汽車電子學(xué)車用傳感器概述課件

汽車電子學(xué)車用傳感器概述課件2目錄汽車電子學(xué)車用傳感器

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車用傳感器車用傳感器概述傳感器分傳感器及其工作原理類位置測(cè)量傳感器及其工作原理速度轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理溫度傳感器及其工作原理電流傳感器及其工作原理2目錄汽車電子學(xué)車用傳感器

AutomotiveSens3車用傳感器概述工程測(cè)試技術(shù)模擬電子技術(shù)信號(hào)處理技術(shù)自動(dòng)控制理論基礎(chǔ)“科學(xué)是從測(cè)量開始的”-門捷列夫賀桂芳．汽車與工程機(jī)械用傳感器．北京：人民交通出版社．2002．3車用傳感器概述工程測(cè)試技術(shù)“科學(xué)是從測(cè)量開始的”-門捷列夫4發(fā)動(dòng)機(jī)：向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等

汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容

普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器，豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。

底盤：控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫車身：提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車速、測(cè)距、圖象等車用傳感器概述檢測(cè)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異4發(fā)動(dòng)機(jī)：向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀5車用傳感器概述溫度傳感器冷卻水、吸氣、排氣、車內(nèi)外空氣、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油流量傳感器吸入空氣量、燃油流量、排氣再循環(huán)量、二次空氣量壓力傳感器進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力、大氣壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)油壓、燃燒混合氣壓、制動(dòng)液壓、輪胎氣壓位置傳感器曲軸位置、節(jié)氣門位置、排氣再循環(huán)閥開量、行駛方位、踏板位置、轉(zhuǎn)向液位傳感器冷卻水、燃油、機(jī)油、電解液、制動(dòng)液、洗窗器液速度、加速度傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、輪速、加速度、負(fù)加速度其他傳感器氣體濃度傳感器、爆震、濕度、電流、雨滴、光照、轉(zhuǎn)矩汽車常用傳感器的種類和檢測(cè)對(duì)象5車用傳感器概述溫度傳感器汽車常用傳感器的種類和檢測(cè)對(duì)象6車用傳感器概述汽車常用傳感器空氣質(zhì)量流量傳感器壓力傳感器加速度傳感器胎壓傳感器6車用傳感器概述汽車常用傳感器空氣質(zhì)量流量傳感器壓力傳感器加7目錄汽車電子學(xué)車用傳感器

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車用傳感器車用傳感器概述傳感器分傳感器及其工作原理類位置測(cè)量傳感器及其工作原理速度轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理溫度傳感器及其工作原理電流傳感器及其工作原理7目錄汽車電子學(xué)車用傳感器

AutomotiveSens8

汽車電子控制系統(tǒng)是典型的測(cè)控系統(tǒng)。測(cè)量系統(tǒng)是此類系統(tǒng)的重要組成。測(cè)量一般由以下環(huán)節(jié)組成。傳感器分類和組成傳感器測(cè)量原理8汽車電子控制系統(tǒng)是典型的測(cè)控系統(tǒng)。測(cè)量系統(tǒng)是此類系統(tǒng)9傳感器分類和組成“傳感器”定義為能感受被測(cè)量，并按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)的器件或裝置，它通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。有時(shí)也將信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路作為傳感器的組成部分。V傳感器定義思考題：請(qǐng)列舉你已知的傳感器轉(zhuǎn)換原理9傳感器分類和組成“傳感器”定義為能感受被測(cè)量，并按10分類法型式說明按構(gòu)成原理分類結(jié)構(gòu)型物性型以轉(zhuǎn)換元件結(jié)構(gòu)參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換以轉(zhuǎn)換元件物理特性變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換按能量關(guān)系分類能量轉(zhuǎn)換型能量控制型傳感器輸出量直接由被測(cè)量能量轉(zhuǎn)換而來傳感器輸出量能量由外部能源提供，但受輸入量控制按工作原理分電阻式電容式電感式壓電式磁電式熱電式光電式光纖式利用電阻參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用電容參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用電感參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用熱電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用光纖特性參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換按被測(cè)量分類長(zhǎng)度、角度、振動(dòng)、位移、壓力、溫度、流量、距離、速度等以被測(cè)量命名（即按用途分類）按輸出量分類模擬式數(shù)字式輸出量為模擬信號(hào)（電壓、電流、……）輸出量為數(shù)字信號(hào)（脈沖、編碼、……）傳感器分類和組成傳感器的分類10分類法型式說明按構(gòu)成原理分類結(jié)構(gòu)型以轉(zhuǎn)換元件結(jié)構(gòu)111)按被測(cè)量分類機(jī)械量:長(zhǎng)度,厚度,位移,速度,加速度,

