第5章 位置传感器与角度传感器
数控机床位置检测与传感器件1位置传感器件主要分类1
第五部分数控机床位置检测与传感器件1.位置传感器件主要分类(1)直线和角位移传感器:a.直线位移传感器直线位移传感器用于测量工作台的位移，通常装在工作台侧面。
为了使传感器的热膨胀系数与机床床身的相同，要选择传感器的材料，否则会影响测量的准确性。
直线位移传感器还要避免油雾、冷却液和切屑等的污染。
b.角位移传感器是用来测量传动轴的角度位移的。
用角位移传感器测量直线位移时，要求它的测量值与工作台的直线位移有一定的对应关系，通常是将角位移传感器装在带动工作台移动的丝杠的端部。
位移传感器的输出只有两种形式，即模拟式或数字式；直线或角位移传感器也可能是绝对、半绝对或增量位移传感器。
(2)模拟式和数字式位移传感器:模拟传感器——传感器输出信号的强度产生连续的、逐渐的变化。
数字位移传感器——工作台位置变化时，位移传感器以电脉冲的形式产生一个数字式输出信号。
根据机床的最小设定单位，每移动相应的距离就产生一个脉冲。
(3)绝对、半绝对及增量位移传感器:绝对、增量传感器产生的信号，前者是一个绝对的位置数据.后者是相对于上一个位置的增最(相对)数据。
半绝对位移传感器大部分使用绝对角位移传感器测量丝杠的角位移，为了得到工作台的直线位移，需要采用一些附加的方法测定丝杠旋转的圈数。
2.精度的概念精度和分辨率是描述传感器件性能的重要指标。
传感器件的测量精度是其可以一致的、重复测出的最小单位；分辨率是指传感器件能辨别的一个物理量等分后的最小单位。
无论是直线位移传感器还是角位移传感器，精度都是指其测量工作台位移的精度，而不是传感器的分辨率。
另一方面，测量的精度并非工件的加工精度，工件的加工精度受很多因素的影响。
3.光栅位移检测装置光栅位移传感器基于莫尔条纹和光电效应将位移信号转变为电信号，有直线光栅和困光栅两种类型。
光栅位移检测装置的测量精度高，在大量程测长方面其精度仅低于激光式的测量精度；而对要求整困范围内高分辨率的困分度测量来说，光栅式测量装置是精度最高的一种。
数控复习题
《数控技术及应用》第一章绪论（一）数控技术的产生及其应用领域开环控制系统用于经济型数控机床上。
数控机床加工依赖于各种数字化信息。
绕X轴旋转的回转运动坐标轴是A轴。
（二）数控机床的分类、组成、及各部分的作用（三）数字控制系统的分类、组成其工作原理对步进电机施加一个电脉冲信号，步进电机就回转一个固定的角度，这个角度叫做步距角，电机的总角位移和输入脉冲的数量成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的频率。
数控系统所规定的最小设定单位就是脉冲当量。
数控机床的种类很多，如果按加工轨迹分则可分为点位控制、直线控制和连续控制。
根据控制运动方式的不同，机床数控系统可分为点位数控系统和连续数控系统。
点位控制的特点是，可以以任意途径达到要计算的点，因为在定位过程中不进行加工。
（四）数控技术的发展趋势及其与现代制造系统的关系第二章数控加工程序的编制1.数控机床的机床坐标系与工件坐标系的含义是什么?答：机床坐标系是机床上固有的坐标系。
一般利用机床机械结构的基准来确定，在说明书中均有规定。
工件坐标系是在编程时使用，由编程人员在工件上指定某一个点作为原点，并在其上建立工件坐标系。
工件坐标系的原点在机床坐标系中称为调整点，它的选择应使工件上最大尺寸能加工出来。
数控机床上有一个机械原点，该点到机床坐标零点在进给坐标轴方向上的距离可以在机床出厂时设定，该点称机床参考点。
（一）数控机床程序编制的目的、步骤和方法数控加工程序的编制方法主要有手工编程和自动编程两类。
（二）工件加工程序的格式和代码G代码可以分为模态G代码和非模态G代码，非模态指令只能在本程序段内有效。
数控编程中，主轴功能字S指定的是主轴每分钟转速（r/min）。
进给功能字F常用mm/min或mm/r单位。
（三）手工编程方法通常在命名或编程时，不论何种机床，都一律假定工件静止刀具移动。
确定数控机床坐标轴时，一般应先确定Z轴。
数控铣床的默认加工平面是XY平面。
数控机床的标准坐标系是以右手直角笛卡尔坐标系来确定的。
【单元练】(必考题)高中物理选修2第五章【传感器】知识点(答案解析)
一、选择题1．传感器已广泛应用于日常生活。
下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（）A．应变片B．干簧管C．热敏电阻D．霍尔元件A解析：AA．应变片是在外力的作用下产生机械形变，其电阻发生相应变化，从而将力学量转换为电学量。
A正确；B．干簧管是将磁学量转化为电学量，B错误；C．热敏电阻是将温度转化为电学量，C错误；D．霍尔元件是将磁学量转化为电学量，D错误。
故选A。
2．抗击新型冠状病毒期间，由于无法外出，某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大小的电子健身器材，如图所示是原理图。
轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），弹簧劲度系数为100N/cm。
定值电阻R0=5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1=25Ω，电源输出电压恒为U=3V，理想电流表的量程为0～0.6A。
当拉环不受力时，滑片P位于a端。
