传感器报告

燕山大学《传感器原理及应用》讨论课报告题目：汽车中典型传感器应用学院：机械工程学院年级专业：学生姓名：指导教师：汽车中典型传感器应用摘要传感器（transducer/sensor）是一种检测装置，包括敏感元件和转换原件，能感受电量和非电量的被测量信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。它在实现自动检测和自动控制中起着关键作用。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。现在传感器不断实现微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，应用在生活各个方面。汽车作为日常的交通工具，其中包涵各种传感器，起到保护，控制和节能环保等方面的作用。如今，随着有自动泊车，无人驾驶等汽车的出现，汽车行业也不断向着人工智能的方向发展，这也是基于传感器的感知，控制和反馈来实现的。这次的传感器三级项目，我们通过讨论在汽车上应用的传感器种类及其作用，原理等方面来加深对传感器的认识，把握传感器的应用。关键字：智能化，汽车，传感器《传感器原理及应用》讨论课报告1目录前言....................................................2第一章项目概述.......................................31.1项目任务............................................31.2项目目的及意义......................................3第二章汽车传感器概况...................................32.1汽车传感器的概念.....................................32.2汽车传感器工作环境的特点..............................42.3汽车传感器的性能要求.................................42.4汽车传感器的分类....................................52.5汽车传感器的选用原则.................................5第三章汽车传感器举例及说明.............................63.1车速传感器............................................63.2位置与角度传感器....................................103.3加速度传感器........................................133.4进气温度传感器......................................163.5空气流量传感器......................................19第四章传感器的发展方向.................................23第五章项目总结及心得...................................245.1项目总结............................................245.2心得................................................25参考文献：..............................................26附录：小组分工一览表....................................27《传感器原理及应用》讨论课报告2前言这次我们的传感器讨论内容是：汽车典型传感器应用。我们旨在通过学习汽车上应用的传感器来加深我们对传感器的认识。近年来，随着汽车电子化、智能化和轻型化程度的不断提高，汽车产业对传感器的需求量也越来越大。同时，汽车传感器作为信号转换和获取装置，对汽车安全性、经济性、舒适性等性能的影响也越来越重要。车用传感器可以感受到汽车行驶过程中的各种物理信息的变化，如车速、各种介质的温度、发动机转速等，并将这些变换按一定规律转换成为电信号或其他所需形式的信号，以满足信息的传输、处理、显示、存储、记录和控制等要求，从而使汽车工作在最佳状态车用传感器的特点，但由于汽车驾驶环境的差别非常大，这就要求汽车传感器必须具有稳定性和精度高、响应快、可靠性好、抗干扰和抗震能力强、使用寿命长等特点。对于未来的发展，汽车用传感器会朝着智能化、多功能化、微型化等方向发展。我们这次讨论课通过对现在汽车中应用的典型传感器进行讨论，学习传感器在汽车中的安装位置，传感器的功能，传感器的原理等方面的内容，更加深对传感器的认识，也树立了应用传感器的理念。《传感器原理及应用》讨论课报告3第一章项目概述1.1项目任务该项目主要研究汽车中典型传感器应用，包括安装位置、功能、原理及接口。1.2项目目的及意义（1）通过基于团队的上台讲演和课程讨论这种体验式教学方式，加深对不同种类传感器的基本原理及特性的理解，加强对传感器选用注意事项的把握能力，并在沟通能力、团队合作能力等方面得到锻炼和提高；（2）得到初步的查阅文献、阅读相关技术资料和工程技术研究等能力的锻炼；（3）培养工程实践能力。第二章汽车传感器概况2.1汽车传感器的概念首先，传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件《传感器原理及应用》讨论课报告4和转换元件组成”。这里所说的“可用输出信号”是指便于加工处理、便于传输利用的信号。现在电信号是最易于处理和便于传输的信号。传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。