車身電控教案

車身電控教案第1頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)汽車傳感器概述(1)按能量關(guān)系分類可分為主動型和被動型兩種。

(2)按工作原理分類可分為電阻式、電容式、應(yīng)變式、電感式、光電式、壓電式和熱電式傳感器等。

(3)按輸入物理量分類可分為速度、位移、加速度、角速度、角位移、力矩、壓力、溫度、濃度和真空度傳感器等。

(4)按信號轉(zhuǎn)換性質(zhì)分類一種是非電量轉(zhuǎn)換成非電量的信號傳感器，如氣動傳感器、彈性敏感元件傳感器；另一種是由非電量轉(zhuǎn)換成電量信號的傳感器，如壓電式加速度傳感器、熱電偶溫度傳感器等。

(5)按檢測項目分類可分為溫度、車速、加速度、壓力和碰撞傳感器等。第2頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)車身系統(tǒng)常用傳感器一、溫度傳感器

二、車速傳感器

三、加速度傳感器

四、壓力傳感器

五、碰撞傳感器

六、車身系統(tǒng)用其他傳感器第3頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四一、溫度傳感器１.熱敏電阻式溫度傳感器

2.雙金屬片式溫度傳感器

3.熱敏鐵氧體溫度傳感器第4頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四１.熱敏電阻式溫度傳感器１)在工作范圍內(nèi)，電阻值隨溫度升高而增加的熱敏電阻，稱為正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻，如圖曲線2所示。

2)在工作范圍內(nèi)，電阻值隨溫度升高而減小，稱為負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻，如圖2-1中曲線1所示。

3)在臨界溫度時，阻值發(fā)生銳減的稱為臨界溫度系數(shù)(CTR)熱敏電阻，如圖2-1中曲線3所示。第5頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四１.熱敏電阻式溫度傳感器圖2-1熱敏電阻的溫度特性

1—負(fù)溫度系數(shù)(NTC)

２—正溫度系數(shù)(PTC)3—臨界溫度系數(shù)(CTR)第6頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四圖2-2車外空氣溫度傳感器的結(jié)構(gòu)與特性

a)結(jié)構(gòu)b)特性曲線第7頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四圖2-3汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)中傳感器的安裝位置

1—車外空氣溫度傳感器2—車內(nèi)空氣溫度傳感器(前)3—日照傳感器4—控制板

5—后控制板6—車內(nèi)空氣溫度傳感器(后)7—計算機8—功率伺服機構(gòu)第8頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四圖2-4蒸發(fā)器出口溫度傳感器的檢查第9頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四圖2-5出口溫度傳感器在蒸發(fā)器上的安裝位置第10頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四2.雙金屬片式溫度傳感器圖2-6雙金屬片式溫度傳感器的基本原理第11頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四2.雙金屬片式溫度傳感器圖2-7雙金屬片式熱敏開關(guān)

a)結(jié)構(gòu)b)工作方式

1—雙金屬片2—觸點A—常閉型B—常開型第12頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四3.熱敏鐵氧體溫度傳感器圖2-８熱敏鐵氧體溫度傳感器

1—永久磁鐵2—熱敏鐵氧體3—舌簧開關(guān)第13頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四3.熱敏鐵氧體溫度傳感器圖2-９熱敏鐵氧體溫度傳感器的工作狀態(tài)

a)低于設(shè)定溫度時熱敏鐵氧體的(高磁導(dǎo)率)狀態(tài)b)高于設(shè)定溫度時熱敏鐵氧體的(低磁導(dǎo)率)狀態(tài)第14頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四3.熱敏鐵氧體溫度傳感器圖2-10鐵氧體型熱敏開關(guān)的工作方式

ａ)常閉型b)常開型c)頻帶型第15頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四二、車速傳感器1.舌簧開關(guān)式車速傳感器

2.電磁感應(yīng)式車速傳感器

3.光電式車速傳感器

4.可變磁阻式車速傳感器第16頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四1.舌簧開關(guān)式車速傳感器圖2-11舌簧開關(guān)式車速傳感器的結(jié)構(gòu)

1—舌簧開關(guān)2—指針3—彈簧

4—磁鐵5—轉(zhuǎn)子6—輸出端第17頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四1.舌簧開關(guān)式車速傳感器圖2-12舌簧開關(guān)吸引狀態(tài)

1—舌簧開關(guān)2—磁鐵第18頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四1.舌簧開關(guān)式車速傳感器圖2-13舌簧開關(guān)的排斥狀態(tài)

1—舌簧開關(guān)2—磁鐵第19頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四2.電磁感應(yīng)式車速傳感器圖2-14電磁感應(yīng)式車速傳感器的安裝位置

