【文章內(nèi)容簡介】 元件材料的物理性質(zhì)和機(jī)械零部件的缺陷所造成的 , 例如彈性敏感元件的彈性滯后、運(yùn)動部件摩擦、傳動機(jī)構(gòu)的間隙、緊固件松動等。 遲滯大小通常由實(shí)驗(yàn)確定。遲滯誤差γ H 可由 下式計(jì)算 : m a x1 100%2HFSHY? ?? ? ? 其中 : maxH? —— 正反行程輸出值間的最大差值。 (4) 重復(fù)性 重復(fù)性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變動時(shí)所得特性曲線不一致的程度。 重復(fù)性誤差屬于隨機(jī)誤差 , 常用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示 , 也可用正反行程中的最大偏差表示 , 即 maxmax 100%RRY? ??? (5) 漂移 傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時(shí)間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境（如溫度、濕度等）。 (6) 分辨力 當(dāng)傳感器的輸入從非零值緩慢增加時(shí)，在超過某一增量后輸出發(fā)生可觀測的變化，這個(gè)輸入增量稱傳感器的分辨力，即最小輸入增量。 (7) 閾值 當(dāng)傳感器的輸入從零值開始緩慢增加時(shí)，在達(dá)到某一 值后輸出發(fā)生可觀測的變化，這個(gè)輸入值稱傳感器的閾值電壓。 傳感器的動態(tài)特性 傳感器的動態(tài)特性是指傳感器處理動態(tài)信號是，輸出對輸入的響應(yīng)特性。傳感器處理靜態(tài)信號時(shí)，由于被處理量不隨時(shí)間變化，測量和記錄的過程不受時(shí)間的限制。但是，實(shí)際檢測中的大多數(shù)被測量都是隨時(shí)間變化的的動態(tài)信號，傳感器的輸出不僅需要能精確地顯示被測量的大小，而且還需要顯示被測量隨時(shí)間變化的規(guī)律，即被測量的波形。傳感器的測量動態(tài)信號的能力用動態(tài)特性來表示。 動態(tài)特性與靜態(tài)特性的主要區(qū)別是：動態(tài)特性中輸出量與輸入量的關(guān)系不是一個(gè)定值， 而是時(shí)間的函數(shù)，他是隨時(shí)間輸入信號的頻率而變化的。 動態(tài)特性好的傳感器，其輸出隨時(shí)間變化的規(guī)律將在現(xiàn)輸入量隨時(shí)間的變化規(guī)律，即他們是具有同一個(gè)時(shí)間函數(shù)。但是，除了理想情況外，實(shí)際傳感器的輸出型號與輸入信號不會具有相同的時(shí)間函數(shù)，由此將引入動態(tài)誤差。 在實(shí)際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)來表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號有階躍信號和正弦信號兩 種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和 頻率響應(yīng) 來表示。 (1) 瞬態(tài)響應(yīng)特性 傳感器的瞬態(tài)響應(yīng)是時(shí)間響應(yīng)。在研究傳感器的動態(tài)特性時(shí) , 有時(shí)需要從時(shí)域中對傳感器的響應(yīng)和過渡過程進(jìn)行分析。這種分析方法是時(shí)域分析法 , 傳感器對所加激勵信號響應(yīng)稱瞬態(tài)響應(yīng)。常用激勵信號有階躍函數(shù)、斜坡函數(shù)、脈沖函數(shù)等。 (2) 頻率響應(yīng)特性 傳感器對正弦輸入信號的響應(yīng)特性 , 稱為頻率響應(yīng)特性。頻率響應(yīng)法是從傳感器的頻率 特性出發(fā)研究傳感器的動態(tài)特性。 三 汽車傳感器在汽車自動控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用 汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。目前，一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器，而豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。據(jù)報(bào)道， 2020 年汽車傳感器的市場為 億美元 ( 億件產(chǎn)品 )，到2020年將達(dá)到 ( )，增長率為 %(按美元計(jì) )和 %(按產(chǎn)品件數(shù)計(jì) )。汽車傳 感器在汽車上主要用于發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)中。 