下列关于这个电路的说法正确的是（）A．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0AB．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处C．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处D ．该健身器材能测量力的范围是0～400N B解析：B当拉环不受力时，滑片P 在a 端，由欧姆定律得I =01U R R +=0.1A 故A 错误；BC ．拉力为400N 时，由F =k Δx ，则Δx =4cm对应的电阻为R aP =20Ω，R 1接入电路的电阻R Pb =5Ω，由欧姆定律得I ′=0pbU R R +=0.3A 故B 正确，C 错误；D ．在P 移动到b 点时Δx ′=5cm ，由F =k Δx ，拉力最大F =500N故D 错误。
故选B 。
3．下列说法正确的是（ ）A ．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生B ．只要导体相对磁场运动，导体中一定会产生感应电流C ．话筒是一种能够将电信号转换为声音信号的传感器D ．热敏电阻能把热量这个热学量转换为电阻这个电学量A解析：AA ．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生，选项A 正确；B ．只有当闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，导体中才会产生感应电流，选项B 错误；C ．话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器，选项C 错误；D ．热敏电阻是由半导体制成的，电阻随温度的升高而减小；从而把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；故D 错误；故选A 。
第五章 位置传感器与角度传感器
5.1编码器式节气门位置传感器 安装位置：节流阀的本体上并与节流阀联动； 作用： 随着驾驶员对加速踏板的控制，依靠自身触点检测出发动机处于怠速状态还是负
荷状态，或者是加减速状态。 结构：如图5—1所示， IDL触点，主要检测怠速状态； PSW触点，主要检测重负荷状态； ACC1与ACC2触点，主要检测加速状态；
的指令调节节气门开度以控制进气量，同时还可以输出反映节气门位置的信号，供系统监控
节气门的实际开度。 节气门控制进入到缸体里的空气量。 油门踏板传感器会把驾驶员的要求传递给发动机电脑，发动机电脑器随之要求节气门
作出相应调整。 节气门位置传感器能够帮助发动机电脑(1320)精确的确定节气门开闭的状态。
工作原理：发动机电脑(1320)管理电子节气门的电机产生非连续性电流。为了使节气门 位置传感器能够满足发动机计算器的要求，输出信号电压互补（两个信号），并成反比例。
箱和发动机的ECU提供节气门开度信号，这样保证了数据的一 致性。变速器控制单元通过51、52脚向传感器提供5V电压，传 感器通过56脚向电控单元反馈0.5---0.45V随节气门开度变化的 电压。节气门位置传感器是不可调整的，当加速踏板抬起时，
V56—51约0.5V,R56—51约1.1KΩ；当加速踏板踩到底时， V56—51约4.5V,R56—51约1.5KΩ；
图5-7 滑动式节气门位置传感器结构
5.4线性节气门位置传感器
安装位置：节气门体上（标致307系列使用）。节气门 位置传感器向变速器电控单元传递一个节气门所处位置的信号。 电控单元根据该信号何以判断驾驶习惯、选择换挡规则、提供 kick-down功能以及进行换挡。
节气门位置传感器为双输出滑动电阻型，分别向自动变速
原理：在这种传感器上，印刷电路设有编码图形，触点与外部的驱动轴联动并在编码图 形上滑动，由此检测出旋转角度并对输出输出数字信号。因此，可将电子喷射燃油系统、电子 自动变速箱的节气门的开度所得脉冲信号输入到计算机中。
《图解汽车传感器结构原理与检修》课件 7温度传感器
（2）就车检测法 如图7-7所示，拔下进气温度传感器插头， 接通点火开关，测量插头上THA端子与E2端子之间的电压值， 该电压应为5V，若无电压，则应检查ECU插接器上THA端子 与E2端子之间的电压值。若此电压为5V，则表明ECU与传感 器之间的连接线路有故障；若无5V电压，则为ECU有故障。 插回插头，起动发动机，测量传感器THA端子与E2端子之间 在不同温度下的电压值，该电压值应在0.1～4.5V之间变化 （车型不同略有差异，但变化规律基本上是相同的）。如果 测量值与规定值不符，则说明进气温度传感器有故障或者损 坏，应予以更换。
桑塔纳200GLi AFE型发动机进气温度传感器（G72）与进气 压力传感器一体，安装于节气门之后的进气管上。桑塔纳 2000GSi AJR发动机也在进气总管上装有进气温度传感器 （G72），用于修正喷油量和点火提前角。图7-5所示为桑塔 纳2000GSi AJR发动机进气温度传感器安装位置及与ECU的连 接电路。进气温度传感器（G72）的接线端子2通过0.5mm2 导线与J220的T80/67端子相连，是搭铁端；G72的端子1与 控制单元J220的T80/54端子相连为参考电压输出端，同时也 是信号输入端。