1—輸出軸2—停車鎖止齒輪3—車速傳感器第20頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四2.電磁感應(yīng)式車速傳感器圖2-15電磁感應(yīng)式車速傳感器

a)結(jié)構(gòu)b)信號波形第21頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四2.電磁感應(yīng)式車速傳感器圖2-16電磁感應(yīng)式車速傳感器工作原理示意圖

a)結(jié)構(gòu)b)感應(yīng)電壓波形

1—停車鎖止齒輪2—車速傳感器3—永久磁鐵4—電磁感應(yīng)線圈5—電控單元第22頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四磁電感應(yīng)式傳感器

磁電感應(yīng)式傳感器又稱磁電式傳感器，是利用電磁感應(yīng)原理將被測量（如振動、位移、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成電信號的一種傳感器。它不需要輔助電源，就能把被測對象的機械量轉(zhuǎn)換成易于測量的電信號，是一種有源傳感器。由于它輸出功率大，且性能穩(wěn)定，具有一定的工作帶寬（10～1000Hz），所以得到普遍應(yīng)用。23第23頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四磁電感應(yīng)式傳感器工作原理

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)體在穩(wěn)恒均勻磁場中，沿垂直磁場方向運動時，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢為(5-1)式中:B——穩(wěn)恒均勻磁場的磁感應(yīng)強度；l——導(dǎo)體有效長度；v——導(dǎo)體相對磁場的運動速度。24第24頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

當(dāng)一個W匝線圈相對靜止地處于隨時間變化的磁場中時，設(shè)穿過線圈的磁通為φ，則線圈內(nèi)的感應(yīng)電勢e與磁通變化率dφ/dt有如下關(guān)系：

根據(jù)以上原理，人們設(shè)計出兩種磁電式傳感器結(jié)構(gòu)：變磁通式和恒磁通式。變磁通式又稱為磁阻式，圖5-1是變磁通式磁電傳感器，用來測量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。(5-2)25第25頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

圖5-1（a）為開磁路變磁通式：線圈、磁鐵靜止不動，測量齒輪安裝在被測旋轉(zhuǎn)體上，隨被測體一起轉(zhuǎn)動。每轉(zhuǎn)動一個齒，齒的凹凸引起磁路磁阻變化一次，磁通也就變化一次，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其變化頻率等于被測轉(zhuǎn)速與測量齒輪上齒數(shù)的乘積。這種傳感器結(jié)構(gòu)簡單，但輸出信號較小，且因高速軸上加裝齒輪較危險而不宜測量高轉(zhuǎn)速的場合。26第26頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

圖5-1(b)為閉磁路變磁通式傳感器，它由裝在轉(zhuǎn)軸上的內(nèi)齒輪和外齒輪、永久磁鐵和感應(yīng)線圈組成，內(nèi)外齒輪齒數(shù)相同。當(dāng)轉(zhuǎn)軸連接到被測轉(zhuǎn)軸上時，外齒輪不動，內(nèi)齒輪隨被測軸而轉(zhuǎn)動，內(nèi)、外齒輪的相對轉(zhuǎn)動使氣隙磁阻產(chǎn)生周期性變化，從而引起磁路中磁通的變化，使線圈內(nèi)產(chǎn)生周期性變化的感應(yīng)電動勢。顯然，感應(yīng)電勢的頻率與被測轉(zhuǎn)速成正比。27第27頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四圖5-1變磁通式磁電傳感器結(jié)構(gòu)圖(a)開磁路；(b)閉磁路28第28頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四圖5-2恒定磁通式磁電傳感器結(jié)構(gòu)原理圖（a）動圈式；(b)動鐵式29第29頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場，磁路中的工作氣隙固定不變，因而氣隙中磁通也是恒定不變的。其運動部件可以是線圈（動圈式），也可以是磁鐵（動鐵式），動圈式（圖5-2（a））和動鐵式（圖5-2(b)）的工作原理是完全相同的。當(dāng)殼體隨被測振動體一起振動時，由于彈簧較軟，運動部件質(zhì)量相對較大，當(dāng)振動頻率足夠高（遠(yuǎn)大于傳感器固有頻率）時，運動部件慣性很大，來不及隨振動體一起振動，近乎靜止不動，振動能量幾乎全被彈簧吸收，永久磁鐵與線圈之間的相對運動速度接近于振動體振動速度，磁鐵與線圈的相對運動切割磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢為30第30頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四(5-3)式中：B0——工作氣隙磁感應(yīng)強度；l——每匝線圈平均長度；W——線圈在工作氣隙磁場中的匝數(shù)；v——相對運動速度。31第31頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四5.1.2磁電感應(yīng)式傳感器基本特性當(dāng)測量電路接入磁電傳感器電路時，如圖5-3所示，磁電傳感器的輸出電流Io為（5-4)式中：