旋轉(zhuǎn)角,轉(zhuǎn)數(shù),質(zhì)量,重量,力,

壓力,真空度,力矩,風(fēng)速,流速,

流量;聲:聲壓,噪聲.磁:磁通,磁場(chǎng).溫度:溫度,熱量,比熱.光：亮度，色彩傳感器分類和組成傳感器的分類111)按被測(cè)量分類機(jī)械量:長(zhǎng)度,厚度,位移,速度,加速度,12機(jī)械式,電氣式,光學(xué)式,流體式等.2)按工作的物理基礎(chǔ)分類:傳感器分類和組成傳感器的分類12機(jī)械式,電氣式,光學(xué)式,流體式等.2)按工作的物理基礎(chǔ)分13能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型.3)按信號(hào)變換特征:能量轉(zhuǎn)換型:直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作.

例如:熱電偶溫度計(jì),壓電式加速度計(jì).能量控制型:從外部供給能量并由被測(cè)量控制外部供給能量的變化.例如:電阻應(yīng)變片.傳感器分類和組成傳感器的分類13能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型.3)按信號(hào)變換特征:能量轉(zhuǎn)換型:144)按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系:物性型:依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換.

如:水銀溫度計(jì).結(jié)構(gòu)型:依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)變.

例如:電容式和電感式傳感器.傳感器分類和組成傳感器的分類144)按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系:物性型:依靠敏感15目錄汽車電子學(xué)車用傳感器

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車用傳感器車用傳感器概述傳感器分傳感器及其工作原理類位置測(cè)量傳感器及其工作原理速度轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理溫度傳感器及其工作原理電流傳感器及其工作原理15目錄汽車電子學(xué)車用傳感器

AutomotiveSen16位置測(cè)量傳感器及其工作原理位置傳感器采集不同形式運(yùn)動(dòng)部件的行程位置和角度位置，它在汽車用的所有傳感器中居首位。測(cè)量參數(shù)測(cè)量范圍汽油機(jī)上節(jié)氣門角度90°加速踏板、制動(dòng)踏板角度30°燃油箱液面高度20~50cm離合器位置50mm轉(zhuǎn)向角度±2×360°車用位置傳感器也用來間接測(cè)量一些變量，如扭矩、流量、轉(zhuǎn)速等。16位置測(cè)量傳感器及其工作原理位置傳感器采集不同形式運(yùn)動(dòng)部件17

利用金屬導(dǎo)線電阻或薄膜電阻的長(zhǎng)度與電阻值的正比對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)位置的測(cè)量，這是典型的結(jié)構(gòu)型傳感器。1變阻器式傳感器位置測(cè)量傳感器及其工作原理EE117利用金屬導(dǎo)線電阻或薄膜電阻的長(zhǎng)度與電阻值的正比對(duì)18位置測(cè)量傳感器及其工作原理如圖所示，利用滑動(dòng)變速器Rl和電壓表V測(cè)量一位置，R0為保護(hù)電阻。測(cè)量電路的總電壓為12V。滑動(dòng)變阻器電壓表內(nèi)阻。計(jì)算測(cè)量電壓El對(duì)應(yīng)位置x的關(guān)系。例題：變阻器式傳感器的負(fù)載效應(yīng)解：代入18位置測(cè)量傳感器及其工作原理如圖所示，利用滑動(dòng)變速器Rl和19變換原理:將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化兩平行極板組成的電容器,它的電容量為:+++