而汽车传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运行中各种工况信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等，转化成电讯号输给计算机，以便发动机处于最佳工作状态。2.2汽车传感器工作环境的特点高温（发动机表面温度为50℃、排气管为650℃）、振动（加速度为30g）、冲击（加速度为50g）、潮湿以及蒸汽、烟雾、腐蚀和油泥。环境较为恶劣，其耐恶劣的技术指标比一般工业用传感器高1-2个数量级。2.3汽车传感器的性能要求（1）.具有较好的环境适应性；（2）.较高的工作稳定性及可靠性；（3）.再现性好；（4）.批量生产与通用性；《传感器原理及应用》讨论课报告5（5）.小型化；（6）.符合有关行业标准；（7）.数量不受限制；（8）.精度较高。2.4汽车传感器的分类（1）.按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器；（2）.按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器；（3）.按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量（“1”和0”或“开”和“关”）的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。2.5汽车传感器的选用原则（1）量程的选择：传感器测量上限和下限的代数差；（2）灵敏度的选择：传感器输出变化值与被测量的变化之比；（3）分辨率的选择：传感器可能检测出的被测信号的最小增量；（4）误差的选择：测量指示值与真实值之间的差（绝对值、相对满量程之比）；（5）重复性的选择：传感器在工作条件下，被测量的同一数值在一个方向上进行重复测量时，测量结果的一致性；《传感器原理及应用》讨论课报告6（6）线性度的选择：传感器输入/输出关系曲线与其理论拟合直线之间的偏差；（7）可靠度的选择：在规定条件下，传感器正常工作的可能性；（8）过载的选择：传感器允许承受的最大输入量（被测量）；（9）响应时间的选择：阶跃信号激励后，传感器输出值达到稳定值的最小规定百分数时所需时间。第三章汽车传感器举例及说明3.1车速传感器3.1.1安装位置车速传感器通常安装在驱动桥或变速器内，如下图所示：图1后轮速度传感器《传感器原理及应用》讨论课报告7图2车速传感器3.1.2功能车速传感器用以测量汽车行驶的速度，以便使发动机的控制，自动启动，ABS，牵引力控制系统，活动悬架，导航系统等装置能正常工作。车速传感器检测电控汽车的车速，控制电脑用这个输入信号来控制发动机怠速，自动变速器的变扭器锁止，自动变速器换档及发动机冷却风扇的开闭和巡航定速等其它功能。3.1.3原理车速传感器的输出信号可以是磁电式交流信号，也可以是霍尔式数字信号或者是光电式数字信号，车速传感器通常安装在驱动桥壳或变速器壳内，车速传感器信号线通常装在屏蔽的外套内，这是为了消除有高压电火线及车载电话或其他电子设备产生的电磁及射频干扰，《传感器原理及应用》讨论课报告8用于保证电子通讯不产生中断，防止造成驾驶性能变差或其他问题，在汽车上磁电式及光电式传感器是应用最多的两种车速传感器，在欧洲、北美和亚洲的各种汽车上比较广泛采用磁电式传感器来进行车速(VSS)、曲轴转角(CKP)和凸轮轴转角(CMP)的控制，同时还可以用它来感受其它转动部位的速度和位置信号等。图3光电传感器光电式车速传感器是固态的光电半导体传感器，它由带孔的转盘两个光导体纤维，一个发光二极管，一个作为光传感器的光电三极管组成。一个以光电三极管为基础的放大器为发动机控制电脑或点火模块提供足够功率的信号，光电三极管和放大器产生数字输出信号(开关脉冲)。发光二极管透过转盘上的孔照到光电三极管上实现光的传递与接收。转盘上间断的孔可以开闭照射到光电三极管上的光源，进而触发光电三极管和放大器，使之像开关一样地打开或关闭输出信号。从示波器上观察光电式车速传感器输出波形的方法与霍尔式车速传感器完全一样，只是光电传感器有一个弱点即它们对油或脏物在《传感器原理及应用》讨论课报告9光通过转盘传递的干涉十分敏感，所以光电传感器的功能元件通常被设计成密封得十分好，但损坏的分电器或密封垫容器在使用中会使油或赃物进入敏感区域，这会引起行驶性能问题并产生故障码。光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。直射式光电转速传感器由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接，光源发出的光，通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收，将光信号转为电信号输出。开孔圆盘上有许多小孔，开孔圆盘旋转一周，光敏元件输出的电脉冲个数等于圆盘的开孔数，因此，可通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得知被测转速，即n=f/N,式中：n是转速，f是脉冲频率，N是圆盘开孔数。反射式光电传感器主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。当测试距离近且测试要求不高时，可仅在被测部件上安装了一片反光贴纸，此时，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可知道转速n=f。如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=f/N。N-反光片或反光贴纸的数量。投射式光电转速传感器的读数盘和测量盘有间隔相同的缝隙。测量盘随被测物体转动，每转过一条缝隙，从光源投射到光敏元件上的光线产生一次明暗变化,光敏元件即输出电流脉冲信号。反射式光电传感器在被测转轴上设有反射记号，由光源发出的光线通过透镜和半《传感器原理及应用》讨论课报告10透膜入射到被测转轴上。转轴转动时，反射记号对投射光点的反射率发生变化。反射率变大时，反射光线经透镜投射到光敏元件上即发出一个脉冲信号；反射率变小时，光敏元件无信