汽车中的电阻式传感器演示幻灯片.ppt

1 汽车中的电阻传感器 2 转换原理 传感器名称 典型应用 移动电位器触点改变电阻 电位移传感器 位移 改变电阻丝或片的尺寸 电阻丝应变传感器、 半导体应变传感器 微应变、力、负荷 利用电阻的温度效应 热丝传感器 气流速度、液体流量 电阻温度传感器 温度、辐射热 热敏电阻传感器 温度 利用电阻的光敏效应 光敏电阻传感器 光强 利用电阻的湿度效应 湿敏电阻传感器 湿度 电参数 电阻 3 电阻传感器分类 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 冷却液温度传感器 水温传感器 器 热电阻式进气温度传感 气敏与湿敏电阻式 应变片式转矩传感器 进气压力传感器 节气门位置传感器 电阻应变片式 4 一 电阻应变片式 ? 电阻应变片的结构结构组成与下图给出的 电阻丝式应变片的结构基本相同。 L —— 应变片的标距（或称工作基长），它是敏感 栅沿轴向测量变形的有效长度； b —— 敏感栅的宽度 （或称基宽）。 5 下图列举了几种不同类型的电阻应变片： （ a ）金属丝式应变片 （ b ）金属箔式应变片 （ c ）半导体应变片 6 工作原理 电阻应变片的工作原理基于金属的应变效应。即导体或半 导体材料在外力作用下产生机变形（拉伸或压缩）时，其电阻 值也要随之发生相应的变化。 金属丝的电阻（ R ）与材料的电阻率（ ? ）及其几何尺寸 （长度 L 、截面积 A ）有关，即 R = ? L / A 金属丝在承受机械变形的过程中， L 、 A 都要发生相应变化， 因而就必然要引起金属丝的电阻值发生变化。 7 应用举例：进气岐管压力传感器 （压阻效应） ? 进气歧管压力传感器又称进气增压压力 传感器，它是用来检测进气歧管内的压 力变化，并将其转换成电信号，然后将 信号电压送至电子控制器（ ECU ）， ECU 依据此信号电压的大小，控制基本 喷油量的大小。 8 1. 半导体压敏电阻式 进气压力传感器的结构 ? 它是利用半导体的压阻效应制成的，主要 由硅膜片、真空室、硅杯、底座、真空管 和引线电极组成，其结构如下图所示。 9 10 半导体压敏电阻式 进气压力传感器的工作原理 ? 如下图所示，硅膜片一面通过真空室，一面承 受来自进气歧管中气体的压力，在此气体压力 的作用下，硅膜片会产生变形，且压力越大形 变越大，膜片上应变电阻的阻值在此压应力的 作用下就会发生变化，使传感器上以惠斯顿电 桥方式连接的硅膜片应变电阻的平衡被打破， 当电桥的输入端输入一定的电压或电流时，在 电桥的输出端便可得到相应变化的信号电压或 信号电流，因为此信号比较微弱，故采用了混 合集成电路进行放大后输入给 ECU 。 11 12 电阻应变计式碰撞传感器 ? 电阻应变计式碰撞传感器的结构如图 a 所示， 主要由电子电路、电阻应变计、振动块、 缓冲介质和壳体等组成。电子电路包括稳 压与温度补偿电路 W 、信号处理与放大电路 A 。电阻应变计的电阻 R1 、 R2 、 R3 、 R4 制作 在硅膜片上，如图 b 所示。当硅膜片产生变 形时，应变电阻的阻值就会发生变化。应 变电阻一般都连接成电桥电路，并设计有 稳压和温度补偿电路，如图 c 所示。 13 14 ? 当汽车遭受碰撞时，碰撞传感器的振动块 振动，缓冲介质随之振动，进而使应变计 的应变电阻产生变形，应变电阻值随之变 化。由于应变电阻以电桥电路的方式连接， 随着应变电阻阻值的变化，电桥电路的输 出电压就发生变化，经过信号处理与放大 后，传感器将变化的信号电压输入 SRS ECU 。 SRS ECU 根据传感器输入的信号电压的强弱 15 二 电位器式传感器 ? 电位器是一种 把机械的线位 16 线性电位器 ? 线性电位器的理想空载特性 曲线应具有严 格的线性关系。 max max x x R R x ? 17 ? 若把它作为分压器使用 , 且假定加在电位器 A 、 B 之间的电压为则输出电压为 max max x x U U x ? 图 2-1 电位器式位移传感器原理图 18 作变阻器使用 , max max a a R R a ? 作为分压器使用 , 则有 max max U a a U a ? 图 2-2 电位器式角度传感器 19 图 2-3 线性线绕电位器示意图 20 ? 线性线绕电位器理想的输出、输入关系遵循上 述四个公式。因此对如图 2-3 所示的位移传感器来 说 , 因为 max max 2( ) R b h n A x nt ? ? ? ? 其灵敏度应为 At h b I x U k At h b x R k R ? ? ) ( 2 ) ( 2 max max u max max ? ? ? ? ? ? ? 其中 , t 为节距 , 表示相邻两线绕线的距离。 21