Rf——測量電路輸入電阻；

R——線圈等效電阻。傳感器的電流靈敏度為（5-5)32第32頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四而傳感器的輸出電壓和電壓靈敏度分別為(5-6)(5-7)當(dāng)傳感器的工作溫度發(fā)生變化或受到外界磁場干擾、受到機械振動或沖擊時，其靈敏度將發(fā)生變化，從而產(chǎn)生測量誤差，其相對誤差為(5-8)33第33頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

1.非線性誤差磁電式傳感器產(chǎn)生非線性誤差的主要原因是：由于傳感器線圈內(nèi)有電流I流過時，將產(chǎn)生一定的交變磁通φI，此交變磁通疊加在永久磁鐵所產(chǎn)生的工作磁通上，使恒定的氣隙磁通變化,如圖5-4所示。當(dāng)傳感器線圈相對于永久磁鐵磁場的運動速度增大時，將產(chǎn)生較大的感應(yīng)電勢e和較大的電流I，由此而產(chǎn)生的附加磁場方向與原工作磁場方向相反，減弱了工作磁場的作用，從而使得傳感器的靈敏度隨著被測速度的增大而降低。當(dāng)線圈的運動速度與圖5-4所示方向相反時，感應(yīng)電勢e、線圈感應(yīng)電流反向，所產(chǎn)生的附加磁場方向與工作磁場同向，從而增大了傳感器的靈敏度。其結(jié)果是線圈運動速度方向不同時，傳感器的靈敏度具有不同的數(shù)值，使傳感器輸出基波能量降低，諧波能量增加,即這種非線性特性同時伴隨著傳感器輸出的諧波失真。顯然，傳感器靈敏度越高，線圈中電流越大，這種非線性越嚴(yán)重。34第34頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四圖5-3磁電式傳感器測量電路35第35頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四圖5-4傳感器電流的磁場效應(yīng)36第36頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

2.溫度誤差當(dāng)溫度變化時，式（5-8）中右邊三項都不為零，對銅線而言每攝氏度變化量為dl/l≈0.167×10-4,dR/R≈0.43×10-2，dB/B每攝氏度的變化量決定于永久磁鐵的磁性材料。對鋁鎳鈷永久磁合金，dB/B≈-0.02×10-2，這樣由式（5-8）可得近似值如下：37第37頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四這一數(shù)值是很可觀的，所以需要進(jìn)行溫度補償。補償通常采用熱磁分流器。熱磁分流器由具有很大負(fù)溫度系數(shù)的特殊磁性材料做成。它在正常工作溫度下已將空氣隙磁通分路掉一小部分。當(dāng)溫度升高時，熱磁分流器的磁導(dǎo)率顯著下降，經(jīng)它分流掉的磁通占總磁通的比例較正常工作溫度下顯著降低，從而保持空氣隙的工作磁通不隨溫度變化，維持傳感器靈敏度為常數(shù)。38第38頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四5.1.3磁電感應(yīng)式傳感器的測量電路圖5-5磁電式傳感器測量電路方框圖39第39頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四5.1.4磁電感應(yīng)式傳感器的應(yīng)用

1.動圈式振動速度傳感器圖5-6是動圈式振動速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。其結(jié)構(gòu)主要特點是，鋼制圓形外殼，里面用鋁支架將圓柱形永久磁鐵與外殼固定成一體，永久磁鐵中間有一小孔，穿過小孔的芯軸兩端架起線圈和阻尼環(huán)，芯軸兩端通過圓形膜片支撐架空且與外殼相連。工作時，傳感器與被測物體剛性連接，當(dāng)物體振動時，傳感器外殼和永久磁鐵隨之振動，而架空的芯軸、線圈和阻尼環(huán)因慣性而不隨之振動。因而，磁路空氣隙中的線圈切割磁力線而產(chǎn)生正比于振動速度的感應(yīng)電動勢，線圈的輸出通過引線輸出到測量電路。該傳感器測量的是振動速度參數(shù)，若在測量電路中接入積分電路，則輸出電勢與位移成正比；若在測量電路中接入微分電路，則其輸出與加速度成正比。40第40頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四圖5-6動圈式振動速度傳感器41第41頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四2.磁電式扭矩傳感器圖5-7是磁電式扭矩傳感器的工作原理圖。在驅(qū)動源和負(fù)載之間的扭轉(zhuǎn)軸的兩側(cè)安裝有齒形圓盤。它們旁邊裝有相應(yīng)的兩個磁電傳感器。磁電傳感器的結(jié)構(gòu)見圖5-8所示。傳感器的檢測元件部分由永久磁鐵、感應(yīng)線圈和鐵芯組成。永久磁鐵產(chǎn)生的磁力線與齒形圓盤交鏈。當(dāng)齒形圓盤旋轉(zhuǎn)時，圓盤齒凸凹引起磁路氣隙的變化，于是磁通量也發(fā)生變化，在線圈中感應(yīng)出交流電壓，其頻率在數(shù)值上等于圓盤上齒數(shù)與轉(zhuǎn)數(shù)的乘積。42第42頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四圖5-7磁電式扭矩傳感器工作原理圖43第43頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四圖5-8磁電式傳感器結(jié)構(gòu)圖44第44頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

