热膜式空气流量计的测量技术讲课讲稿
汽车传感器与检测技术课件：热膜式空气流量传感器应用案例
二、热膜式空气流量传感器
2）供电电源检测 接通点火开关，用万用表测量传感器的端子3和1间电压，该值应为蓄电池电
压，如图5-33所示，测量结果若与规定值相差很大或无电压存在，应按电路图查 找故障，进行检测或更换。
图5-33 空气流理传感器供电检查
二、热膜式空气流量传感器
量的变化，ECM依据空气流量的变化，按14.7:1的空燃比严格控制喷油量。空 气流量传感器与ECM的连接电路如图5-34所示。在电路中，ECM输入5V电源电 压，根据空气流量的变化，传感器产生信号电压变化。怠速时输出信号电压为
0.5V，发动机转速在2000r/min时为1.0V。
二、热膜式空气流量传感器
怠速 发动机转速为2000r/min
标准数据 0.5V 1.0V
3—搭铁 1—搭铁
电源电压/V 导通情况
断开连接器，点火开关在ON —
蓄电池电压 导通
二、热膜式空气流量传感器
图5-35 2.7L V6发动机空气流量传感器与ECM连接电路
THANKS
热膜式空气流量传感器的检测方法如下： 1）性能检测 ①关闭点火开关，从进气道上拆下空气流量传感器。在静态情况下，测量传感 器连接器插头端子2与1间电压，该值应为0.03V，如图5-31所示。
图5-31 热膜式空气流量传感器的性能检测
二、热膜式空气流量传感器
②用电吹风对准传感器进气口，用冷气挡向传感器吹风，如图5-32所示，此时的 测量电压应为（2.3±0.1）V。当电吹风缓慢向后移动，随其与传感器入口距离的 增大以上电压值应逐渐减小。当电吹风距离传感器进气口约0.2m时，电压值应为 （1.5±0.1）V。 若测量结果与标准值相差较大，则应更换空气流量传感器；若测量结果符合要求但 故障仍然存在，应对传感器供电和线路状况进行检查。
热膜式空气流量计的测量技术
热膜式空气流量计的测量技术摘要：空气流量计是汽车电控系统的一个重要元件，它担负着向电脑传递进气量大小信号的任务，它性能的好坏直接影响到发动机能否正常工作，因此掌握空气流量计的检测与故障诊断方法就特别重要测量技术。
热膜式空气流量计是基于热平衡原理，用于检测吸入发动机空气的质量流量计。
可测量吸入发动机气缸的空气量并将其转变成电信号传送给ECU，是确定基本喷油量的重要依据之一。
本文通过对热膜式空气流量计的测量原理、温度补偿的分析介绍了其测量技术。
关键词：热膜式空气流量计热平衡测量技术空气流量传感器AFS（Air Flow Sensor）又称为空气流量计AFM（Air Flow Meter），其功用是检测发动机进气量大小、并将进气量信息转换成电信号输入电控单元（ECU），以供ECU计算确定喷油时间（即喷油量）和点火时间。
进气量信号是控制单元计算喷油时间和点火时间的主要依据，同时对发动机的正常运转、提高燃油效率及减少汽车尾气排放起到至关重要的作用。
一、热膜式空气流量计的基本原理热膜式空气流量计是基于热平衡原理，用于检测吸入发动机空气的质量流量计。
可测量吸入发动机气缸的空气量并将其转变成电信号传送给ECU，是确定基本喷油量的重要依据之一。
1—接线插座2—护套1—过滤层2—温度补偿电阻3—铂金属膜4—防护网3—热膜电阻热膜式空气流量计的发热元件是铂金属膜，铂金属发热元件的响应速度很快，能在几毫秒内反映出空气流量的变化，因此测量精度不受进气气流脉动的影响。
此外还具有进气阻力小，不磨损部件等优点，因此目前大多数中高档轿车都采用了这种热膜式空气流量计。
热膜式空气流量计的结构如图1所示，热膜电阻设在其内部的进气通道的一个矩形护套中。
为了防止污物沉积到热膜电阻上影响测量精度，在护套的空气入口一侧设有空气过滤层，用以过滤空气中的污物。
为了防止进气温度变化使测量精度受到影响，在热膜电阻附近的气流上游没有铂金属膜式温度补偿电阻，如图2所示。
空气流量计传感器检测课件
②线束短路性测试：将数字万用表设置在电阻200KΩ档，测量空气流 量计针脚2与电控单元针脚11、12、13之间电阻，应为∞。测量空气流量 计针脚与电控单元针脚：3—11、13；4—12、13；5—11、12之间电阻均 应为∞。
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测 注意： 在实际维修中，欲测试各条线束的导通性，应关闭 点火开关，拔下传感器插头与电控单元插接器，使用数 字万用表分别测量各线束间的电阻，相连导线电阻应当 小于5Ω，不相连导线电阻应∞为正常。而在汽车微机控 制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上，进行本项 测试不用拔传感器与电控单元插头。在实际测量中，由 于测量手法、万用表本身的误差以及被测物体表面的氧 化与灰尘等因素，发生几个欧姆的误差属正常现象，不 必拘泥于具体数字。
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测