（3）EGR（废气再循环）温度传感器 安装在废气再循环管 道上，位于EGR阀之后，用于监测EGR系统的工作。
二、温度传感器的结构
热敏电阻式温度传感器的结构型式如图7-3所示，主要由热敏 电阻、金属引线、接线插座和壳体等组成。
热敏电阻是温度传感器的主要部件，汽车用热敏电阻是在陶 瓷半导体材料中掺入适量金属氧化物，并在1000℃以上的高 温条件下烧结而成。控制掺入氧化物的比例和烧结温度，即 可得到不同特性的热敏电阻，从而满足使用要求。例如，如 果测量发动机冷却液温度，则热敏电阻的工作温度为-30℃～ 130℃；如果发动机的排气温度，热敏电阻的工作温度则为 600～1000℃。
第5章《传感器及其应用》参考答案
第5章《传感器及其应用》第1节 揭开传感器的“面纱”【学习目标】1．了解传感器在生产和生活中的应用。
2．知道非电学量转换成电学量的技术意义。
3．知道传感器的最基本原理及其一般结构。
4．知道敏感元件的作用。
【要点透析】1. 什么是传感器？传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）按一定规律转换成便于处理和传输电学量（如电压、电流等）的一种元件。
传感器输入的是非电学物理量，输出的是电学量。
将非电学物理量转换成电学量后，测量比较方便，而且能输入到计算机进行处理。
各种传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以至家庭生活等多种领域。
2．传感器的组成传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成，有时还需要加辅助电源。
如图5.1-1所示。
敏感元件（预变换器）：将不能够直接变换为电量的非电量转换为可直接变换为电量的非电量元件。
敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料的某种敏感效应（如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等）制成的。
转换元件：将感受到的非电量直接转换为电量的器件称为转换元件，如压电晶体、热电偶等。
转换电路：将转换元件输出的电量变成便于显示、记录、控制和处理的有用电信号的电路称为测量电路。
3．传感器的分类传感器的种类很多，目前尚没有统一的分类方法，一般常采用的分类方法有如下几种：（1）按工作原理分类物理传感器：利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息的传感器，如电容传感器、电感传感器、光电传感器、压电传感器等；化学传感器：利用化学反应识别和检测信息的传感器，如气敏传感器、湿敏传感器等； 生物传感器：利用生物化学反应识别和检测信息的传感器，它是由固定生物体材料和适图5.1-1 敏感元件当转换器件组合成的系统。
如组织传感器、细胞传感器、酶传感器等。
（2）按用途分类这种分类方法给使用者提供了方便，容易根据需要测量的对象选择所需要的传感器。
传感器技术与应用第2版-部分习题答案
第1章传感器特性习题答案：5.答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。
传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。
人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。
9．解：10. 解：11．解：带入数据拟合直线灵敏度 0.68,线性度±7% 。
，，，，，，13．解：此题与炉温实验的测试曲线类似:14．解：15．解：所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,16．答：dy/dx=1-0.00014x。
微分值在x<7143Pa时为正，x>7143Pa时为负，故不能使用。
17．答：⑴20。
C时，0～100ppm对应得电阻变化为250～350 kΩ。
V0在48.78～67.63mV之间变化。
⑵如果R2=10 MΩ，R3=250 kΩ，20。
C时，V0在0～18.85mV之间变化。
30。
C时V0在46.46mV（0ppm）～64.43mV（100ppm）之间变化。
⑶20。
C时，V0为0～18.85mV，30。
C时V0为0～17.79mV，如果零点不随温度变化，灵敏度约降低4.9%。
但相对（2）得情况来说有很大的改善。
18．答：感应电压=2πfCRSVN,以f=50/60Hz, RS=1kΩ, VN=100代入，并保证单位一致，得：感应电压=2π*60*500*10-12*1000*100[V]=1.8*10-2V第3章应变式传感器概述习题答案9. 答：(1).全桥电路如下图所示(2).圆桶截面积应变片1、2、3、4感受纵向应变；应变片5、6、7、8感受纵向应变；满量程时：（3）10．答：敏感元件与弹性元件温度误差不同产生虚假误差，可采用自补偿和线路补偿。
11．解：12．解：13．解：①是ΔR/R=2（Δl/l）。
因为电阻变化率是ΔR/R=0.001，所以Δl/l（应变）=0.0005=5*10-4。
汽车常见传感器
流量。
谢谢
THANKS
正温度系数传感器
总结词
正温度系数传感器也是一种热敏电阻，其阻值随温度升高而 增大。
详细描述