當(dāng)扭矩作用在扭轉(zhuǎn)軸上時，兩個磁電傳感器輸出的感應(yīng)電壓u1和u2存在相位差。這個相位差與扭轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)角成正比。這樣，傳感器就可以把扭矩引起的扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成相位差的電信號。45第45頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四3.光電式車速傳感器圖2-17光電式車速傳感器的結(jié)構(gòu)

1—帶槽的遮光板2—發(fā)光二極管

3—光耦合器4—光敏晶體管第46頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光電式傳感器概述

指紋鎖門禁光電鼠標(biāo)第47頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光電式傳感器概述

料位自動控制電動扶梯自動啟停光電開關(guān)第48頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四第10章

光電式傳感器概述

光柵光纖光電管光敏電阻第49頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光電式傳感器光電器件

（1）光電管第50頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光電式傳感器光電器件

（1）光電管第51頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光電管器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光譜特性、響應(yīng)時間、峰值探測率和溫度特性來描述。1.光電管的伏安特性在一定的光照射下，對光電器件的陰極所加電壓與陽極所產(chǎn)生的電流之間的關(guān)系稱為光電管的伏安特性。光電管的伏安特性如3圖所示。它是應(yīng)用光電傳感器參數(shù)的主要依據(jù)。（光電管的工作點應(yīng)選在光電流與陽極電壓無關(guān)的區(qū)域內(nèi)）

圖3a真空光電管的伏安特性圖3b充氣光電管的伏安特性第52頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四第10章

光電式傳感器10.2光電器件

（2）光電倍增管第53頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光電式傳感器光電器件

（3）光敏電阻

光敏電阻的工作原理是基于光電導(dǎo)效應(yīng)，其結(jié)構(gòu)是在玻璃底版上涂一層對光敏感的半導(dǎo)體物質(zhì)，兩端有梳狀金屬電極，然后在半導(dǎo)體上覆蓋一層漆膜。

光敏電阻結(jié)構(gòu)及符號

第54頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光電式傳感器光電器件

(5)光電池（有源器件）太陽能手機充電器太陽能供LED電警示太陽能電池第55頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光電式傳感器10.3光電傳感器的應(yīng)用（1）測量物體

第56頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光電式傳感器光電器件

(3)光電器件的測量方法透射式反射式第57頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四3.光電式車速傳感器圖2-18光電式車速傳感器的工作原理

1—光耦合器2—發(fā)光二極管3—帶槽的遮光板4—遮光板轉(zhuǎn)軸

5—光敏晶體管6—信號線7—端子第58頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四3.光電式車速傳感器圖2-19儀表板結(jié)構(gòu)及車速表的連接框圖

a)儀表板結(jié)構(gòu)b)車速表的連接框圖

1—燃油表2—里程表3—車速表4—溫度表5—蜂鳴器

6—車速報警器7—車速傳感器8—放大顯示開關(guān)第59頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四3.光電式車速傳感器圖2-20車速表的電路框圖第60頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四3.光電式車速傳感器圖2-21可變磁阻式車速傳感器的安裝位置及結(jié)構(gòu)

1—車速傳感器2—混合集成電路3—多極磁環(huán)第61頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四4.可變磁阻式車速傳感器圖2-22可變磁阻式車速傳感器的工作原理第62頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四4.可變磁阻式車速傳感器圖2-23磁阻元件(MRE)的性質(zhì)

a)電阻大b)電阻小第63頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四4.可變磁阻式車速傳感器圖2-24可變磁阻式車速傳感器電路第64頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四三、加速度傳感器1.偏心錘式加速度傳感器

2.滾軸式加速度傳感器

3.差動變壓器式加速度傳感器

4.開關(guān)型加速度傳感器第65頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四1.偏心錘式加速度傳感器圖2-25偏心錘式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)

1—滾動觸點2—偏心轉(zhuǎn)子3—殼體4—偏心錘5—固定觸點6—彈簧第66頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四1.偏心錘式加速度傳感器圖2-26偏心錘式加速度傳感器工作原理

a)靜止?fàn)顟B(tài)b)碰撞狀態(tài)

