结572.电动座椅用传感器图2-43座椅用传感器电路与控制电路1位置控制用微机电路2座椅用传感器电路2.电动座椅用传感器图2-43座椅用传感器电路与控制电路583.记忆式后视镜用传感器图2-44存储式后视镜用传感器的结构1左右方向位置传感器2后视镜支架3上下方向位置传感器4永久磁铁5霍尔元件6电动机(左右调整用)7驱动轴螺钉3.记忆式后视镜用传感器图2-44存储式后视镜用传感器的结594.超声波距离传感器图2-45超声波距离传感器难以检测的场合4.超声波距离传感器图2-45超声波距离传感器难以检测的场605.红外线传感器夜间，因车辆自身前照灯的照明能力有限，或是因对面来车前照灯引起的目眩，以及因行人的状况(如服装、姿势及手持物品等)影响，往往使驾驶员的夜间视觉功能下降。试验证明，在夜间的前照灯20m处，驾驶员只能看见行人的下半身；而在同样的场合下，利用红外线技术可以清楚地看到行人，特别是可以捕捉到行人温度较高的脸部。采用红外线传感器的夜间步行者报警系统，就是根据上面的原理开发出来的。夜间步行者报警系统是通过检测人脸辐射出的红外线，通过图像处理检测，判断出夜间难以发现的行人，在风窗玻璃上显示行人的存在及方向并发出警报，以提高驾驶员的视觉功能。5.红外线传感器夜间，因车辆自身前照灯的照明能力有限，或是616.地磁传感器图2-46磁通量闸门式地磁传感器1磁环2检测绕组3检测绕组4励磁绕组6.地磁传感器图2-46磁通量闸门式地磁传感器1磁环626.地磁传感器图2-47磁力线穿过磁场时的状况a)不饱和时的磁力线b)饱和时的磁力线1励磁绕组2磁心3检测绕组4磁力线5电压表6.地磁传感器图2-47磁力线穿过磁场时的状况a)不饱和637.陀螺仪图2-48压电振动型陀螺仪的基本原理a)音片型b)音叉型1检测用压电陶瓷2驱动用压电陶瓷7.陀螺仪图2-48压电振动型陀螺仪的基本原理a)音片型648.湿度传感器图2-49热敏电阻式湿度传感器结构与工作特性a)传感器结构b)工作特性1电极2加热器3元件4支板5导销8.湿度传感器图2-49热敏电阻式湿度传感器结构与工作特性658.湿度传感器图2-50结露传感器结构与工作特性a)传感器结构b)工作特性1感湿膜2电极3热敏电阻4铝基板8.湿度传感器图2-50结露传感器结构与工作特性a)传感668.湿度传感器图2-51电控自动空调上日照强度传感器的布置1日照强度传感器2按钮与微机3电动机4车内温度传感器5动力伺服6主微机7鼓风机控制8.湿度传感器图2-51电控自动空调上日照强度传感器的布置679.日照强度传感器图2-52日照强度传感器结构与工作特性a)传感器结构b)工作特性9.日照强度传感器图2-52日照强度传感器结构与工作特性689.日照强度传感器图2-53凌志LS400轿车日照传感器的安装位置及其工作原理a)安装位置b)工作电路9.日照强度传感器图2-53凌志LS400轿车日照传感器的699.日照强度传感器图2-54日照强度传感器的电阻特性及检测方法a)特性曲线b)检测方法9.日照强度传感器图2-54日照强度传感器的电阻特性及检7010.光敏式光亮传感器图2-55光敏式光亮传感器的结构1电极2玻璃3金属盖4滤波器5金属底板6引线7陶瓷基片8硫化镉10.光敏式光亮传感器图2-55光敏式光亮传感器的结构17110.光敏式光亮传感器图2-56硫化镉光敏器件的特性10.光敏式光亮传感器图2-56硫化镉光敏器件的特性72第三节车身传感器的研究和发展趋势一、现代传感器的主要特点二、车身传感器的发展方向第三节车身传感器的研究和发展趋势一、现代传感器的主要特点73一、现代传感器的主要特点(1)传感器固态化物性型传感器(即固态传感器)包括半导体、电介质和强磁性体三种类型。