A

δ、A或ε發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起電容的變化。2電容式傳感器位置測(cè)量傳感器及其工作原理19變換原理:將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化兩平行極板組成的20a)極距δ變化型++++++位置測(cè)量傳感器及其工作原理2電容式傳感器b)面積變化型c)介質(zhì)變化型角位移型平面線位移型柱面線位移型.20a)極距δ變化型++位置測(cè)量傳感器及其工作原理2電容式21位置測(cè)量傳感器及其工作原理例題：比較不同測(cè)量原理的靈敏度解：根據(jù)靈敏度定義公式和電容公式可以分別求出相對(duì)面積，間隙和介質(zhì)的介電常數(shù)的靈敏度對(duì)與面積對(duì)與間隙對(duì)與間隙常數(shù)常數(shù)間隙的靈敏度21位置測(cè)量傳感器及其工作原理例題：比較不同測(cè)量原理的靈敏度22

測(cè)量電路a)電橋電路b)諧振電路c)運(yùn)算放大器電路

位置測(cè)量傳感器及其工作原理2電容式傳感器22測(cè)量電路a)電橋電路b)諧振電路c)運(yùn)算放大器23無接觸式位置傳感器，其基本工作原理是將位移變化轉(zhuǎn)化為等效阻抗或差動(dòng)阻抗變化，通過在線圈輸入端輸入交變激勵(lì)信號(hào)可測(cè)得上述阻抗值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)位置測(cè)量分類:電感式傳感器自感型可變磁阻型渦流式互感型位置測(cè)量傳感器及其工作原理3磁感式傳感器23無接觸式位置傳感器，其基本工作原理是將位移變化轉(zhuǎn)化為等效24a)自感型--可變磁阻式（活動(dòng)鐵芯式）位置測(cè)量傳感器及其工作原理3磁感式傳感器活動(dòng)鐵芯式傳感器的基本原理改變氣隙的長(zhǎng)度來改變磁通量的大小。由于激勵(lì)線圈在電路中相當(dāng)于一個(gè)電感，所以最后可以通過對(duì)電感變化的測(cè)量得到位置的變化。例題：活動(dòng)鐵芯式位置傳感器的基本表達(dá)式和其靈敏度解：根據(jù)磁路歐姆定律：

磁阻有兩部分組成，分別是鐵芯和氣隙。由磁阻公式：其中為相對(duì)磁導(dǎo)率，為真空中的磁電導(dǎo)率24a)自感型--可變磁阻式（活動(dòng)鐵芯式）位置測(cè)量傳感器及其25位置測(cè)量傳感器及其工作原理例題：活動(dòng)鐵芯式位置傳感器的基本表達(dá)式和其靈敏度由于鐵芯的磁阻相對(duì)于空氣的磁阻可以忽略不計(jì)?？諝獾南鄬?duì)磁導(dǎo)率為1。式中A為氣隙的橫截面積，再由電感公式其靈敏度為代入得到圖像。25位置測(cè)量傳感器及其工作原理例題：活動(dòng)鐵芯式位置傳感器的基26b)自感型--渦流式原理:渦流效應(yīng)渦流效應(yīng)是指處于交變磁場(chǎng)中的閉合鐵芯會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成渦電流。渦電路會(huì)部分抵消線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使敏感元件勵(lì)磁線圈的電感量、阻抗和品質(zhì)因數(shù)發(fā)生變化。原線圈的等效阻抗Z變化：位置測(cè)量傳感器及其工作原理3磁感式傳感器26b)自感型--渦流式原理:渦流效應(yīng)原線圈的等效阻抗Z變化27位置測(cè)量傳感器及其工作原理例題：渦流式位置傳感器的基本表達(dá)式有一個(gè)扁平線圈距離金屬導(dǎo)體x的距離，線圈兩段加以的電壓,線圈于金屬導(dǎo)體之間可以定一個(gè)互感系數(shù)M，它隨x的減小而增大。求等效阻抗的表達(dá)式。解：把導(dǎo)體看成一個(gè)短路線圈，將其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為如右圖的電路圖。根據(jù)克西荷夫定律：式中R1、L1——線圈的電阻和電感；

R2、L2——金屬導(dǎo)體的電阻和電感27位置測(cè)量傳感器及其工作原理例題：渦流式位置傳感器的基本表28位置測(cè)量傳感器及其工作原理例題：渦流式位置傳感器的基本表達(dá)式解得由表達(dá)式我們可以看出線圈受到渦電流影響后的等效阻抗為等效電阻