（2）电压测试 本项目电压测试有电源电压测试和信号电压测试两部分，其中信号 电压测试是确定空气流量计是否失效的主要依据。 ①电源电压测试：在汽 车微机控制故障检测诊断 实验系统的发动机实验台 上进行。打开点火开关， 将数字万用表设置在直流 电压20V档，红色表针置于 空气流量计针脚2，黑色表 针置于电瓶负极或发动机 进气歧管壳体，打起动机 时应显示12V左右的电压；
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测
2、空气流量计的电路连接图和插头端子如图所示
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测
检测条件与标准参数如下表所示 端子名称 2号端子 4号端子 5号端子怠速 5号端子急加速 电压（v） 12 5 1.4 2.8
空气流量计各管脚定义 端子 1号端子 2号端子 3号端子 4号端子 5号端子 定义 空脚 12V电压 ECU内搭铁 5V参考电压 反馈信号
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测
空气流量计说课稿
空气流量计说课稿教学内容空气流量计及其检测学时分配总学时1学时（45分钟）讲解学时动手操作教学目标1、了解空气流量计的分类2、空气流量计的工作原理及检测教学重点难点教学重点空气流量计的原理及其检测教学难点空气流量计的原理及其检测教学方法问答法、分组讨论法、讲授法、示范法、任务驱动法、多媒体演示、总结归纳。
教学过程设计时间分配内容教学行为所用设备教具媒体等5 新课导入：1、任务一：提问发动机空气供给系统的组成并找出相应的实物。
2、任务二：讨论汽车冒黑烟可能因素。
师：空气供给系统的组成并找出在发动机中各自所对应的位置。
生：踊跃举手并积极回答。
师：以空气流量计入手，说明其重要性，是检测发动机的进气量的，它可以将发动机进气量多少的信息转换成为电信号输送给ECU。
决定喷油量和点火正时的基本信号之一，并引入新课。
师：一辆捷达轿车在行驶20000公里以后，气管冒黑烟，加速不良，有哪些因素导致？生：思考并讨论。
试验台板书PPT14 4 明确目标及其任务：空气流量计的分类任务三：结合实物并具体指出各部件的位置。
（缓冲叶片，阻尼作用，保持运转平衡）任务四：结合实物并具体指出各部件的位置。
（以生活中的的例子导入。
例如：检票入口）任务五：结合实物并具体指出各部件的位置。
①热线式（风吹带走热量，平衡）师：空气流量计类型分为翼片式、卡门涡旋式、热式。
师：简单介绍翼片式空气流量计的结构，重点阐述其工作原理。
结合实物、图片进行分析。
生：认真听讲，提出其不懂的地方，并一起进行讨论。
师：解答疑问，随后请同学以自己的理解，结合自己的认知阐述原理，加深印象。
生：有自己的语言及自己的认知结实工作原理。
师：简单介卡门涡旋式空气流量计的结构，重点阐述其工作原理。
结合实物、图片进行分析。
生：认真听讲，提出其不懂的地方，并一起进行讨论。
师：解答疑问，随后请同学以自己的理解，结合自己的认知阐述原理，加深印象。
生：有自己的语言及自己的认知结实工作原理。
热膜式空气流量计的测量技术
３ 一 铂 金 属膜 ４ 一 防护 网 ３ 一 热 膜 电 阻 热 膜 式 空 气 流 量 计 的发 热 元 件 是 铂 金 属 膜 ，铂 金 属 发 热 元 件 的响 应 速 度 很 快 ， 能在 几 毫 秒 内 反 映 出 空 气 流 量 的 变 化 ． 因此 测 量 精 度 不 受 进 气 气 流 脉 动 的影 响 。此 外 还 具 有 进 气 阻 力小 ， 不 磨 损 部 件 等优 点 ， 因 此 目前 大 多 数 中高 档 轿 车 都 采 用 了这 种 热 膜 式 空气 流量 计 ［ ２ ］ 。 热 膜 式 空 气 流 量计 的 结 构 如 图 １ 所示 。 热 膜 电阻 设 在 其 内 部 的 进 气 通 道 的 一 个 矩 形 护 套 中 。为 了 防 止 污 物 沉 积 到 热 膜 电阻 上 影 响测 量 精 度 ，在 护 套 的 空 气 入 口一 侧 设 有 空 气 过 滤
２ ｏ １ ４ 年 第 ９ ｓ 期是 争 试 周 刊
热 膜 式 空 气 流 量 计 的 测 量 技 通 与汽 车工 程 学 院 ， 四川 攀枝 花 ６ １ ７ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：热 膜 式 空 气 流 量 计 是 基 于 热 平 衡 原 理 ， 用 于检 测吸 入 发 动 机 空 气的 质 量 流 量 计 。 可测 量 吸 入 发 动 机 气缸 的 空 气 量 并将 其 转 变 成 电信 号 传 送 给ＥＣ Ｕ．是 确 定 基 本 喷 油 量 的 重要 依 据 之 一 。本 文 通 过 对热 膜 式 空 气 流量 计 的测 量 原 理 、 温度 补 偿 的 分 析 介 绍 了其 测 量技 术 。 关 键 词 ：热 膜 式 空 气流 量 计 恒 温 差 控 制 温度 补 偿
