第2章 汽车车身传感器

第二章汽车车身传感器第一节汽车传感器概述第二节车身系统常用传感器第三节车身传感器的研究和发展趋势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。(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)按检测项目分类表2-1汽车用传感器的种类及用途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一、温度传感器１.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１.热敏电阻式温度传感器１)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。１.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)２—正温度系数(PTC)3—临界温度系数(CTR)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2-3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2-4蒸发器出口温度传感器的检查图2-5出口温度传感器在蒸发器上的安装位置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原理2.双金属片式温度传感器图2-7双金属片式热敏开关a)结构b)工作方式1—双金属片2—触点A—常闭型B—常开型3.热敏铁氧体温度传感器图2-８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2-９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2-10铁氧体型热敏开关的工作方式ａ)常闭型b)常开型c)频带型二、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2-12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2-13舌簧开关的排斥状态1—舌簧开关2—磁铁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2-15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2-16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3.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2-18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2-19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2-20车速表的电路框图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置及结构1—车速传感器2—混合集成电路3—多极磁环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作原理4.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2-24可变磁阻式车速传感器电路三、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2-26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4.开关型加速度传感器图2-29横向加速度开关四、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2-31油压开关传感器的结构1—触点2—膜片3—弹簧p—压力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1、4—O形密封圈2—视液镜3—压力传感器1.高压侧压力传感器图2-33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2.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。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ｖ—减速度α—汞运动方向与水平方向的夹角—汞运动方向分力—水平分力3.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1.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2-40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2-41间歇式风窗刮水器系统的构成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2-43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合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。6.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2-47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7.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2-50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2-51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a)传感器结构b)工作特性9.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2-54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10.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2-56硫化镉光敏器件的特性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。(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。二、车身传感器的发展方向1.光纤传感器2.有源传感器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