等效電感28位置測(cè)量傳感器及其工作原理例題：渦流式位置傳感器的基本表29c）互感型WW1W2Esx-x工作原理:互感現(xiàn)象.位置測(cè)量傳感器及其工作原理3磁感式傳感器EwEout29c）互感型WW1W2Esx-x工作原理:互感現(xiàn)象.位置30目錄汽車電子學(xué)車用傳感器

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車用傳感器車用傳感器概述傳感器分傳感器及其工作原理類位置測(cè)量傳感器及其工作原理速度轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理溫度傳感器及其工作原理電流傳感器及其工作原理30目錄汽車電子學(xué)車用傳感器

AutomotiveSen31速度轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理轉(zhuǎn)速和速度傳感器測(cè)量單位時(shí)間哪物體轉(zhuǎn)過的角度或者移動(dòng)的位移。在汽車上大多測(cè)量?jī)晌矬w間或相對(duì)道路的相對(duì)角度或相對(duì)位移。主要測(cè)量原理靜磁式磁敏磁阻型霍爾式光電式電磁感應(yīng)式31速度轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理轉(zhuǎn)速和速度傳感器測(cè)量單位時(shí)間哪32

金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。

霍爾效應(yīng)

速度/轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理1霍爾式:

32金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過時(shí)，在垂33汽車速度測(cè)量:速度/轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理1霍爾式:

33汽車速度測(cè)量:速度/轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理1霍爾式:34分類電磁感應(yīng)式動(dòng)圈式磁阻式線速度型角速度型N速度/轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理1電磁感應(yīng)式:

電磁感應(yīng)式傳感器是把被測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一種轉(zhuǎn)換器。它所利用的就是法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即變化磁通量產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。34分類電磁感應(yīng)式動(dòng)圈式磁阻式線速度型角速度型N速度/轉(zhuǎn)速351例題：推導(dǎo)測(cè)速電機(jī)轉(zhuǎn)速與電壓的關(guān)系式。速度/轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理電磁感應(yīng)式的代表就是測(cè)速電機(jī)。是屬于動(dòng)圈式角速度型傳感器。測(cè)速電機(jī)的結(jié)構(gòu)類似于永磁交流發(fā)電機(jī)，其簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖所示，其發(fā)電線圈于被測(cè)物體的軸心相連。其感應(yīng)電勢(shì)e于磁通量Φ的變化率成正比，即：設(shè)線圈轉(zhuǎn)速為n，那么穿越線圈的磁通量為

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)351例題：推導(dǎo)測(cè)速電機(jī)轉(zhuǎn)速與電壓的關(guān)系式。速度/轉(zhuǎn)速傳感36

光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線到紅外線光的光能量，并能將光能轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的器件。其工作原理是基于一些物質(zhì)的光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)

半導(dǎo)體材料受到光照時(shí)會(huì)產(chǎn)生電子-空穴對(duì),使其導(dǎo)電性能增強(qiáng),光線愈強(qiáng)，阻值愈低，這種光照后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象,稱為內(nèi)光電效應(yīng)。速度/轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理3光電式傳感器外光電效應(yīng)