热式气体质量流量计 操 作 说 明 书讲解
454FT/504FT/534FT/K-BAR2000系列热式气体质量流量计操作说明书目录第一章概述 (1第二章介绍 (1第三章基本操作 (4第四章接线 (5第五章程序设置 (6附件1: 法兰连接安装示意图附件2:带球阀安装示意图附件3: 24V DC 电源和4~~20mA 信号输出接线示意图附件4: 220V AC 电源接线图附件5:传感器和变送器两个分体之间的接线示意图附件6:常见故障现象及判断方法附件7:在PC上读取仪表数据第一章概述1. 开箱检查:流量计出厂时配备以下物品及资料,开箱时请仔细核对。
如与随机供货清单不符或出现缺损,请及时与DAPRO上海代表处工作人员联系。
(1与订货合同型号相符的流量计本体(2制造厂出具的流量计标定证书(3一张CD光盘(含原文操作说明书、流量计标定数据及相关软件(4安装配件(供选配2. 仪表检查:仪表外观检查及开箱检查确认无误后,在安装前应先做静态通电检查,确保仪表在安装前工作正常。
具体步骤如下:1、仪表供电电源及接线z24 Vdc直流供电:TB1接线端子排的1# (+端子接24Vdc电源的(+端子,2#(—端子接24Vdc电源的(—端子。
详见附件三z220Vac交流供电:220Vac端子排中AC代表220Vac的火线,ACC代表220Vac 的零线,而GND代表220Vac的地线。
详见附件四2、仪表4~~20mA信号输出及接线用短接线短接TB1接线端子排的3# 和 5# 端子及3# 和 7# 端子。
确认无误后仪表通电。
※注意!如3# 和 5# 端子及3# 和 7# 端子已短接则直接进行下一步。
z用万用表的电流挡测量2#(—和6# (+端子-------流量/流速4~~20mA 电流输出;z用万用表的电流挡测量2# (—和 8# (+端子-------温度4~~20mA 电流输出。
同时用手感觉传感器长针是否发热(传感器发热表明正常。
z在无流量/流速状态下,2# (—和 6#(+端子电流输出应为4mA。
空气流量计详解ppt课件
将增大供给热丝电流，使其温度高于冷丝120
RA信号取样电阻
℃。电流增量的大小，取决于热丝受到冷却程 度，即取决于流过传感器的空气量。
当怠速或为热空气（夏季）时，由于节气门全关或接近全关，所以空气量 很小，又因为空气温度较高，密度较小，所以在体积相同情况下，热空气 质量小，因此，热丝受到冷却程度小，阻值减小幅度小，保持电桥平衡需 要的加热电流小，故取样电阻RA上的信号电压低，当高速或为冷空气时则 变化相反。当保持电桥平衡电流增大时，取样电阻RA上的电压就会升高， 从而将空气流量的变化转化电压信号的变化，送给ECU，ECU将根据此信号 电压高低计算出空气流量大小
在所有发动机转速和负载条件下，ECM利用空气流量计的信号提供正确的
燃油输送量。进入发动机空气量小，表明减速或怠速。进入发动机空气
量大，表明加速或高负荷状态。
3
空气流量传感器内部原理
冷丝
热丝
精 密 电 阻
温度补偿电阻（冷丝）
RA信号取样电阻
惠斯顿电桥（双臂）原理图
发热元件（热丝或热膜）
4
空流计（惠斯顿电桥）检测进气原理
搭信 铁号
低 电 压
或
线参
湿
考
度
ECM
8针的新型空气流量 计；集成了湿度传感 器 大气压力传感器 进气温度传，此传感 器也被称作多功能或 增强型传感器。
7
8
空气流量计安装位置
空气流量传感器安装在空气滤清器壳体与进气软管之间
1
空气流量计实物图及安装方向
注意此箭头： 箭头所示方向为气流流动
方向，不要装反。
2
空流计（热膜式）结构及作用
质量空气流量传感器作用：
Байду номын сангаас
热模式空气流计
（1）检测电源电压 关闭点火开关； 拔下插头； 打开点火开关； 测量2与搭铁之间电压应为电池电压 检查4与搭铁间的电压应为5V （2）检测信号电压 取下空滤，打开点火开关； 测量5—3之间电压， 用吹风机吹风，信号在2-4v范围内变化 （3)检测线阻，应小于1欧姆
2）检测
ECU
13 12 5 3 11 4
器，（线路处于连接状态）打开点火开关，测量 2—1端子电压为0.03v；用450w电吹风用冷气档吹 向传感器，电压发生变化；靠近进气口时一般为2.3 v，远离进气口约0.2米时，电压约为1.5v左右；如 与这个值差别过大，应更换传感器； （2）供电电源检测：打开点火开关，测量3—1端 子之间电压应为电池电压； （3）线电阻应小于1.5欧姆
B、红旗轿车热膜式空气流量传感 器 1）连线
红旗轿车装备 的是美国克莱 斯勒技术 CA488系列和 CA4GE型电 控发动机，电 控系统是德国 西门子公司生 产的，传感器 与ECU连接如 图 ECU MAF1
2 3 4 电源 搭铁 26 信号搭铁 31 信号 14 87
2）性能检测
（1）信号电压检测：关闭点火开关，拆下传感
热膜式温度传感器 1、结构图ຫໍສະໝຸດ 2、热膜式空气流量计安装位置