这种传感器通常用于检测汽车内部和外部温度，如车外温度 传感器和空调蒸发器温度传感器。由于其阻值随温度升高而 增大，因此可以通过测量电阻值的变化来计算温度。
模拟温度传感器
总结词
模拟温度传感器能够输出连续的模拟信号，以反映所检测的温度变化。
凸轮轴位置传感器用于检测凸轮 轴的位置，从而控制点火和喷油
等操作。
它通常由一个磁感应线圈和一个 转子组成，当凸轮轴转动时，转 子的凸齿与感应线圈相互作用，
产生相应的电压信号。
凸轮轴位置传感器对于控制发动 机的点火和喷油时间也非常重要， 能够提高发动机的启动性能和加
速性能。
04 速度传感器
CHAPTER
曲轴位置传感器
曲轴位置传感器用于检测曲轴的 转速和位置，从而控制点火和喷
油等操作。
它通常由一个磁感应线圈和一个 转子组成，当曲轴转动时，转子 的凸齿与感应线圈相互作用，产
生相应的电压信号。
曲轴位置传感器对于控制发动机 的点火和喷油时间非常关键，直 接影响发动机的性能和燃油经济
性。
凸轮轴位置传感器
热式空气流量传感器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ总结词
热式空气流量传感器是一种利用热传导原理测量气体流量的传感器。
详细描述
该传感器内部有一个发热元件，当空气流过时，发热元件会受到冷却作用，其温度变化与空气的流速成正比，通 过测量温度变化即可得到空气的流量。
数控机床位置传感器
2020/6/22
1. 增量式光电脉冲编码器亦称光电码盘、光电脉冲发生
器等。轴的每圈转动，增量式编码器提供一定数量的脉 冲。 周期性测量或者单位时间内的脉冲计数可以用来移 动的速度。 如果在一个参考点后面脉冲数被累加，计算 值就代表了转动角度或行程的参数。双通道编码器输出 脉冲之间相差为90°。 能使接收脉冲的电子设备接收轴 的旋转感应信号，因此双通道编码器可用来实现双向的 定位控制。另外，三通道增量式旋转编码器每一圈产生 一个称之为零位信号的脉冲。
第五章 数控机床位置传感器
2020/6/22
4．3位置检测装置 4.3.1 位置检测元件的分类及要求 1．位置检测元件的分类
位置检测元件是数控机床闭环伺服系统的重要组成部分。 它的作用是检测工作台的位置和速度的实际值，并向数控装 置或伺服装置发送反馈信号，从而构成闭环控制。检测元件 通常利用光或磁的原理完成对位置或速度的检测。位置检测 系统所能测量的最小位移量称为分辨率。
条纹间距B。若光栅尺的栅距为W，光栅尺相对位移两条 明带或两条暗带之间的距离称为莫尔条纹间距B。若光栅 尺的栅距为W，光栅尺相对位移一个栅距W，莫尔条纹也 上下移动一个条纹间距B，则光电元件输出信号也就变化
2020/6/22
脉冲编码器检测方式的特点如下 （1） 检测方式是非接触式的， 无摩擦和磨损， 驱动力矩小。
（3） 由于照相腐蚀技术的提高，可以制造高分辨率、 高精 度的光电盘。母盘制作后，复制很方便，且成本低。
（2） 由于光电变换器性能的提高， 可得到较快的响应速度。 （4） 抗污染能力差， 容易损坏。
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当标尺光栅和指示光栅的线纹方向不平行，相互倾斜一
个很小交角θ时，中间保持0.01～0.1 mm的间隙，在平
传感器原理与应用课后习题答案)
习题集及答案第1章概述1.1什么是传感器？按照国标定义，“传感器〞应该如何说明含义？1.2传感器由哪几局部组成？试述它们的作用及相互关系。
1.3简述传感器主要开展趋势，并说明现代检测系统的特征。
1.4传感器如何分类？按传感器检测的范畴可分为哪几种？1.5传感器的图形符号如何表示？它们各局部代表什么含义？应注意哪些问题？1.6用图形符号表示一电阻式温度传感器。
1.7请例举出两个你用到或看到的传感器，并说明其作用。
如果没有传感器，应该出现哪种状况。
1.8空调和电冰箱中采用了哪些传感器？它们分别起到什么作用？答案：1.1 答：从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理局部总称为传感器。
我们对传感器定义是：一种能把特定的信息〔物理、化学、生物〕按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
我国国家标准〔GB7665—87〕对传感器〔 Sensor/transducer〕的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置〞。
定义说明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。
按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。
1.2 答：组成——由敏感元件、转换元件、根本电路组成；关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。
传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。
1.3 答：〔略〕答：按照我国制定的传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类，含 12 个小类。
按传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。