在電磁波的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會(huì)被光子激發(fā)向外發(fā)射而形成電流。+++---PN光敏電阻光電池36光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線到紅外線光的光37速度/轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理1---光源；2---柱面鏡；3---碼盤；4---狹縫；5---元件原理：平行光源→碼盤→光電元件→電信號(hào)輸出光學(xué)碼盤式傳感器---用光電方法將被測(cè)角位移轉(zhuǎn)化成數(shù)字電信號(hào)3光電式傳感器a)絕對(duì)編碼器37速度/轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理1---光源；2---38測(cè)量電路：編碼碼制：十進(jìn)制碼---0123456789二進(jìn)制碼---00000001001000110100格雷碼---循環(huán)碼：相鄰兩數(shù)只有一位不同每次只有一位變化→轉(zhuǎn)換放大→足夠電平，驅(qū)動(dòng)整形→接近理想方波細(xì)分→提高分辨率（光學(xué)+電路）多位碼同時(shí)動(dòng)作→同步誤差→錯(cuò)碼讀數(shù)直觀，不易電路處理直觀，易于后續(xù)電路和計(jì)算機(jī)處理速度/轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理3光電式傳感器a)絕對(duì)編碼器38測(cè)量電路：編碼碼制：十進(jìn)制碼---0123439結(jié)構(gòu)：與絕對(duì)編碼器類似碼道：最外(A)---增量碼道：透光扇形區(qū)→分辨率中間(B)---辨向碼道：錯(cuò)開半個(gè)扇形區(qū)最內(nèi)(Z)---零位碼道：透光狹縫→基準(zhǔn)脈沖應(yīng)用：相對(duì)位置測(cè)量---角度、直線位置，位移、速度測(cè)量特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、分辨率高，可靠性好，脈沖數(shù)字輸出，測(cè)量范圍無限速度不高（最高幾千轉(zhuǎn)/分）怕振動(dòng)---丟數(shù)速度/轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理3光電式傳感器b)相對(duì)編碼器39結(jié)構(gòu)：與絕對(duì)編碼器類似碼道：最外(A)---增量碼40目錄汽車電子學(xué)車用傳感器

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車用傳感器車用傳感器概述傳感器分傳感器及其工作原理類位置測(cè)量傳感器及其工作原理速度轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理溫度傳感器及其工作原理電流傳感器及其工作原理40目錄汽車電子學(xué)車用傳感器

AutomotiveSen41溫度傳感器及其工作原理溫度傳感器一般與被測(cè)介質(zhì)直接、緊密地接觸，以便可能精確地測(cè)量介質(zhì)溫度。特定情況下也使用無接觸式的溫度傳感器，器依據(jù)物體的熱輻射，如熱成像計(jì)等。幾乎所有的物理特性(電阻，體積)都隨溫度變化，所以有很多測(cè)溫方法。但在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)滿足的要求有：溫度靈敏度較高；輸入-輸出特性良好，較大的測(cè)溫范圍，環(huán)境適應(yīng)性好測(cè)量介質(zhì)測(cè)溫范圍/℃冷卻液-40~130機(jī)油油溫-40~170廢氣100~1000空調(diào)蒸發(fā)器-10~5041溫度傳感器及其工作原理溫度傳感器一般與被測(cè)介質(zhì)直接、緊密42

溫度分類:應(yīng)用:測(cè)溫接觸測(cè)溫非接觸測(cè)溫?zé)彷椛錅y(cè)溫?zé)醾鲗?dǎo)測(cè)溫壓電效應(yīng)熱阻效應(yīng)熱電勢(shì)效應(yīng)金屬熱電阻半導(dǎo)體熱敏電阻熱電偶溫度傳感器壓電陶瓷（熱釋電效應(yīng)）→敏感元件→電參數(shù)光電效應(yīng)紅外溫度傳感器、光纖溫度傳感器熱電阻電渦流傳感器PN結(jié)熱電效應(yīng)熱敏二極管/三極管、集成溫度傳感器工作原理：溫度傳感器及其工作原理42溫度分類:應(yīng)用:測(cè)溫接觸測(cè)溫非接觸測(cè)溫?zé)彷椛錅y(cè)溫?zé)醾?3

熱電阻原理與特性:

要求：（1）溫度系數(shù)、電阻率較高→提高靈敏度，體積小，反應(yīng)快（2）理化性能穩(wěn)定→提高穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，復(fù)現(xiàn)性好（3）良好的輸入-輸出特性→線性/接近線性，測(cè)量精度高（4）良好的工藝性→批量生產(chǎn)，降低成本材料：純金屬---鉑、銅、鎳、鐵（5）較大的測(cè)溫范圍→特別是在低溫范圍溫度傳感器及其工作原理1.熱電阻原理：熱能熱電阻電阻值溫度熱電阻阻值43熱電阻原理與特性:要求：（1）溫度系數(shù)、電阻率較高44特點(diǎn)：0~+850℃：0~-200℃：應(yīng)用：(1)在高溫和氧化介質(zhì)中性能極為穩(wěn)定，易于提純，工藝性好(2)輸入輸出特性接近線性(4)貴重金屬，成本較高標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，高精度工業(yè)測(cè)溫，高低溫測(cè)試構(gòu)成：金屬鉑絲(0.02~0.07mm)繞制成線圈(3)測(cè)量精度高：<0℃:±1℃、