3、热膜式空气流量计的工作原理
热膜 控制电路
防护网 温度传感器
其结构和工作原理与热 线式空气流量计基本相同， 不同之处在于热线式空气流 量计采用铂丝制成热线电阻。 热膜式空气流量计不采用价 格昂贵的铂丝而是用热膜代 替热线，并将热膜镀在陶瓷 片上，成本较低，而且测量 元件不直接承受空气流的作 用增加了空气流量计的使用 寿命。
4、热膜式空气流量计内部电路 间图
缺点：热膜电 热膜电 阻大， 耗电 阻大，优耗电 小，使用寿命 长；薄膜面积 大，存在热的 辐射， 辐射，响应性 稍差
空气流量计---热膜式空气流量计介绍
在空气流量计的使用过程中，气体流经过流量计推动涡轮叶片旋转。
叶轮的转数与通过空气流量计的气体体积成正比。
流量计入口处安装有一个特殊设计的专利导流架，随着流速的增加,对进入流量计的气流进行加速。
导流架的设计可消除任何潜在流体扰动，如涡流或不对称流。
对涡轮叶片的推动力也同时增加。
确保了流量计在允许的误差范围内高精度计量，即使在小流量的状况下也可以准确计量。
作用在涡轮叶片上的气流是轴向的，涡轮装置在主传动轴上，传动轴配有高强度的球轴承。
气体通过涡轮叶片后，涡轮叶片的旋转经齿轮组减速后。
空气流量计入口通道内压力得到回复，通道设计可确保流态的最优化。
热膜式空气流量计的工作原理与热线式空气流量计类似，都是用惠斯登电桥工作的。
所不同的是：热膜式不使用白金丝作为热线，而是将热线电阻、补偿电阻及桥路电阻用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上构成的。
空气流量计的主要作用是检测发动机的进气量或进气温度，有一些还有检测大气压力。
根据进气量的大小，转换成电信号，到ECU里面运算，跟节气门位置传感器一同控制发动机的转速（喷油时间和点火时间控制）。
空气流量计有多种形式：阀门式（根据进气时推动阀门的开度来检测流量）、卡门漩涡式（根据进气时扰动的气流强度来判断进气量）、热线式（根据进气的空气流过热敏电阻散热来检测流量）、热膜式（根据空气吹过热膜散热而检测进气的流量）、超声波式（根据进气大小干扰超声波来检测进气流量）、真空压力式（根据膜片的移动来检测进气压力）等。
热模式空气流量计的原理
热模式空气流量计的原理
热模式空气流量计是一种常见的测量空气流量的方法，其基本原理是利用被测流体对传感器上加热元件的冷却效应进行测量。
热模式空气流量计的核心部件是一个加热丝，当电流通过加热丝时，丝的电阻会产生热量。
当空气流经加热丝时，空气对加热丝产生冷却效应，冷却效应的程度取决于空气流速。
因此，通过测量加热丝的温度变化，可以间接得到空气的流速。
具体来说，热模式空气流量计通常通过两个温度传感器来测量加热丝的温度差，一个传感器位于加热丝上游，另一个位于下游。
当加热丝上游的传感器受到冷却效应时，温度下降，而下游的传感器则相对保持稳定。
通过测量这两个传感器之间的温度差，可以计算出空气流速。
在实际应用中，热模式空气流量计通常会校准，以确保测量的准确性。
此外，由于空气中可能存在粉尘、湿气等其他因素会影响测量结果，因此还需要进行一些修正和校正。
热模式空气流量计的检测
热模式空气流量计的检测
1、空脚
2、12v电源电压
3、ECU(J220)上的端子11为电源线(+5V)参考电压；
4、端子12为信号负极线；
5、端子13为信号正极线。
（1）检查附加熔断器(30A)是否良好。
然后用发光二极管试灯连接流量传感器端子2和搭铁点，起动发动机，此时应有蓄电池电压，试灯点亮。
（2）若试灯不亮，应检查熔断器至空气流量传感器端子2之间的线路是否良好，若正常，
应检查燃油泵继电器。
（3）若试灯亮，则检查流量传感器端子4在点火开关打开时有无5V电压。
若没有5V电压，则检查流量计至ECU之间的线路是否正常，若线路正常，则发动机ECU有故障。
若有5V电压，则空气流量传感器有故障，应予以更换。
（4）点火开关关闭，将插线连接器拔下，用万用表电阻挡测量，“3”脚与车身搭铁间应为
0Ω(搭铁脚)。
（5）用万用表电压挡测量“5”脚与“3”脚间的电压，发动机怠速时约1.4V，随着转速的升高，电压升高，最高转速对应的电压约为2.5V，否则该流量传感器应更换。
如发动机不能加速，应拆下空气滤清器，从流量传感器的进气口吹风，风速越高，“5”脚与“3”脚间
的电压越高，否则应更换该流量传感器。
（6）当空气流量传感器处有故障时，使用V.A.G1552解码器，可调出故障码00553，故障可能是空气流量传感器G70信号太小或太大、或者G70不可靠，进行相关检测。
进行数据流读取时，发动机在怠速运转的情况下，进入到数据组02，检查进气质量参数，标准值应在
2.0～4.0g/s。
热膜式空气流量传感器的测量原理
热膜式空气流量传感器的测量原理当热膜式空气流量传感器的热膜电阻阻值减少时，电桥电压就会失去平衡，控制电路将增大供给热膜电阻的电流，使其温度保持恒定。
热膜式空气流量传感器的测量原理，空气流量计内部电路连接成电桥电路。