高中物理选修二第五章《传感器》测试卷(含答案解析)(16)
一、选择题1．(0分)[ID：129463]传感器已广泛应用于日常生活。
下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（）A．应变片B．干簧管C．热敏电阻D．霍尔元件2．(0分)[ID：129454]如图所示，额温枪因其具有快速、无接触测温的特点，广泛应用在各类新型冠状病毒防控场所．额温枪核心部件的传感器是（）A．位移传感器B．声音传感器C．力传感器D．红外温度传感器3．(0分)[ID：129447]如图所示电路中，E为电源（内阻为r），R2、R3为定值电阻，R4为滑动变阻器，R1为光敏电阻（其阻值随光照强度的增大而减小），电压表为理想电压表，开关S闭合后，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。
下列说法正确的是（）A．若仅将R4的滑片向下移动，电压表的示数将变大，电源效率将变大B．若仅将R4的滑片向下移动，R2消耗的电功率将变大，带电微粒将向上运动C ．若仅增大光照强度，R 4消耗的电功率将变小D ．若仅增大光照强度，将有电流向下通过R 34．(0分)[ID ：129444]下列关于传感器说法正确的是（ ） A ．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B ．霍尔元件能够把磁学量（如磁感应强度）转化为电学量（如电压）C ．光敏电阻随光照强度增加电阻增大D ．热敏电阻的阻值随温度的升高而升高5．(0分)[ID ：129438]利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免事故的发生。
如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，A 为位置固定的导体芯，B 为导体芯外面的一层绝缘物质，C 为导电液体（矿井中含有杂质的水），A 、B 、C 构成电容器。
若矿井渗水（导电液体深度增大），则电流（ ）A ．从b 向a ，A 、B 、C 构成的电容器放电 B ．从a 向b ，A 、B 、C 构成的电容器放电 C ．从b 向a ，A 、B 、C 构成的电容器充电D ．从a 向b ，A 、B 、C 构成的电容器充电6．(0分)[ID ：129426]如图所示为一种常见的电子台秤，质量为0M 的秤盘置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比，当秤盘没有放入物体时，传感器输出电压为0U ，将某物体放置于秤盘，传感器输出电压为U ，则该物体的质量为（ ）A ．M U U B ．00M U UC ．()000M U U U - D ．()00M U U U- 7．(0分)[ID ：129424]用图甲所示电路测量电流表的内阻。
智能汽车技术第5章运动控制技术
图5-8 线控制动系统的两种技术路线
5.3.2电控液压式制动系统
1.基本组成与工作原理
典型的电控液压式制动（Electro Hydraulic Brake，EHB) 系统由制动踏板行程（位置）传感器、 电子控制单元（EHB ECU）、执行机构（液压泵、备用阀和制动器）等组成。
转向控制模块一方面控制转向执行模块，
确保车辆能够精准地实现驾驶人输入的转向指 令，并确保车辆的操纵稳定性；另一方面，控 制转矩反馈电动机，确保其能够给驾驶人以足 够的、清晰的路感。
图5-2 线控转向系统的组成
3.转向执行模块 转向执行模块包括角位移传感器、转向电动机、齿轮齿条转向机构和其他机械转向装置等。
同时，线控转向系统还可以实时监控转向轮转角和汽车响应情况，并根据控制策略，主动做出 补偿操作，提高了汽车的操纵稳定性。
3）优化驾驶路感。传统转向系统通过机械连接将车辆运动状态和路面信息反馈给驾驶人，不能 主动过滤路面干扰因素。线控转向系统可以滤除路面颠簸等干扰因素，提取出最能够反映汽车实际 行驶状态和路面信息的因素，作为路感模拟的依据，并考虑到驾驶人的习惯，由主控制器控制路感 电动机产生良好的路感，提高驾驶人的驾驶体验。
线控转向系统取消了 转向盘与转向执行机构之 间的机械连接，采用电控 技术来完成驾驶人转向指 令的传输和路感反馈。
图5-1 线控转向
5.2.2线控转向系统的组成
如图5-2所示，线控转向系统由转向盘模块、转向控制模块和转向执行模块组成。
1.转向盘模块
转向盘模块包括转向盘、转矩传感器、转向 角传感器、转矩反馈电动机和机械传动装置。
图5-4 汽车线控转向系统的工作原理
与此同时，转向控制模块根据车辆的转向轮转角信号、轮胎力信号和驾驶人的意图，通过路感 模拟决策发出指令控制转矩反馈电动机输出力矩，以反馈路面信息。
几种新型传感器
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5.2 触觉传感器
5.2.1 开关式触觉传感器 开关式触觉传感器是用于检测物体是否存在旳一种最简
朴旳触觉制动器件。开关内部分隔成两个电接点。当一种电 极上承受不小于阀值旳力时，该电极与另一种电极接触，这 么能够用一种电路来检测该开关是否接触。
机玻璃和空气界面旳角度不小于θC，则光沿着有机玻璃光波 导传播，光波导表面跟外部物体接触时，接触点处全内反射 被破坏，光从光波导相反一侧出射。
