汽车电子控制基础课程教案讲解

传感器相当于人体的感觉器官，它能将各种非电量（如机械量、化学量、生物量及光学量等）转换成电量，从而实现非电量的电测技术。在自动控制系统中，检测是实现自动控制的首要环节，没有对被控对象的精确检测，就不可能实现精确控制。在工业生产中，传感器的大量使用，实现了生产的自动化或半自动化，大大地减轻了工人的劳动强度，提高了产品的质量，降低了产品成本。在家用电器和医疗卫生方面，新颖的、智能化传感器不断涌现，使人们的生活越来越轻松舒适。总而言之，在信息技术不断发展的今天，传感器将会在信息的采集和处理过程中发挥出巨大的作用。

1、传感器的基本构成

传感器一般由敏感元件、转换元件和测量转换电路。被测量(非电量)→敏感元件(非电量)→传感元件(电信号)→转换电路(电量)→输出量被测量：就是我们要测的热、力、压力、温度、流量、位置、位移等。敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

传感元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。

转换电路：电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。电桥、放大、振荡器等。

输出量：电压、电流、频率、脉冲等，控制执行机构。

在完成非电量到电量的变换过程中，并非所有的非电量参数都能一次直接变换为电量，往往是先变换成一种易于变换成电量的非电量（如位移、应变等），然后，再通过适当的方法变换成电量，所以，把能够完成预变换的器件称为敏感元件。在传感器中，建立在力学结构分析上的各种类型的弹性元件（如梁、板等）称为敏感元件，统称为弹性敏感元件。而转换元件是能将感觉到的被测非电量参数转换为电量的器件，如应变计、压电晶体、热电偶等。转换元件是传感器的核心部分，是利用各种物理、化学、生物效应等原理制成的。新的物理、化学、生物效应的发现，常被用到新型传感器上，使其品种与功能日益增多，应用领域更加广阔。应该指出的是，并不是所有的传感器都包括敏感元件与转换元件，有一部分传感器不需要起预变换作用的敏感元件，如热敏电阻、光电器件等。传感器只完成被测参数至电量的基本转换，然后输入到测控电路，进行放大、运算、处理等进一步转换，以获得被测值或进行过程控制。

举出生活生产中的传感器应用例子，让学生回答被测量和输出量分别是什么，也让学生自己举例再回答出被测量和输出量。（空调、自动门等）

三、传感器的分类和发展

1、传感器的分类

（1）依据传感器的工作原理分类

这种分类方法以传感器的工作原理为依据，分为电阻应变式、压电式、电容式、涡流

式、动圈式、电磁式、差动变压器式等。

（2）根据被测量分类

传感器根据被测量分为加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、负荷

传感器、扭矩传感器、温度传感器等。

（3）根据输出信号的性质分类

根据传感器输出信号性质传感器分为模拟传感器与数字传感器两大类。

此外，从能量观点看，依据能量的传递方式，所有的传感器又可分为有源传感器与

无源传感器两大类。

传感器的发展和应用领域

（1）使用新技术、新材料、新工艺

传感器工作的基本原理是建立在人们不断探索与发现各种新的物理现象、化学效应和生物效应以及具有特殊物理、化学特性的功能材料的基础上的。因而，发现新现象、反应、材料，研制新特性、功能的材料是现代传感器的重要基础，其意义也极为深远。

（2）集成化、智能化、多功能化

集成传感器是新型传感器重要发展方向之一。微加工技术可将敏感元件、测量电路、放大器及温度补偿元件等集成在一个芯片上，这样不仅具有体积小、重量轻、可靠性高、响应速度快、稳定等特点，而且便于批量生产，成本较低。智能化、多功能化是指传感器具有自补偿功能、自诊断功能、自校正功能、以及数据自动存储、分析、处理与传输。微处理器、微机和基本传感器之间具有双向通信功能，就能构成一个闭环工作系统。

(3)传感器的应用领域：生产过程的测量与控制、安全报警与环境保护、自动化设备和机

器人、交通运输和资源探测、医疗卫生、家用电器、在航空航天航海。

13 布置新任

务

项目任务：热线式空气流

量传感器

情境，提

高兴趣

组、讨

论、细分

任务

笔记本/白板

/彩卡纸

课外

合计200

教学反思

热膜式空气质量计量仪对于多点喷射来说是一个重要的传感器。通过它控制器（发动机管理系统）获知发动机的负荷大小。相应于吸入的空气质量，喷油时刻和点火提前角都可由特性曲线确定。

在热膜式空气质量计量仪中加热电阻1 是铂金。它是电桥电路的一部分，另外还有温度电阻2 ，传感器电阻 3 还有一个可变电阻。所有这些电阻都是堆放在陶瓷片上的很薄的膜。电桥电路如此校准，温差-加热电阻等于温度电阻- 160°C .

❶

❷

❸

应速度快、进气阻力小等特点，因此热线式空气流量计在高级轿车的电控汽油喷射系统中得到了广泛的应用。应用车型：博世LH型燃油喷射系统、别克、日产MAXIMA、沃尔沃等采用热线式；

热丝（膜）式空气流量传感器信号波形分析

波形检测方法同叶片式空气流量传感器。

热丝（膜）式空气流量传感器信号实测波形如右图所示。

➢ 1．作用

检测进气温度，向ECU 输入进气温度信号，作为燃油喷射和点火正时的修正信号。

作用

●检测发动机冷却水温度，向ECU输入温度信号●作为燃油喷射和点火正时的修正信号

●其它控制系统的控制信号

安装位置

●发动机缸体的水套

●缸盖的水套

●水管接头上

检测节气门后方进气管内的进气压力，计算进气量，决定基本喷油量和基本点火提前角。进气压力越大，进气量越多，喷油越多，点火提前角越小。

1.同流量传感器，发动机不能精确计量进气量，发动机有明显的症状

2.影响废气循环和油箱蒸汽回收控制，发动机排放严重超标。