热膜电阻Rh和温度补偿电阻Rt分别连接到电桥的一个臂上，电桥各个臂的电流由控制电路A控制。
电桥电压平衡时，控制电路供给热膜电阻的电流Ih(Ih=50～120mA)使其温度Th保持恒定。
供给温度补偿电阻的电流使热膜电阻的温度与温度补偿电阻的温度Tr 之差保持恒定。
当空气流经温度补偿电阻和热膜电阻，热膜电阻和温度补偿电阻受到冷却，温度降低，阻值减小。
当热膜电阻的阻值减小时，电桥电压就会失去平衡，控制电路将增大供给热膜电阻的电流，使其温度保持恒定。
电流增加值的大小，取决于热膜电阻受到冷却的程度，即取决于流过流量传感器的空气量。
当电桥电流增大时，取样电阻Rs上的电压就会升高，从而将空气流量的变化转换为信号电压Us的变化。
由于电阻为线性元件，因此取样电阻上信号电压Us将随空气流量的变化而呈线性变化，信号电压输入电控单元ECU后，ECU便可根据信号电压的高低计算空气流量的大小。
热膜式空气流量传感器在发动机中的应用，当发动机怠速或空气为热空气时，因为怠速时节气门关闭或接近全闭，所以空气流速低，空气量少，又因空气温度越高，空气密度越小，所以在体积相同的情况下，热空气的质量小，因此热膜电阻受到冷却的程度小，电阻值减小少，保持电桥平衡需要的电流小，故取样电阻上的信号电压低。
电控单元ECU根据信号电压即可计算出空气量，怠速时的空气流量标准值为0.39g／s左右。
当发动机负荷增大或空气为冷空气时，因为节气门开度增大空气流速加快使空气流量增大。
当冷空气密度大，在体积相同的情况下冷空气质量大，所以空气流量传感器中的热膜电阻受到冷却的程度增大，电阻值减小多，保持电桥平衡需要的电流增大，因此当发动机负荷增大时，信号电压升高。
《空气流量计》课件
环境监测领域
空气流量计在环境监测领域中用于测量气体流量，如空气质量、温室气体排放等， 以评估环境状况和制定相应的环保措施。
在大气污染治理设施中，空气流量计用于监测处理后的气体流量，以确保治理设施 的有效运行。
在气象观测中，空气流量计用于测量风速和风量，以提供气象数据和辅助天气预报 。
2023
PART 05
空气流量计的作用
总结词
空气流量计在工业生产和生活中有着广泛的应用，它可以用 于控制、调节气体流量，也可以用于气体成分分析和质量流 量测量等。
详细描述
在工业生产中，空气流量计常被用于控制和调节气体流量， 以保证工艺过程的稳定性和产品质量。同时，在环保监测、 能源计量、医疗和科研等领域，空气流量计也发挥着重要的 作用。
发展趋势与挑战
REPORTING
技术创新与改进
总结词
随着科技的不断进步，空气流 量计技术也在持续创新和改进 ，以提高测量精度、稳定性和
可靠性。
传感器技术升级
采用新型材料和制造工艺，提 高传感器的敏感度和耐用性。
智能化技术应用
集成微处理器和算法，实现空 气流量计的自校准、自动调整 和远程控制。
多功能集成
排放。
在工业制冷系统中，空气流量计 用于监测制冷剂的流量，以确保
系统的稳定运行和制冷效果。
汽车领域
在汽车发动机控制系统中，空气流量计用于检测进入发动机的空气流量， 以实现燃油喷射和点火时刻的精确控制。
空气流量计还用于检测汽车空调系统的风量，以确保车内温度和湿度的适 宜。
在汽车排放控制系统中，空气流量计用于监测尾气排放的流量，以确保车 辆符合环保标准。
工作流程
空气流量计的工作流程包括空气的吸入、测量、输出和 显示四个环节。
《空气流量计》课件
从传统机械式流量计到电子式流量计，空气流量计的技术不断创新和发展。
2
空气流量计未来的发展趋势
未来的空气流量计将更加智能化、精确和便捷，提供更多功能和应用拓展。
结论
1 空气流量计的优点和缺点
空气流量计具有测量精度高、响应快的优点，但在某些场合可能受到气体性质和环境条 件的限制。
2 空气流量计在工业生产中的地位和作用
冷却式空气流量计
适用于高温、高压环境，具有良好的抗干扰性和稳 定性。
使用和维护
空气流量计的使用注意事项
使用空气流量计时，需注意安装位置、操作规范 和防护措施，避免损坏或误差产生。
空气流量计的维护保养
定期清洁和校准空气流量计，检查传感器和连接 件的状态，保持其良好运行状态。
发展趋势
1
空气流量计的发展历程
空气流量计在气动工程中的应用
在气动工程中，空气流量计用于测量气体流量、压力和温度等参数，为工程师提供重要的参 考数据。
常见型号和特点
顶置测量型空气流量计
适用于大流量、大直径的管道测量，具有高精度和 稳定性。
贯流式空气流量计
适用于小流量、小直径的管道测量，结构简单、易 安装。
喷嘴类型流量计
适用于气体流速较大的场合，测量范围广，但需要 较高的流动条件。
空气流量计在工业生产中起到重要的控制和监测作用，提高了生产效率和产品质量。
参考文献
1. 张三, 李四, 空气流量计原理与应用, 科学出版社 2. 王五, 赵六, 空气流量计技术手册, 机械工业出版社
原理
空气流量计的工作原理
空气流量计通过测量空气流动对传感器的影响来确定流量大小，常见原理包括热敏电阻、热 膜、压差和超声波等。
测量空气流量的方法