利用这种原理能够制成高辨别率旳触觉传感器在实际应 用中，一般用一块韧性旳薄膜层设置在外部物体和光波导之 间，以便保护光波导并隔断外部光源。图5-10 所示为采用这 种效应旳触觉传感器原理图。
工业上利用小型开关阵列形成一种价廉触觉传感器，但 是这种阵列旳空间辨别率较低。这种跟输出信号旳二进制相 相应旳二值阵列触觉传感器，严重地限制、影响了其提供信 息旳质量。图5-9 所示即为开关式传感器旳原理图。
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5.2 触觉传感器
5.2.2 光学式触觉传感器 光照射到界面旳角度经过界面法线测量。若光照射到有
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5.3 光纤传感器
2）光相位调制型光纤传感器 光相位调制型光纤传感器是利用被测量引起光纤中光相
位变化旳原理制成旳。这种传感器具有敏捷度高、灵活性好 和多样旳特点。常见旳有迈克尔逊、马赫-琴特、萨占纳克和 法勃-帕脱四种相位干涉型。它们旳共同点是：光源发出旳光 都要经棱镜提成两束或更多束旳光，这些光沿不同旳途径传 播后，分离出旳光束又组合在一起去鼓励一种光敏元件或显 示干涉条纹。
都能够经过红、绿和蓝来构成。 CMYK 补色分色法，是由青洋红、黄、黑四个通道旳颜
传感器
3、曲轴位置传感器/ 4、凸轮轴 （CPS）
功用：
凸轮轴位置传感器（CMPS）：给ECU提供曲轴转
角基准位置（第一缸压缩上止点）信号，作为燃油 喷射控制和点火控制的主控制信号。 曲轴位置传感器（CKPS）有时称为转速传感器，用 来检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号 和曲轴转角信号，作为燃油喷射控制和点火控制的 主控制制信号。
水温传感器
温度传感器 TF-W与 TF-F
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概述
本传感器可用于提供发 动机冷却液(TF-W型) 或 进气歧管(TF-F型)温度信 息。 前者代表了发动机的负 荷情况，而后者可帮助电 子控制器确定进气空气的 质量。
温度传感器 TF-W与 TF-F
(2/5)
原理
温度传感器的核心部 件是一个封装在铜制导 热保护套中的负温度系 数(NTC)电阻。 如果由于外部热量使 其温度升高，它的电阻 值会明显下降，导致输 入电压恒定时电流迅速 上升，这一特性可用来 进行温度测量。
传感器
传感器的主要功能是正 确提供发动机运行状态信息。 在汽车发动机中主要有以下 几种：将温度、压力、流量、 振动、成分等状态参数转换 为电信号。
1、节气门位置传感器（TPS）
功用：检测节气门的开度及开度变化，此 信号输入ECU，用于控制燃油喷射及其它 辅助控制（如EGR、开闭环控制等）。 安装位置：节气门体上，由节气门轴驱动。 类型：电位计式、触点式和综合式三种。
防止节气门快速地 关闭，确保燃烧时
必要的最少空气和
燃料供给.
调整螺栓
节气门位置传感器
（1）电位计式节气门位置传感器 ：如图536所示
电位计式 节气门位 置传感器
节气门位置传感器
《数控原理与系统》第5章-进给运动的控制
1. 对定位误差的影响
简化位置闭环控制系统的开环传递函
数为
Gk(s)s(TKs1)
由此看出， 该系统为典型的I型系统， 因此不存 在位置定位稳态误差。 其闭环传递函数为
GB(s)
T
s2
1 1
s1
KK
第5章 进给运动的控制
根据典型二阶振荡环节的特性，
其阻尼比与振荡角频率为
1/ 1
2 KT
n
K T
第5章 进给运动的控制
可见，在该系统中机床本身并不含在
定位伺服系统中，而是处于补偿回路中，
使系统易于调试，类似于开环，但系统精
度又接近于闭环。
第5章 进给运动的控制
5.2 闭环进给位置控制系统的结构分析
1. 闭环进给位置控制系统的结构闭环进给 位置控制系统带有位置检测反馈装置，采 用直流或交流伺服驱动系统，位置检测元 件安装在机床工作台上或电机的轴端，其 结构框图如图5.1所示。
误差会造成轮廓运动的误差。
当数控机床进行XY轴直线联动插补时，
其 X 、 Y 轴 分 别 以 恒 速 V 运 动 ， 即 X ＝ Vxt ， Y=Vyt， 此时各轴的跟随误差分别为Ex＝Vx/Kx， Ey＝Vy/Ky， 如图5.7所示。
第5章 进给运动的控制
（4）增加位置测量，采用混合式控制。对于精 度要求较高的大型数控机床，针对开环系统的不 足，可在其基础之上增设一套工作台位移检测装 置，如直光栅或感应同步器等，用以监视并补偿 前向通道的误差，构成混合步进系统。当系统中 没有传动误差时，反馈电路部分相当于不工作， 只有开环部分工作；当出现传动误差时，由反馈 电路发出一定数目的附加脉冲，用以补偿步进电 动机多走或少走的步数。
（1）步进电机的步距误差。数控机床用的步 进电机，步距误差一般为±10〞～±25〞。
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5.1 节气门位置传感器 编码器式 节气门位置传感器(编码器式 编码器式) 5.2 节气门位置传感器 直线式 节气门位置传感器(直线式 直线式) 5.3 滑动式节气门位置传感器 5.4 线性位置传感器 5.5 防滴型角度传感器 5.6 非接触角度传感器 5.7 转向传感器 5.8 光电式车高传感器 5.9 溢流环位置传感器 5.10 高分解能力的角度传感器 5.11 高分解能力的转向角度传感器