1—復(fù)位彈簧2—偏心錘3—擋塊4—固定觸點5—滾動觸點6—減速度方向第67頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四2.滾軸式加速度傳感器圖2-27滾軸式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)

a)靜止?fàn)顟B(tài)b)工作狀態(tài)

1—止動銷2—滾軸3—滾動觸點4—固定觸點5—底座6—片簧第68頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四3.差動變壓器式加速度傳感器圖2-28差動變壓器式加速度傳感器

a)結(jié)構(gòu)示意圖b)輸出特性c)工作原理圖

1—差動變壓器2—繞組3—鐵心4—印制電路板5—變壓器油6—解調(diào)電路7—振蕩電路8—電源電路第69頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四4.開關(guān)型加速度傳感器

圖2-29橫向加速度開關(guān)第70頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四四、壓力傳感器1.高壓側(cè)壓力傳感器

2.低壓側(cè)壓力傳感器第71頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四四、壓力傳感器圖2-30低壓側(cè)壓力傳感器的位置

1—蒸發(fā)器2—儲液干燥劑3—低壓側(cè)壓力傳感器4—壓縮機

5—冷凝器6—高壓側(cè)溫度開關(guān)7—節(jié)流裝置8—低壓側(cè)溫度開關(guān)第72頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四四、壓力傳感器圖2-31油壓開關(guān)傳感器的結(jié)構(gòu)

1—觸點2—膜片3—彈簧p—壓力第73頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四1.高壓側(cè)壓力傳感器圖2-32高壓側(cè)壓力傳感器的安裝位置

1、4—O形密封圈2—視液鏡3—壓力傳感器第74頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四1.高壓側(cè)壓力傳感器圖2-33高壓側(cè)壓力傳感器(常閉型)

1—接頭2—膜片3—外殼4—接線柱

5—彈簧6—固定觸點7—活動觸點第75頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四2.低壓側(cè)壓力傳感器

圖2-34低壓側(cè)壓力傳感器

1—接頭2—膜片3—外殼4—接線柱

5—彈簧6—固定觸點7—活動觸點第76頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四五、碰撞傳感器1.機電結(jié)合式碰撞傳感器

2.水銀開關(guān)式碰撞傳感器

3.電子式碰撞傳感器第77頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四五、碰撞傳感器圖2-35滾球式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)

1—滾球2—永久磁鐵3—導(dǎo)缸

4—固定觸點5—殼體第78頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四1.機電結(jié)合式碰撞傳感器(1)滾球式碰撞傳感器又稱為偏壓磁鐵式碰撞傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖2-35所示，主要由鐵質(zhì)滾球、永久磁鐵、導(dǎo)缸、固定觸點和殼體等組成。

(2)偏心錘式碰撞傳感器又稱為偏心轉(zhuǎn)子式碰撞傳感器，豐田、馬自達(dá)汽車的SRS采用了這種傳感器，其工作原理如圖2-26所示。

(3)滾軸式碰撞傳感器其結(jié)構(gòu)如圖2-27所示。第79頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四圖2-36滾球式碰撞傳感器的工作原理圖

a)觸點未接通b)觸點接通第80頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四2.水銀開關(guān)式碰撞傳感器

圖2-37水銀開關(guān)式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)

1—汞(靜態(tài)位置)2—殼體3—汞(動態(tài)位置)

4—密封圈5—電極(接點火器)

6—電極(接電源)7—密封螺塞

ｖ—減速度α—汞運動方向與水平方向的夾角

—汞運動方向分力—水平分力第81頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四3.電子式碰撞傳感器

圖2-38利用壓電振子的雨滴傳感器

a)不下雨時b)下雨時

1—雨滴2—壓電振子振動時第82頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四六、車身系統(tǒng)用其他傳感器1.雨滴傳感器

2.電動座椅用傳感器

3.記憶式后視鏡用傳感器

4.超聲波距離傳感器

5.紅外線傳感器

6.地磁傳感器

7.陀螺儀

8.濕度傳感器

9.日照強度傳感器

10.光敏式光亮傳感器第83頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四1.雨滴傳感器圖2-39雨滴檢測傳感器的構(gòu)成

1—阻尼橡膠2—壓電元件3—不銹鋼振動板4—上蓋(不銹鋼)5—混合集成電路6—電容器

7—密封條8—下蓋9—電路板10—密封套11—套管12—線束第84頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四1.雨滴傳感器圖2-40壓電元件的結(jié)構(gòu)

1—陶瓷(鈦酸鋇)2—電極(金屬蒸發(fā))第85頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四1.雨滴傳感器圖2-41間歇式風(fēng)窗刮水器系統(tǒng)的構(gòu)成第86頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四2.電動座椅用傳感器圖2-42微機控制動力座椅用傳感器的結(jié)構(gòu)