热线热膜式空气流量计课件
3. 将压力表连接到空气管道上，以便观察和测量空气 压力。
5. 在不同流量下重复上述步骤，以确保流量计在不同 流量下的测量准确度。
常见故障及排除方法
常见故障
1. 显示屏不亮或显示异常： 可能是由于电源故障或信号 线连接不良等原因引起的。 应检查电源电压是否正常， 或重新插拔信号线以排除故 障。
2. 测量值误差较大：可能是 由于流量计本身故障或管道 内壁有杂质等原因引起的。 应检查流量计是否正常工作， 或清洁管道内壁以排除故障。
随着环保和能源消耗等问题的日益突 出，相关法规和标准也在不断变化。 这将对热线热膜式空气流量计的设计 和制造提出更高的要求，同时也为产 品的发展提供了新的机遇。制造商需 要密切关注相关法规和标准的动态， 以便及时调整产品策略以适应市场需 求。
供应链与合作伙伴关 系
为了获得更大的市场份额和更广阔的 发展空间，制造商需要与供应商、合 作伙伴等建立良好的关系。通过加强 合作，制造商能够获得更优质的材料、 更先进的制造工艺以及更广泛的销售 渠道。同时，合作伙伴关系的建立也 有助于共同研发新技术和市场推广等 方面的合作。
测量精度高：信号处理电路可 以对电压差进行精确的放大、 滤波和数字化处理，从而提高 测量精度。
测量电路的优缺点
适用范围广：热线热膜式空气流量计可 以测量多种气体的流量，并且具有宽泛 的测量范围，适用于各种不同的应用场
景。
但是，热线热膜式空气流量计的测量电 路也存在以下缺点
易受干扰：由于热线热膜传感器的阻值 变化与空气流速成非线性关系，因此易 受其他因素的影响，如电源波动、气体
响应时间
通常为0.1秒以内， 视具体型号而定。
工作压力范围
通常为0至250kPa （视具体型号而定）。
热线热膜式空气流量计ppt课件
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串并联电路的特点
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什么是惠斯顿定理
3 热线热膜式空气流量计的工作原理
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1 热线热膜式传感器
内容主题1Βιβλιοθήκη 串并联电路的特点2
什么是惠斯顿定理
3 热线热膜式空气流量计的工作原理
串并联电路的特点：
C
B
A
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特点：假设电压为12V电阻都是6Ω 1. A;12V B;6V C;0V 2. A 12V B;0V A1;12V B1;0V
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B
A
B1
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A1
串联分压 并联分流
串并联电路的特点：
3
C
B
A
C1
B1
A1
特点：A ;12V B; 6V C; 0V A1;12V B1;6V C1;0V
什么是惠斯顿定理
平衡时，检流计所在支路电流为零，则有， （1）流过R1和R3的电流相同（记作I1），流 过R2和RX的电流相同（记作I2）。（2）B，D 两点电势相等，即UB=UD。因而有 I1R1=I2R2； 三个阻值已知，便可求得第四个电阻。测量时， 选择适当的电阻作为R1和R2，用一个可变电阻 作为R3，令被测电阻充当RX，调节R3使电桥平 衡，而且可利用高灵敏度的检流计来测零， 故用电桥测电阻比用欧姆表精确。电桥不平衡时，G的电流IG与R1，R2，R3， R4有关。利用这一关系也可根据IG及三个臂的电阻值求得第四个臂的阻值， 因此不平衡电桥原则上也可测量电阻。在不平衡电桥中，G应从“检流计’改 称为“电流计”，其作用而不是检查有无电流而是测量电流的大小
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热膜式空气流量计的测量技术热膜式空气流量计的测量技术摘要：空气流量计是汽车电控系统的一个重要元件，它担负着向电脑传递进气量大小信号的任务，它性能的好坏直接影响到发动机能否正常工作，因此掌握空气流量计的检测与故障诊断方法就特别重要测量技术。
热膜式空气流量计是基于热平衡原理，用于检测吸入发动机空气的质量流量计。
可测量吸入发动机气缸的空气量并将其转变成电信号传送给ECU，是确定基本喷油量的重要依据之一。
本文通过对热膜式空气流量计的测量原理、温度补偿的分析介绍了其测量技术。
关键词：热膜式空气流量计热平衡测量技术空气流量传感器AFS( Air Flow Sensor)又称为空气流量计AFM ( Air FlowMeter)，其功用是检测发动机进气量大小、并将进气量信息转换成电信号输入电控单元(ECU)，以供ECU计算确定喷油时间(即喷油量)和点火时间。