0~100℃:±0.5℃、

100~650℃:±0.5%R0：0℃時(shí)的溫度–標(biāo)準(zhǔn)值(Pt100,Pt500)a)鉑電阻(Pt)溫度傳感器及其工作原理1.熱電阻44特點(diǎn)：0~+850℃：0~-200℃：應(yīng)用45特點(diǎn)：-50~180℃：應(yīng)用：(1)易于提純，在-50~150℃范圍內(nèi)性能穩(wěn)定，價(jià)格低(2)輸入輸出特性接近線性:(3)電阻率低（為鉑電阻的1/6），體積較大(Cu50,Cu100)(4)高溫易被氧化，易被腐蝕(5)測(cè)量精度低于鉑電阻：-50~50℃:±0.5℃、50~150℃:±1%小范圍，較低溫度，測(cè)量精度要求低，沒有浸蝕性介質(zhì)，代替鉑構(gòu)成：金屬鉑絲(0.02~0.07mm)繞制成線圈b)銅電阻(Cu)R0：0℃時(shí)的溫度–標(biāo)準(zhǔn)值溫度傳感器及其工作原理1.熱電阻45特點(diǎn)：-50~180℃：應(yīng)用：(1)易于提純，在46材料：特點(diǎn)：分類：（1）溫度系數(shù)大→靈敏度高（為熱電阻10~100倍）（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小→可以測(cè)量點(diǎn)溫度（3）電阻率高、熱慣性小→適于動(dòng)態(tài)測(cè)溫（4）易于維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)→適于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫（5）互換性差，非線性嚴(yán)重，精度低正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)臨界溫度系數(shù)熱敏電阻(CTR)半導(dǎo)體---半導(dǎo)體熱電阻（6）成本低，應(yīng)用廣泛溫度傳感器及其工作原理2.熱敏電阻非線性46材料：特點(diǎn)：分類：（1）溫度系數(shù)大→靈敏度高（2）結(jié)47測(cè)溫原理——熱敏電阻例題：NTC熱敏電阻的溫度電阻關(guān)系和靈敏度已知一種熱敏電阻的溫度和電阻變化規(guī)律為式中；判別它是那一種熱敏電阻并畫出溫度電阻函數(shù)圖像和靈敏度解：假設(shè)它在0℃時(shí)，具有的電阻量為1000歐姆；B取1000；溫度電阻關(guān)系式：靈敏度為：47測(cè)溫原理——熱敏電阻例題：NTC熱敏電阻的溫度電阻關(guān)系48測(cè)溫原理——熱敏電阻例題：NTC熱敏電阻的溫度電阻關(guān)系和靈敏度可以看出其電阻——溫度變化曲線可近似表示成指數(shù)變化曲線。溫度變化系數(shù)，電阻隨溫度變化劇烈減小，故稱NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。48測(cè)溫原理——熱敏電阻例題：NTC熱敏電阻的溫度電阻關(guān)系49熱敏電阻的應(yīng)用家用電器電熨斗、電冰箱、電飯煲、洗衣機(jī)、電暖壺、烘干機(jī)、電烤箱、空調(diào)機(jī)、電熱毯、熱水器、熱得快、電磁爐、汽車電子電子噴油嘴、空調(diào)機(jī)、發(fā)電機(jī)防熱裝置、電熱座椅測(cè)量?jī)x器流量計(jì)、風(fēng)速表、真空計(jì)、濃度計(jì)、濕度計(jì)、空氣傳感器、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀、辦公設(shè)備復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、打印機(jī)、掃描儀農(nóng)業(yè)園藝溫室控制、人工氣候箱、烘干系統(tǒng)、醫(yī)療器具體溫計(jì)、人工透析、散熱系統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)、溫度傳感器及其工作原理2.熱敏電阻49熱敏電阻的應(yīng)用家用電器電熨斗、電冰箱、電飯煲、洗衣機(jī)、電50溫度傳感器及其工作原理3.熱電偶