1—霍爾元件2—永久磁鐵3—座位導(dǎo)軌、前與后垂直傳感器4—靠背位置傳感器第87頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四2.電動座椅用傳感器圖2-43座椅用傳感器電路與控制電路

1—位置控制用微機電路

2—座椅用傳感器電路第88頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四3.記憶式后視鏡用傳感器圖2-44存儲式后視鏡用傳感器的結(jié)構(gòu)

1—左右方向位置傳感器2—后視鏡支架3—上下方向位置傳感器4—永久磁鐵

5—霍爾元件6—電動機(左右調(diào)整用)7—驅(qū)動軸螺釘?shù)?9頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四4.超聲波距離傳感器圖2-45超聲波距離傳感器難以檢測的場合第90頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四5.紅外線傳感器夜間，因車輛自身前照燈的照明能力有限，或是因?qū)γ鎭碥嚽罢諢粢鸬哪垦＃约耙蛐腥说臓顩r(如服裝、姿勢及手持物品等)影響，往往使駕駛員的夜間視覺功能下降。試驗證明，在夜間的前照燈20m處，駕駛員只能看見行人的下半身；而在同樣的場合下，利用紅外線技術(shù)可以清楚地看到行人，特別是可以捕捉到行人溫度較高的臉部。采用紅外線傳感器的夜間步行者報警系統(tǒng)，就是根據(jù)上面的原理開發(fā)出來的。夜間步行者報警系統(tǒng)是通過檢測人臉輻射出的紅外線，通過圖像處理檢測，判斷出夜間難以發(fā)現(xiàn)的行人，在風(fēng)窗玻璃上顯示行人的存在及方向并發(fā)出警報，以提高駕駛員的視覺功能。第91頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四6.地磁傳感器圖2-46磁通量閘門式地磁傳感器

1—磁環(huán)2—檢測繞組

3—檢測繞組4—勵磁繞組第92頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四6.地磁傳感器圖2-47磁力線穿過磁場時的狀況

a)不飽和時的磁力線b)飽和時的磁力線

1—勵磁繞組2—磁心3—檢測繞組4—磁力線5—電壓表第93頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四7.陀螺儀圖2-48壓電振動型陀螺儀的基本原理

a)音片型b)音叉型

1—檢測用壓電陶瓷2—驅(qū)動用壓電陶瓷第94頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四8.濕度傳感器圖2-49熱敏電阻式濕度傳感器結(jié)構(gòu)與工作特性

a)傳感器結(jié)構(gòu)b)工作特性

1—電極2—加熱器3—元件4—支板5—導(dǎo)銷第95頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四8.濕度傳感器圖2-50結(jié)露傳感器結(jié)構(gòu)與工作特性

a)傳感器結(jié)構(gòu)b)工作特性

1—感濕膜2—電極3—熱敏電阻4—鋁基板第96頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四8.濕度傳感器圖2-51電控自動空調(diào)上日照強度傳感器的布置

1—日照強度傳感器2—按鈕與微機3—電動機4—車

內(nèi)溫度傳感器5—動力伺服6—主微機7—鼓風(fēng)機控制第97頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四9.日照強度傳感器圖2-52日照強度傳感器結(jié)構(gòu)與工作特性

a)傳感器結(jié)構(gòu)b)工作特性第98頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四9.日照強度傳感器圖2-53凌志LS400轎車日照傳感器的

安裝位置及其工作原理

a)安裝位置b)工作電路第99頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四9.日照強度傳感器圖2-54日照強度傳感器的電阻

特性及檢測方法

a)特性曲線b)檢測方法第100頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四10.光敏式光亮傳感器圖2-55光敏式光亮傳感器的結(jié)構(gòu)

1—電極2—玻璃3—金屬蓋4—濾波器5—金屬底板6—引線7—陶瓷基片8—硫化鎘第101頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四10.光敏式光亮傳感器圖2-56硫化鎘光敏器件的特性第102頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)車身傳感器的研究和發(fā)展趨勢一、現(xiàn)代傳感器的主要特點

二、車身傳感器的發(fā)展方向第103頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四一、現(xiàn)代傳感器的主要特點(1)傳感器固態(tài)化物性型傳感器(即固態(tài)傳感器)包括半導(dǎo)體、電介質(zhì)和強磁性體三種類型。

(2)傳感器集成化與多功能化隨著傳感器應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，借助半導(dǎo)體的蒸鍍技術(shù)、擴散技術(shù)、光刻技術(shù)、精密加工及組裝技術(shù)等，使傳感器從單個元器件、單一功能向集成化和多功能化方向發(fā)展。