进气量信号是控制单元计算喷油时间和点火时间的主要依据，同时对发动机的正常运转、提高燃油效率及减少汽车尾气排放起到至关重要的作用。
、热膜式空气流量计的基本原理热膜式空气流量计是基于热平衡原理，用于检测吸入发动机空气的质量流量计。
可测量吸入发动机气缸的空气量并将其转变成电信号传送给ECU，是确定基本喷油量的重要依据之一图2热膜式内部元件示意图图1热腫式AFS的结构1—接线插座2—护套1—过滤层2—温度补偿电阻3—铂金属膜4—防护网3—热膜电阻热膜式空气流量计的发热元件是铂金属膜，铂金属发热元件的响应速度很快，能在几毫秒内反映出空气流量的变化，因此测量精度不受进气气流脉动的影响。
此外还具有进气阻力小，不磨损部件等优点，因此目前大多数中高档轿车都采用了这种热膜式空气流量计。
热膜式空气流量计的结构如图1所示，热膜电阻设在其内部的进气通道的一个矩形护套中。
为了防止污物沉积到热膜电阻上影响测量精度，在护套的空气入口一侧设有空气过滤层，用以过滤空气中的污物。
为了防止进气温度变化使测量精度受到影响，在热膜电阻附近的气流上游没有铂金属膜式温度补偿电阻，如图2所示。
温度补偿电阻和热膜电阻与流量计内部控制电路相连，控制电路与线束连接器插座相连，线束插座设在计壳体中部。
热膜电阻的阻值比较大，消耗的电流较小，使用寿命较长。
但是，由于其发热元件表面制作有一层绝缘保护薄膜，存在辐射热传导作用，因此响应特性稍差。
二、热膜式空气流量计测量原理2.1空气流量测量原理在强制气流的冷却作用下，发热元件在单位时间内的散热量H和发热元件的温度TH与气流温度TG之差成正比，其散热量H与气流质量流量QM之间的函数关系如下：H = KA1呷-忆評①-T［订Qf式中：K为常数；入为空气热导率；卩为空气黏性系数；CP为空气比热容。
m和n的值与流体的性质及雷诺数有关。
设发热元件的加热电流为I、电阻值为RH，在热平衡状态下，散热量等于发热量，即：H =I2R H由式（1）和式（2）可得气流的质量流量QM与加热电流I之间的函数关系式如下：式中：K ]11C p,系数KT值与空气温度TG有关，其温度系数为（0.15%〜0.18%）/C；发热元件的电阻值RH与自身温度TG有关，温度升高，阻值增大。
可见通过控制发热元件的温度TH与空气温度TG之差为一恒定值，就可以根据发热元件的加热电流I求得空气气流的质量流量QM。
在热膜式流量计中，采用了恒温差控制电路实现流量检测。
恒温差控制电路如图3所示，发热元件电阻RH和温度补偿电阻（进气温度计）RT分别连接在惠斯登电桥电路的两个臂上。
当发热元件的温度高于进气温度时，电桥电压才能达到平衡，并由具有电流放大作用的控制电路A控制加热电流（50〜120mA）来保持发热元件温度TH与温度补偿电阻温度TT 之差保持恒定（即△ T=TH-TT=120 C）。
图3 热膜式4FS电路原理RT—温度补偿电阻（进气温度传感器）RH —热膜电阻RS—信号取样电阻R1、R2—精密电阻UCC —电源电压US—信号电压A —控制电路当空气气流流经发热元件使其受到冷却时，发热元件温度降低，阻值减小，电桥电压失去平衡，控制电路将增大供给发热元件的电流，使其温度保持高于温度补偿电阻温度（120C）。
电流增量的大小，取决于发热元件受到冷却的程度，即取决于流过流量计的空气量。
当电桥电流增大时，取样电阻RS上的电压就会升高，从而将空气流量的变化转换为电压信号US的变化。
输出电压与空气流量之间近似于4次方根的关系。
信号电压输入ECU后，ECU便可根据信号电压的高低计算出空气质量流量QM的大小。
当发动机怠速时，其节气门关闭或接近全闭，因此空气流速低，空气量少；如果空气为热空气，则空气温度越高，空气密度越小。
所以在体积相同的情况下，热空气的质量小，因此发热元件受到冷却的程度小，阻值减小幅度小，保持电桥平衡需要的电流也小，故取样电阻上的信号电压低。
反之，当发动机负荷增大时，由于空气流速快，进入的空气量多，相对来说，空气为冷空气，发热元件受到冷却的程度就大，阻值减小幅度大，保持电桥平衡需要的电流也大，故取样电阻上的信号电压高。
控制单元ECU根据信号电压即可计算出空气量。
2.2温度补偿原理热膜式质量空气流量计，可以通过电路硬件补偿环境温度对测量结果精度的影响，从而实现了对质量空气流量的直接测量。
当进气温度变化时，发热元件的温度就会发生变化，测量进气量的精度就会受到影响。
设置温度补偿电阻（温度计）后，从电桥电路上可以看出，当进气温度降低使发热元件上的电流增大时，为了保持电桥平衡，温度补偿电阻上的电流相应增大，以保证发热元件温度与温度补偿电阻之差保持恒定，使流量计测量精度不受进气温度变化的影响。
三、系统硬件电路设计介绍传感器主要组成包括惠斯登电桥电路、电桥自动平衡电路、功率放大电路、微处理器电路（含A/ D转换）、D/A转换电路以及信号输出电路等，智能空气流量计电路结构框图如图：图|智腕空气流吐计电路给构框图主体电路采用了反馈电路，工作时，当热膜电阻与空气之间的热交换发生变化时，热膜温度发生改变，引起热膜电阻值发生相应的变化，并且空气质量流量越大，被带走的热量也就越多，其电阻值减小越多。