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5.3 滑动式节气门位置传感器
当节流阀达到某一开度时，全开触点 满负荷触点 闭合， 满负荷触点)闭合 当节流阀达到某一开度时，全开触点(满负荷触点 闭合，满 负荷触点闭合时，满负荷加浓信号输入到微机中。 负荷触点闭合时，满负荷加浓信号输入到微机中。 滑动式节气门位置传感器与计算机的连接电路如图 一 所示 所示。 滑动式节气门位置传感器与计算机的连接电路如图5一6所示。 在没有踏加速踏板时， 在没有踏加速踏板时，电源将电压加到计算机的怠速端子 (IDL)上;当满负荷时，动力触点闭合，电压加到计算机的功 当满负荷时， 上 当满负荷时 动力触点闭合， 率端子(PSW)上，计算机判断出加速踏板已被踏下。 率端子 上 计算机判断出加速踏板已被踏下。
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5.7 转向传感器 转向传感器
转向传感器也叫光电式变化率传感器， 转向传感器也叫光电式变化率传感器，它用来检测轴的旋转 角位移量及轴的旋转方向这种传感器的安装部位及结构如图 角位移量及轴的旋转方向这种传感器的安装部位及结构如图 5一13所示。 所示。 一 所示 在转向器的主轴上，设有一个遮光盘， 在转向器的主轴上，设有一个遮光盘，夹于遮光盘两侧的是 两组光电藕合组件，光电藕合组件安装在转向管柱上。 两组光电藕合组件，光电藕合组件安装在转向管柱上。
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5.9 溢流环位置传感器
本节介绍可调电感式溢流环位置传感器。 本节介绍可调电感式溢流环位置传感器。这种传感器的基本 原理如图 一 所示 在线圈内部置有铁芯， 所示。 原理如图5一18所示。在线圈内部置有铁芯，此铁芯与被检 测位置的部件一齐动作，当铁芯向上或向下移动时， 测位置的部件一齐动作，当铁芯向上或向下移动时，线圈的 电感发生变化，与基准信号相比，输出信号有很大的变化。 电感发生变化，与基准信号相比，输出信号有很大的变化。 反过来讲，根据输出信号的大小， 反过来讲，根据输出信号的大小，就可以检测出被测部件的 位置。 位置。
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5.3 滑动式节气门位置传感器
滑动式节气门位置传感器也是安装在节流阀本体上， 滑动式节气门位置传感器也是安装在节流阀本体上，用作检 测节气门的开度。其结构如图 所示。 测节气门的开度。其结构如图5-5所示。传感器上设有与节 所示 流阀轴联动的转子及检测怠速位置的怠速触点、 流阀轴联动的转子及检测怠速位置的怠速触点、检测满负荷 位置的满负荷触点以及动触点。 位置的满负荷触点以及动触点。 转子上设有凸轮槽，动触点可在凸轮槽内滑动， 转子上设有凸轮槽，动触点可在凸轮槽内滑动，在怠速位置 及全开(满负荷 位置，动触点分别与其触点闭合， 满负荷)位置 及全开 满负荷 位置，动触点分别与其触点闭合，测量出节 气门的开度。 气门的开度。 在怠速运转情况下，怠速触点闭合，除此之外的情况下， 在怠速运转情况下，怠速触点闭合，除此之外的情况下，怠 速触点都是打开的。怠速触点把怠速加浓、怠速后加浓、切 速触点都是打开的。怠速触点把怠速加浓、怠速后加浓、 断燃油等信号都送人计算机中。 断燃油等信号都送人计算机中。
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5.8 光电式车高传感器 光电式车高传感器
车高传感器的作用是把车高(汽车悬架装置的位移量 变换成 车高传感器的作用是把车高 汽车悬架装置的位移量)变换成 汽车悬架装置的位移量 传感器轴的旋转，并检测出其旋转角度。 传感器轴的旋转，并检测出其旋转角度。这种传感器的结构 所示. 如图5-15所示 所示
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5.5 防滴型角度传感器
防滴型角度传感器安装在行驶系统的后轮转向机构， 防滴型角度传感器安装在行驶系统的后轮转向机构，用以连 续地检测后轮的旋转角度(后轮转向角 后轮转向角)。 续地检测后轮的旋转角度 后轮转向角 。 传感器的驱动杆安装在被测装置上，通过驱动杆的转动， 传感器的驱动杆安装在被测装置上，通过驱动杆的转动，带 动了滑动触点在电阻膜上滑动， 动了滑动触点在电阻膜上滑动，同时将旋转角度变换成线性 电压输出。其最大的特点是:因为这种传感器采用的是防滴型 电压输出。其最大的特点是 因为这种传感器采用的是防滴型 结构，所以耐环境能力强;输出信号为电压 输出信号为电压， 结构，所以耐环境能力强 输出信号为电压，所以角度的检测 与处理都很方便。其结构如图 一 所示 其等效电路如图 所示， 与处理都很方便。其结构如如图5一11所示。 所示 其特性如图 一 所示
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5.2 节气门位置传感器 直线式 节气门位置传感器(直线式 直线式)
直线式节气门位置传感器装于节气门及喷油泵等上， 直线式节气门位置传感器装于节气门及喷油泵等上，用于连 续地检测旋转部件。 续地检测旋转部件。利用设于传感器内的开关检测出移动原 因此可准确地检测出绝对角度。 点，因此可准确地检测出绝对角度。