(1)工作原理:溫差電勢(shì)：σA-溫差系數(shù)

TA,TB-A、B兩節(jié)點(diǎn)絕對(duì)溫度k-波爾茲曼常數(shù)e-電子電荷量NA,NB-導(dǎo)體AB的自由電子密度→材料T-節(jié)點(diǎn)絕對(duì)溫度接觸電勢(shì)：不同導(dǎo)體→自由電子密度不同→擴(kuò)散→帕爾帖電勢(shì)同一導(dǎo)體→兩端溫度不同→電子遷移（高→低）→湯姆遜電勢(shì)

塞貝克效應(yīng)，即如果在兩根金屬導(dǎo)線兩端間有不同的溫度,則其兩端形成熱電勢(shì)。

帕爾貼接觸電動(dòng)勢(shì)湯姆遜溫差電動(dòng)勢(shì)塞貝克熱電勢(shì)50溫度傳感器及其工作原理3.熱電偶(1)工作原理:溫51溫度傳感器及其工作原理若兩種導(dǎo)體相同：σA=σB→E=0若兩端無溫差：T=T0→E=0兩種情況TT0TTV導(dǎo)體不同兩端溫差測(cè)溫條件

在由于電動(dòng)勢(shì)和溫差的關(guān)系非常復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般使用一級(jí)近似即可。其溫差電動(dòng)勢(shì)為：式中C——塞貝克系數(shù)，與材料特性相關(guān)的比例系數(shù)3.熱電偶

51溫度傳感器及其工作原理若兩種導(dǎo)體相同：σA=σB52常用熱電偶金屬材料：材料測(cè)溫范圍特點(diǎn)應(yīng)用鉑鐒10純鉑0~1000℃準(zhǔn)確性高，成本高工業(yè)銥鐒10純銥0~2100℃科學(xué)研究銥鐒40鉑鐒400~1900℃氧化、中性氣體鎳鐵鎳銅50~500℃<50℃無電勢(shì)火災(zāi)報(bào)警鎳鉻康銅-200~900℃各種場(chǎng)合鎳鉻鎳硅-50~1300℃電勢(shì)大，線性好各種場(chǎng)合、常用銅康銅-200~400℃各種場(chǎng)合鎳鉻金鐵-270~10℃低溫銅金鐵-270~-250℃靈敏度高低溫溫度傳感器及其工作原理3.熱電偶

52常用熱電偶金屬材料：材料測(cè)溫范圍特點(diǎn)應(yīng)用鉑鐒10純鉑053(3)熱電偶結(jié)構(gòu)：a)普通熱電偶：應(yīng)用：測(cè)量氣體、蒸汽、液體等介質(zhì)溫度結(jié)構(gòu)：1-熱電極2-絕緣套管

3-保護(hù)套管4-接線盒b)鎧裝熱電偶：結(jié)構(gòu)：熱電極+絕緣材料

+金屬保護(hù)套特點(diǎn)：細(xì)長(zhǎng)(1~3mm)，可以彎曲，撓性好，強(qiáng)度高測(cè)端熱容量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快(0.01s)，應(yīng)用：適于狹小空間、點(diǎn)溫度c)其他熱電偶：薄膜熱電偶、浸入式熱電阻、溫度傳感器及其工作原理3.熱電偶

53(3)熱電偶結(jié)構(gòu)：a)普通熱電偶：應(yīng)用：測(cè)量氣體、54目錄汽車電子學(xué)車用傳感器

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車用傳感器車用傳感器概述傳感器分傳感器及其工作原理類位置測(cè)量傳感器及其工作原理速度轉(zhuǎn)速傳感器及其工作原理溫度傳感器及其工作原理電流傳感器及其工作原理54目錄汽車電子學(xué)車用傳感器

AutomotiveSen55電流傳感器及其工作原理為了改善環(huán)境污染，石油枯竭等狀況，新能源汽車成了未來汽車的一個(gè)重要發(fā)展方向。新能源汽車一般都使用電動(dòng)方式來代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，那么電動(dòng)汽車無接觸式電流檢測(cè)將成為汽車傳感器的一個(gè)重要發(fā)展。55電流傳感器及其工作原理為了改善環(huán)