因此电路中输入到运算放大器的电压也随之而变，由于输入到运算放大器的电压变化将引起反馈放大器电压发生改变，结果通过热膜的电流随之改变，直到热膜的温度恢复原值，惠斯登重新恢复平衡。
这时供给电桥的电压己经发生了变化，因此电桥电压的变化能反映空气的流量的变化，这个桥路电压作为测量空气流量的电信号引入带有A/D转换功能的微处理器电路进行处理，将电桥输出电压信号转换为数字信号，然后经过线性化处理后，输出电压信号，成为输出信号供Ecu作为判断信号使用。
1. 1微处理器的选择本研究选用Freescale的Mc9sO8QD4汽车级芯片作流量计的微处理器，主要基于如下原因：(1)芯片内含8位A/D转换器，能满足发动机控制精度要求。
该设计所适用的发动机进行空燃比计算时，若采用双区或多区燃烧模型对燃烧过程进行循环计算，准确性高但计算量大，所以只用作离线计算，而在实际运行时笔者采用对实验数据的拟合数学模型进行计算，因此选择与其运算与处理要求相适应的处理器。
(2)作为一种经济型微处理器，其内含HCS08系列内核、时钟以及总线接口与流量计的需求接口和功能相适应。
可大大减小系统设计的外围接口，同时不至于引起处理器接口的浪费4。
(3)该芯片具有应用于汽车的背景而且体积非常小，能耐受并适应流量计的特殊使用环境。
1. 2微处理器与信号输出电路微处理器与信号输出电路如图2所示，经过第一级差动放大器的电桥输出信号被输入到微处理器的两个A/D转换接口。
微处理器对信号进行计算和处理后输出给D/A转换器。
D/A转换器按照时序将数字量改变为模拟量，与其相连的运算放大器对来自D从转换器的电压信号进行放大产生一定大小的电流输出，利于保证流量计与Ecu之间信号传输的健壮性。
图2微处理器以及信号输出外围电路1. 3电桥自动平衡电路交换发生变化时，热膜温度发生改变，弓I起热膜电阻值发生相应的变化。
此时当热膜电阻与空气之间的热电桥不再处于平衡状态，输出电压也改变。
改变后的电压经过运算放大器的多级放大后控制电桥的输入电压，使通过热膜电阻的电流随着变化，直到热膜的温度恢复原值，惠斯登重新恢复平衡。
这时电桥输出电压与通过热膜电阻的流体质量流量相关，通过测量电桥输出电压，可经换算得出空气的质量流量。
电桥自动平衡电路的输出电压信号进入功率放大电路，由其变为电流信号供给惠斯登电桥的输入端。
于输入信号含同相电压，第一级采用差动放大，以提高抗共模干扰能力。
为了提高电桥输出端的增益，输出端的电压采用了多级放大的方式，通过配合不同反馈电阻值，可以调节输出端的电压增益的大小。
四、热膜与进气流的温度差，在流量计可保持120 C恒定。
空气流过时所需的加热电流即为流过的空气质量的度量。
由于测定的加热电流无需校正，它可以直接作为进入空气的质量流量，故测量的误差较小，可保证土2%的范围内。
为了保证进气流动均匀地流入进气测量管中，在流量计的入口处的防护栅格可减少流量计中的热膜受污，也可使热膜式传感器减少机械损伤。
这种空气质量流量计的流量量程比约为1: 60。
设计要求在最大流量计测时，进气压力的损失不能减小发动机的充气效率。
由于热膜式流量计能满足精度要求，且结构简单，抗沾污能力强，价格便宜，因此在汽车上应用较多。
五、近年来，流量传感器得到了迅速发展，传感器的功能得到很大的提高，在工农业生产和国防工程中得到了越来越广泛的应用.由于MEMS工艺尺寸小、强度低，必须通过封装来提高其机械强度，来保护芯片的微结构、电路结构和电气连接•因此，流量传感器只有进行封装以后才能实现稳定可靠的实际应用，封装是实现流量传感器的应用和促进其发展的重要环节，封装研究对于实现流量传感器的商业化和促进流量传感器的进一步发展都具有重要意义。
封装效果良好，安全可靠的话可以保证热膜式流量传感器的有效应用.参考文献:1. 李飞标.陈永良.郭斌汽车空气流量计性能测试台的设计［期刊论文卜工业控制计算机2008(7)2. 高德荣BOSCH HFM5型热膜式空气流量计故障诊断［期刊论文卜汽车维修2007(7)3. 张兴安.ZHANG Xing-an捷达王热膜式空气流量计的检测及故障诊断［期刊论文卜汽车电器2008 (6)4. 陆敏恂淋永佳.周爱国.周全.基于PSpice的热式空气流量计发热电阻模型［期刊论文卜中国工程机械学报2009,7⑷5. 王平福.边耀璋.蹇小平.毕利格.哈里德麻电喷发动机空气流量计常用工况故障特征研究［期刊论文卜科技咨询导报2007(15)6. 李玉柱.卡曼涡旋式空气流量计的原理与故障检测［期刊论文卜湖南工业职业技术学院学报2007,7(3)7. 李贵德.孟革浅谈热线(热膜)式空气流量计的机理与检测［期刊论文卜汽车维修技师8. 黄修铜，王婷旺，杨文涛，王鲜.基于PIC单片机的热膜式空气流量计设计］J］.传感器世界，2013.11.9. 司景萍，高志鹰.汽车电器及电子控制技术［M ］.北京大学岀版社，2012.10. 李矿理，武文.汽车电器电子装置检修图解［M ］.金盾岀版社，2008.。