(3)傳感器智能化智能傳感器，是指帶有微型計算機并具有信息檢測和處理功能的傳感器。第104頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光纖傳感器光導(dǎo)纖維(光纖)受到外界環(huán)境因素的影響，如溫度、壓力、電場、磁場等環(huán)境條件變化，將引起其傳輸?shù)墓獠?，如光強、相位、頻率、偏振態(tài)等變化。光纖傳感技術(shù)就是將溫度、壓力、電場、磁場的變化轉(zhuǎn)化為光波量的變化的技術(shù)。光纖傳感器通過光導(dǎo)纖維把輸入變量轉(zhuǎn)換成調(diào)制的光信號。光纖傳感器是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的一門新技術(shù)，光纖最早用于通訊，隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，光纖傳感器得到進(jìn)一步發(fā)展。與其它傳感器相比較，光纖傳感器有如下特點：不受電磁干擾，防爆性能好，不會漏電打火；可根據(jù)需要做成各種形狀，可以彎曲；可以用于高溫、高壓、絕緣性能好，耐腐蝕。第105頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光纖傳感器

（1）光纖的結(jié)構(gòu)和傳輸原理

①光纖結(jié)構(gòu)：基本采用石英玻璃，有不同摻雜，主要由三部分組成中心——纖芯；外層——包層；護套——尼龍料。性質(zhì)光導(dǎo)纖維的導(dǎo)光能力取決于纖芯和包層的性質(zhì)，纖芯折射率N1略大于包層折射率N2（N1＞N2）。纖芯保護套包層玻璃光纖塑料光纖石英光纖第106頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光纖傳感器光纖的傳播基于光的全反射。當(dāng)光線以不同角度入射到光纖端面時，在端面發(fā)生折射后進(jìn)入光纖；光線在光纖端面入射角θ減小到某一角度θc時，光線全部反射。只要θ＜θc，光在纖芯和包層界面上經(jīng)若干次全反射向前傳播，最后從另一端面射出。

（1）光纖的結(jié)構(gòu)和傳輸原理

②光纖的傳光原理：第107頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光纖傳感器為保證全反射，必須滿足全反射條件（即θ＜θc）實現(xiàn)全反射的臨界入射角為：

空氣中

可見，光纖臨界入射角的大小是由光纖本身的性質(zhì)（N1、N2）決定的，與光纖的幾何尺寸無關(guān)。第108頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光纖傳感器

（2）光纖的性能（幾個重要參數(shù)）

①數(shù)值孔徑（NA）臨界入射角θc的正弦函數(shù)定義為光纖的數(shù)值孔徑.

空氣中：

第109頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光纖傳感器NA意義討論：NA表示光纖的集光能力，無論光源的發(fā)射功率有多大，只要在2θc張角之內(nèi)的入射光才能被光纖接收、傳播。若入射角超出這一范圍，光線會進(jìn)入包層漏光。一般NA越大集光能力越強，光纖與光源間耦合會更容易。但NA越大光信號畸變越大，要選擇適當(dāng)。產(chǎn)品光纖不給出折射率N，只給數(shù)值孔徑NA，石英光纖的數(shù)值孔徑一般為：第110頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光纖傳感器光纖模式是指光波沿光纖傳播的途徑和方式，不同入射角度光線在界面上反射的次數(shù)不同。光波之間的干涉產(chǎn)生的強度分布也不同。模式值定義為：

（2）光纖的性能（幾個重要參數(shù)）

②光纖模式（V）第111頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光纖傳感器②光纖模式第112頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光纖傳感器模式討論：模式值越大，允許傳播的模式值越多。在信息傳播中，希望模式數(shù)越少越好，若同一光信號采用多種模式會使光信號分不同時間到達(dá)多個信號，導(dǎo)致合成信號畸變。模式值V小，就是α值小，即纖芯直徑小，只能傳播一種模式，稱單模光纖。單模光纖性能最好，畸變小、容量大、線性好、靈敏度高，但制造、連接困難。除單模光纖外，還有多模光纖（階躍多模、梯度多模），單模和多模光纖是當(dāng)前光纖通訊技術(shù)最常用的普通光纖。第113頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光纖傳感器光纖在傳播時，由于材料的吸收、散射和彎曲處的輻射損耗影響，不可避免的要有損耗。用衰減率A表示：