(2)传感器集成化与多功能化随着传感器应用领域的不断扩大，借助半导体的蒸镀技术、扩散技术、光刻技术、精密加工及组装技术等，使传感器从单个元器件、单一功能向集成化和多功能化方向发展。(3)传感器智能化智能传感器，是指带有微型计算机并具有信息检测和处理功能的传感器。一、现代传感器的主要特点(1)传感器固态化物性型传感器(即74(1)传感器固态化物性型传感器(即固态传感器)包括半导体、电介质和强磁性体三种类型。(1)传感器固态化75(2)传感器集成化与多功能化随着传感器应用领域的不断扩大，借助半导体的蒸镀技术、扩散技术、光刻技术、精密加工及组装技术等，使传感器从单个元器件、单一功能向集成化和多功能化方向发展。(2)传感器集成化与多功能化76(3)传感器智能化智能传感器，是指带有微型计算机并具有信息检测和处理功能的传感器。(3)传感器智能化77二、车身传感器的发展方向1.光纤传感器2.有源传感器二、车身传感器的发展方向1.光纤传感器2.有源传感器781.光纤传感器1)光纤压力传感器图2-57给出了利用镜面膜片反射原理做成的光纤压力传感器。2)光纤流量计及光纤声压传感器图2-58给出了这两种光纤传感器。3)光纤数字温度计图2-59给出了一个光供给型的光纤数字温度计。1.光纤传感器1)光纤压力传感器图2-57给出了利用镜面膜791.光纤传感器图2-57光纤压力传感器1膜片2透镜3光纤4探头5主光纤6信号光纤7光敏二极管8发光二极管1.光纤传感器图2-57光纤压力传感器1膜片2透镜80图2-58光纤流量计及光纤声压传感器a)光纤流量计b)光纤声压传感器1、5光纤2夹具3外管4填料6压力板图2-58光纤流量计及光纤声压传感器a)光纤流量计b)812.有源传感器1)应变有源传感器对于应变式传感器来说，其优点很多，但其缺点也很多，主要是输出灵敏度低，如加上放大器，则大大提高了信号输出精度，降低了噪声干扰的影响。2)压电有源传感器由于普通的压电式传感器产生的电荷很小，本身内阻又很高，给使用带来了诸多不便。3)压阻有源传感器图2-64为一种典型的有源自补偿压阻力传感器。2.有源传感器1)应变有源传感器对于应变式传感器来说，其优822.有源传感器图2-59光纤数字温度计1输入2热电偶3数字电路4输出5显示器6光调制部件7光接续器8光信号9光源10光纤11光电转换器12模拟电路2.有源传感器图2-59光纤数字温度计1输入2热电832.有源传感器图2-60光纤转矩传感器1光源2光纤3检出器4反射小片5吸收小片6套筒7轴82号带9轴承101号带2.有源传感器图2-60光纤转矩传感器1光源2光纤84(1)应变有源传感器图2-61有源压力传感器结构a)弹性梁上的薄膜应变片b)膜片连杆及弹性梁c)传感器结构1薄膜片(共四片)2引线3、7弹性梁4绝缘膜(陶瓷)5壳体6过载保护件8连杆9膜片10压力敏感元件11放大器12调零及量程电位器13插头(1)应变有源传感器图2-61有源压力传感器结构a)弹85(1)应变有源传感器图2-62有源压力传感器工作原理框图(1)应变有源传感器图2-62有源压力传感器工作原理框图86(1)应变有源传感器图2-63带有阻抗变换放大器的压电传感器1压电石英2质量块3绝缘圈4插座5阻抗变换电路(1)应变有源传感器图2-63带有阻抗变换放大器的压电87(2)压电有源传感器由于普通的压电式传感器产生的电荷很小，本身内阻又很高，给使用带来了诸多不便。(2)压电有源传感器88(3)压阻有源传感器图2-64为一种典型的有源自补偿压阻力传感器。图2-64有源自补偿压阻力传感器a)受力单元b)总体结构1顶板2球头3波纹管4硅立方体5陶瓷座(3)压阻有源传感器图2-64为一种典型的有源自补偿压阻力89