在 發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng) 中的應(yīng)用 發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)用傳感器是整個(gè)汽車傳感器的核心，種類很多，包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器向發(fā)動機(jī)的電子控制單元（ ECU）提供發(fā)動機(jī)的工作狀況信息，供 ECU 對發(fā)動機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制，以提高發(fā)動機(jī)的動力性、降低油耗、減少廢氣排放和進(jìn)行故障檢測。 由于發(fā)動機(jī)工作在高溫 (發(fā)動機(jī)表面溫度可達(dá) 150℃ 、排氣歧管可達(dá)650℃ )、振動 (加速 度 30g)、沖擊 (加速度 50g)、潮濕 (100%RH， 40℃ 120℃ )以及蒸汽、鹽霧、腐蝕和油泥污染的惡劣環(huán)境中，因此發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)用傳感器耐惡劣環(huán)境的技術(shù)指標(biāo)要比一般工業(yè)用傳感器高 12 個(gè)數(shù)量級，其中最關(guān)鍵的是測量精度和可靠性。否則，由傳感器帶來的測量誤差將最終導(dǎo)致發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)難以正常工作或產(chǎn)生故障。 (1) 溫度傳感器：主要檢測發(fā)動機(jī)溫度，吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度、催化溫度等，將它們轉(zhuǎn)變成電信號，從而控制噴油嘴針閥開啟時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間，以保證供給發(fā)動機(jī)最佳混合氣并達(dá)到排氣凈化效果等。實(shí)際應(yīng)用的溫度 傳感器主要有線繞電阻式、熱敏電阻式和熱電 偶式。線繞電阻式溫度傳感器的精度較高，但響應(yīng)特性差 。熱敏式傳感器靈敏度高，響應(yīng)特性較好，但線性差，適用溫度較低 。熱電偶式傳感器的精度高，測溫范圍寬，但需考慮放大器和冷端處理問題。 (2) 壓力傳感器：主要檢測氣缸負(fù)壓，從而控制點(diǎn)火和燃料噴射 。檢測大氣壓，從而控制爬坡時(shí)空燃比 。檢測氣缸內(nèi)壓，從而控制點(diǎn)火提前角 。檢測廢氣再循環(huán)流量、發(fā)動機(jī)油壓、制動器油壓、輪胎空氣壓力等等，并對相關(guān)量作出反應(yīng)。車用壓力傳感器目前已有若干種，應(yīng)用較多的有電容器式、壓阻式、差動變壓器式 (LVDT)、表 面彈性波式 (SAW)。電容器式傳感器具有輸入能量高，動態(tài)響應(yīng)好、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn) 。壓阻式受溫度影響大，需另設(shè)溫度補(bǔ)償電路，但適用于大量生產(chǎn) 。LVDT式有較大輸出，易于數(shù)字輸出，但抗振性較差 。SAW 式具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性強(qiáng)、靈敏度高、分辨率高、數(shù)字量輸出等特點(diǎn)，是一種較為理想的傳感器。 (3) 旋轉(zhuǎn)傳感器：主要用于檢測曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、風(fēng)門開度、車速等，從而控制點(diǎn)火提前角、燃油配量和噴射時(shí)間等，產(chǎn)品主要有發(fā)電機(jī)式、磁阻式、霍爾效應(yīng)式、光學(xué)式、振動式等。 (4) 氧傳感器：檢測排氣中空燃比，向供油系統(tǒng)發(fā)出負(fù) 反饋信號，以修正噴油脈沖，使空燃比調(diào)整到理論值，以達(dá)到理想的排氣凈化效果，常用的是氧化鋯和氧化鈦傳感器。 (5) 流量傳感器：測定進(jìn)氣量和燃油流量以控制空燃比。主要有空氣流量傳感器和燃料流量傳感器?？諝饬髁總鞲衅鳈z測進(jìn)入的空氣量從而控制電子噴油器噴油量，以得到較準(zhǔn)確的空燃比，實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品主要有卡爾曼旋渦式、葉片式、熱線式。卡爾曼式無可動部件，反應(yīng)靈敏，精度較高 。熱線式易受吸入氣體脈動影響，且易斷絲 。燃料流量傳感器用于檢測燃料流速，以計(jì)算汽車燃油消耗量，產(chǎn)品主要有水車式、球循環(huán)式。 (6) 爆震傳感器：檢測發(fā)動機(jī)的振動，并 根據(jù)檢測到的爆震信號適當(dāng)調(diào)整點(diǎn)火時(shí)刻，主要產(chǎn)品有磁致伸縮式和壓電式。 (7) 空氣質(zhì)量流量計(jì)：測量空氣質(zhì)量流量，提供發(fā)動機(jī)負(fù)荷信息。 傳感器內(nèi)有加熱的傳感元件，此傳感元件同時(shí)構(gòu)成電橋的一個(gè)臂。流過傳感器的空氣從傳感元件表面帶走熱量，同時(shí)改變傳感元件電阻，電橋電路與混膜電路配合，對信號進(jìn)行處理，以提供控制器反映空氣質(zhì)量流量的電壓信號。傳感元件的獨(dú)特設(shè)計(jì)使空 氣流量的測量不受進(jìn)氣回流的影響。 (8) 機(jī)油粘度傳感器：通過測量液體所傳遞的切變波形來確定粘度。 壓電振動式粘度傳感器 的 工作原理與振動式粘度計(jì)相近 —— 振子 (球型、片狀或棒式 )在受到粘滯阻尼時(shí)其振頻會發(fā)生衰變。因此，依靠不同形狀的振子，就可以測出粘度和密度的一些參數(shù)。有一種振動式粘度計(jì)的振子是石英棒，它能被激發(fā)扭振，通過測量與液體粘度相對應(yīng)的振幅和諧振 頻寬，就可以確定粘度（準(zhǔn)確地說是粘度和密度的綜合值）。 在 底盤控制系統(tǒng) 中的應(yīng)用 良好的底盤電子控制系統(tǒng)能改善車輪和地面之間的附著狀況，進(jìn)而改善汽車的安全性、動力性和舒適性。電子控制系統(tǒng)在汽車底盤技術(shù)中的應(yīng)用很好地改善了汽車的主動安全性。 汽車底盤的主要功能是讓汽車能根據(jù)駕駛員的意愿作相應(yīng)的運(yùn)動，像加速、減速和轉(zhuǎn)向運(yùn)動等。駕駛員 是通過操縱汽車?yán)锏霓D(zhuǎn)向盤、油門和制動踏板等元件來表達(dá)自己意愿的 ,相應(yīng)于這些操縱的執(zhí)行量是前輪的轉(zhuǎn)向角以及車輪上的驅(qū)動力矩或制動力矩 ,而真正起作用的是輪胎的縱向力和側(cè)向力。 影響汽車輪胎力的主要因素有路面的附著系數(shù)、車輪的法向力、車輪滑動率和車輪側(cè)偏角。汽車底盤控制設(shè)計(jì)的基本原理就是在給定了路面附著系數(shù)和車輪法向力的前提下，對車輪滑動率和車輪側(cè)偏角進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和控制 ,從而達(dá)到間接調(diào)控輪胎的縱向力和側(cè)向力的目的 ,最大限度地利用輪胎和路面之間的附著力 ,達(dá)到提高汽車的主動安全性、機(jī)動性和舒適性的目的。汽車底盤的電 子控制是一個(gè)多系統(tǒng)相互影響 ,相互作用的復(fù)雜系統(tǒng)工程 ,具體表現(xiàn)如下： (1) 同一個(gè)控制系統(tǒng)可能會擁有多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、并對多個(gè)變量同時(shí)進(jìn)行 控制。 (2) 同一個(gè)控制目標(biāo)可以由不同的控制系統(tǒng)單獨(dú)控制或者多個(gè)系統(tǒng)共同控制。 (3) 同一個(gè)控制目標(biāo)同時(shí)被不同的控制系統(tǒng)所控制。 (4) 不同的控制系統(tǒng)可能共用同一傳感器或者控制單元。 底盤控制用傳感器是指分布在變速器控制系統(tǒng)、懸架控制系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、防抱制動系統(tǒng)中的傳感器，它們在不同系統(tǒng)中作用不同，但工作原理與發(fā)動機(jī)中傳感器是相同的，主要有以下幾種形式傳感器。 (1) 變速器控制用傳感器：主要有車速 傳感器、加速度傳感器、發(fā)動機(jī)負(fù)荷傳感器、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、離合器傳感器、水溫傳感器、油溫傳感器等。這些傳感器檢測所獲得的信息經(jīng)處理使電控裝置控制換檔點(diǎn)和變矩器鎖止，實(shí)現(xiàn)最大動力和最大燃油經(jīng)濟(jì)性。 (2) 懸架系統(tǒng)控制用傳感器：主要有車速傳感器、節(jié)流閥開度傳感器、加速度傳感器、車身高度傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器等。系統(tǒng)根據(jù)這些傳感器檢測到的信息自動調(diào)整車高，抑制車輛姿勢的變化等，實(shí)現(xiàn)對車輛舒適性、操縱穩(wěn)定性和行車穩(wěn)定性的控制。 (3) 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用傳感器：主要有車速傳感器、發(fā)動