I1、I2：兩接收光纖的光強在一根衰減率為10dB/Km的光纖中，表示當(dāng)光纖傳輸1Km后，光強下降到入射時的1/10。

（2）光纖的性能（幾個重要參數(shù)）

③傳播損耗（A）第114頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光纖傳感器

(3)光纖傳感器的基本測量原理

(1)物性型光纖傳感器原理

物性型光纖傳感器是利用光纖對環(huán)境變化的敏感性，將輸入物理量變換為調(diào)制的光信號。其工作原理基于光纖的光調(diào)制效應(yīng)，即光纖在外界環(huán)境因素，如溫度、壓力、電場、磁場等等改變時，其傳光特性，如相位與光強，會發(fā)生變化的現(xiàn)象。因此，如果能測出通過光纖的光相位、光強變化，就可以知道被測物理量的變化。這類傳感器又被稱為敏感元件型或功能型光纖傳感器。

第115頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

(1)物性型光纖傳感器原理激光器的點光源光束擴散為平行波，經(jīng)分光器分為兩路，一為基準(zhǔn)光路，另一為測量光路。外界參數(shù)（溫度、壓力、振動等）引起光纖長度的變化和相位的光相位變化，從而產(chǎn)生不同數(shù)量的干涉條紋，對它的模向移動進(jìn)行計數(shù)，就可測量溫度或壓力等。第116頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

(2)結(jié)構(gòu)型光纖傳感器原理結(jié)構(gòu)型光纖傳感器是由光檢測元件（敏感元件）與光纖傳輸回路及測量電路所組成的測量系統(tǒng)。其中光纖僅作為光的傳播媒質(zhì)，所以又稱為傳光型或非功能型光纖傳感器。

圖2結(jié)構(gòu)型光纖傳感器工作原理示意圖第117頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

(3)拾光型光纖傳感器原理用光纖作為探頭，接收由被測對象輻射的光或被其反射、散射的光。其典型例子如光纖激光多普勒速度計、輻射式光纖溫度傳感器等。

圖3拾光型光纖傳感器工作原理示意圖第118頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四

光纖傳感器(4)光纖傳感器組成光源：要求體積小、功率大、波長合適、工作穩(wěn)定相干光：半導(dǎo)體激光器等非相干光：發(fā)光二極管、白織燈等探測器（光電探測器是光電檢測中不可缺少的器件，把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺红`敏度好、響應(yīng)快、線性好光電二極管、光電倍增管光敏電阻、光電池光纖第119頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四功能型光纖傳感器（FunctionFiberOpticSensor)，又稱FF型光纖傳感器）光纖不僅起傳光作用，而且是敏感元件更高的靈敏度調(diào)整困難非功能型光纖傳感器（Non-FunctionFiberOpticSensor)，又NF型光纖傳感器）光纖僅起傳光作用靈敏度、測量精度較低有一種傳感探針型光纖傳感器(4)光纖傳感器分類第120頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四被測物理量測量方式光的調(diào)制光學(xué)現(xiàn)象材

料特性性能電

流磁

場FF偏振法拉第效應(yīng)石英系玻璃鉛系玻璃電流50～1200A(精度0.24%)磁場強度0.8～4800A/m(精度2%)相位磁致伸縮效應(yīng)鎳68碳莫合金最小檢測磁場強度8×10-5A/m-2(1～10kHz)NF偏振法拉第效應(yīng)YIG系強磁體FR-5鉛玻璃磁場強度0.08～160A/m(精度0.5%)電

壓電

場FF偏振Pockels效應(yīng)亞硝基苯胺-相位電致伸縮效應(yīng)陶瓷振子壓電元件-NF偏振Pockels效應(yīng)LiNbO3,LiTaO3Bi12SiO20電壓1～1000V電場強度0.1～1kV/cm(精度1%)溫

度FF相位干涉現(xiàn)象石英系玻璃溫度變化量17條/(℃·m)光強紅外線透過SiO2,CaF2,ZrF2溫度250～12℃(精度1%)FF偏振雙折射變化石英系玻璃溫度30～1200℃開口數(shù)折射率變化石英系玻璃-NF斷路雙金屬片彎曲雙金屬片溫度10～50℃(精度0.5℃)斷路磁性變化鐵氧體開(57℃)～關(guān)(53℃)水銀的上升水

銀40℃時精度0.5℃透射率禁帶寬度變化GaAs、CdTe半導(dǎo)體溫度0～80℃透射率變化石

蠟開(63℃)～關(guān)(52℃)光強熒光輻射(Gd0.99Eu0.01)2O2S-50～300℃(精度0.1℃)第121頁，共134頁，2023年，2月20日，星期四被測物理量測量方式光的調(diào)制光學(xué)現(xiàn)象材

料特性性能速

度FF頻率多普勒效應(yīng)石英系玻璃流速10-4～103m/sNF斷路風(fēng)標(biāo)的旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)圓盤風(fēng)速60m/s振

動壓

力音

響FF頻率多普勒效應(yīng)石英系玻璃最小振輻0.4μm/(1