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5.9 溢流环位置传感器
位置传感器可用于电子控制柴油喷射装置上， 位置传感器可用于电子控制柴油喷射装置上，用以检测溢流 环的位置。在老式的机械调速器上， 环的位置。在老式的机械调速器上，基本上是由发动机转速 形成的配重块的离心力和各种弹簧力的平衡位置来决定溢流 环位置的。因调速器的结构复杂，又是精密设备， 环位置的。因调速器的结构复杂，又是精密设备，受机械控 制的制约，其特性与控制机能是有一定限度的， 制的制约，其特性与控制机能是有一定限度的，但改为电子 控制时，就可以利用计算机计算出这个系统的最佳状态，把 控制时，就可以利用计算机计算出这个系统的最佳状态， 电信号送至溢流控制电磁铁处，再来使溢流环动作， 电信号送至溢流控制电磁铁处，再来使溢流环动作，从而就 可实现喷油量的实时控制。 可实现喷油量的实时控制。计算机根据节气门位置和发动机 转速计算出基本喷油量， 转速计算出基本喷油量，然后再根据发动机的状态对基本喷 油量进行校正，校正后再向溢流控制电磁铁发出控制信号。 油量进行校正，校正后再向溢流控制电磁铁发出控制信号。 此外，为了保证控制的准确性， 此外，为了保证控制的准确性，利用位置传感器检测溢流环 的位置，即实际的喷油量，再反馈到计算机中。 的位置，即实际的喷油量，再反馈到计算机中。
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5.2 节气门位置传感器 直线式 节气门位置传感器(直线式 直线式)
这种传感器安装于被检测件上(例如节气门 通过驱动臂的动 这种传感器安装于被检测件上 例如节气门)通过驱动臂的动 例如节气门 使动触点在电阻膜上作滑动旋转。 作，使动触点在电阻膜上作滑动旋转。电阻膜具有开关输出 是线性式(也叫滑动电阻式 图形及线性输出图形。 图形及线性输出图形。图5-2是线性式 也叫滑动电阻式 节 是线性式 也叫滑动电阻式)节 气门位置传感器的结构。 是其电路原理图， 气门位置传感器的结构。图5-3是其电路原理图，图5-4是 是其电路原理图 是 其输出特性，其线性输出可改为函数输出。 其输出特性，其线性输出可改为函数输出。因为这种传感器 的输出信号是电压，所以，它具有下列特点:检测及处理角度 的输出信号是电压，所以，它具有下列特点:检测及处理角度 很方便;适于学习控制用 适于学习控制用， 很方便 适于学习控制用，因为它是用开关找出确定绝对角度 的原点;可直接安装于发动机上 耐环境能力强;其内设有回位 可直接安装于发动机上;耐环境能力强 的原点 可直接安装于发动机上 耐环境能力强 其内设有回位 弹簧，与被测定部件容易连接。 弹簧，与被测定部件容易连接。
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5.8 光电式车高传感器 光电式车高传感器
在传感器的内部，有一靠连杆带动旋转的轴， 在传感器的内部，有一靠连杆带动旋转的轴，在轴上装有一 个开有许多槽的遮光盘，遮光盘的两侧装有4组光电藕合元 个开有许多槽的遮光盘，遮光盘的两侧装有 组光电藕合元 当连杆带动轴旋转时， 件，当连杆带动轴旋转时，光电藕合元件之间或者被遮光盘 所示。 遮上，或者元件之间透光， 遮上，或者元件之间透光，如图5一16所示。因此，如图5 一 所示 因此， 所示的光电藕合元件将把这种变化转换成电信号， 一17所示的光电藕合元件将把这种变化转换成电信号，并输 所示的光电藕合元件将把这种变化转换成电信号 入到计算机中。 5一17所示的为 组光电藕合元件， 所示的为4组光电藕合元件 入到计算机中。图5一17所示的为4组光电藕合元件，利用 组光电藕合元件导通与截止的组合， 这4组光电藕合元件导通与截止的组合，就可以把车高的变 组光电藕合元件导通与截止的组合 化范围分为多个区域进行检测。 化范围分为多个区域进行检测。
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5.6 非接触角度传感器
汽车上的主动式悬架系统可根据行驶状况自动调整车辆姿势 与平顺性，非接触角度传感器在此系统中用于检测车辆高度， 与平顺性，非接触角度传感器在此系统中用于检测车辆高度， 它通过连杆机构将车高变换成旋转角度;此外它还用于车辆的 它通过连杆机构将车高变换成旋转角度 此外它还用于车辆的 车高自动调整系统中， 车高自动调整系统中，这种系统可根据乘车人数及载重量的 增减自动调整车高。非接触式角度传感器的结构如图 一 增减自动调整车高。非接触式角度传感器的结构如图5一12 所示. 所示.
5.1 节气门位置传感器 编码器式 节气门位置传感器(编码器式 编码器式)
5. 1节气门位置传感器 编码器式 节气门位置传感器(编码器式 节气门位置传感器 编码器式)
节气门位置传感器也叫节气门开关， 节气门位置传感器也叫节气门开关，它就装在节流阀的本体 上并与节流阀连动，随着驾驶员对加速踏板的控制， 上并与节流阀连动，随着驾驶员对加速踏板的控制，靠自身 触点检测出发动机处于怠速状态还是负荷状态， 触点检测出发动机处于怠速状态还是负荷状态，或者是加减 速状态。 速状态。 节气门位置传感器的结构如图 所示. 节气门位置传感器的结构如图5—1所示 所示