【文章內(nèi)容簡介】 向加外力，無壓電效應現(xiàn)象。 基礎培訓 汽車傳感器分析 通常把沿電軸 X方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應稱為“縱向壓電效應”，而把沿機械軸 Y方向的作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應稱為“橫向壓電效應”。而沿光軸 Z方向受力時不產(chǎn)生壓電效應。 在 X軸方向施加壓力時，左旋石英晶體的 X軸正向帶正電；如果作用力Fx改為拉力時，則電荷仍出現(xiàn)在垂直于 X軸的平面上，但極性相反，如圖（a）、（ b）。如果在同一晶體上作用力是沿著機械軸的方向，其電荷仍在與 X軸垂直平面出現(xiàn)，其極性見圖（ c）、（ d）。 基礎培訓 汽車傳感器分析 壓電陶瓷： 未加電場（ a） 壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料。在無外電場作用時，電疇在晶體中雜亂分布，它們的極化效應被相互抵消，壓電陶瓷內(nèi)極化強度為零。因此原始的壓電陶瓷呈中性，不具有壓電性質。 加電場（ b） 電疇方向發(fā)生轉動，趨向于按外電場方向的排列，從而使材料得到極化。外電場越強，就有更多的電疇更完全的轉向外電場方向。讓外電場強度大到使材料的極化達到飽和的程度，即所有電疇極化方向都整齊地與外電場方向一致時，外電場去掉后，電疇的極化方向基本不變，這時的材料具有壓電特性。 基礎培訓 汽車傳感器分析 傳感器的應用： 爆震傳感器（ knock sensor）： 發(fā)動機爆震是指氣缸內(nèi)的可燃混合氣在火焰前鋒尚未到達之前自行燃燒導致壓力急劇上升引起缸體振動的現(xiàn)象。 爆震傳感器作用是檢測發(fā)動機的爆震信號，送到電腦，控制點火時刻，防止爆震，有爆震則推遲點火時刻，無爆震則提前點火時刻，使點火時刻在任何工況都保持最佳值 爆震不僅會導致發(fā)動機輸出功率降低，而且可能導致發(fā)動機損壞。 結構：壓電式 （檢測方法：非共振型） 結構：磁致伸縮式 （檢測方法：共振型） 基礎培訓 汽車傳感器分析 壓電式 有源 傳感器，采用了預緊筒加載結構，預緊筒是一個薄壁厚底的金屬圓筒，通過拉緊預緊筒對石英精片組施加預壓緊力，并在加載狀態(tài)下用電子束將預緊筒與芯體焊接成一體。膜片是后焊接到殼體上去的。通過螺栓按規(guī)定公斤力（ ）固定在缸體上，來測量發(fā)動機燃燒時的壓力。 套筒底座 絕緣墊圈 壓電元件 慣性配重 塑料殼體 固定螺栓 接線插座 電極 工作原理： 當發(fā)動機振動時，安裝在發(fā)動機缸體上的爆震傳感器內(nèi)部配重因受振動影響而產(chǎn)生加速度，配重首先將機體加速度信號轉換成壓力信號，作用于壓電元件上，壓電元件再將壓力信號轉換成電壓信號。 基礎培訓 汽車傳感器分析 爆震傳感器的檢修： 用萬用表檢測（桑塔納 2022） 動態(tài)信號：拔下連接器，怠速（或敲擊缸體），測量插頭座兩接腳電壓，應與規(guī)定相符（交流電壓信號）。 靜態(tài)電阻：測量傳感器電阻，應與規(guī)定相符（大于 1MΩ 或 3之間不導通）。 線路檢測：測量導線電阻，應為0Ω 基礎培訓 汽車傳感器分析 示波器檢測 用木槌敲擊傳感器附近的缸體；應顯示有一振動波形，敲擊越重，振動幅度就越大； 隨車檢測： 信號波形的峰值電壓和頻率隨發(fā)動機負載和轉速的增加而增加； 非共振型壓電式爆震傳感器信號輸出特性曲線較為平緩。因此，必須將反映發(fā)動機振動頻率的輸出電壓信號送至能識別的濾波器中，以判別是否有爆震。 基礎培訓 汽車傳感器分析 磁致伸縮式（振動式） 振動檢出型爆震傳感器通常安裝在發(fā)動機的機體上，可將發(fā)動機的振動信號轉換成電壓信號以此檢測發(fā)動機的爆震強度。 結構： 工作原理： 當發(fā)動機產(chǎn)生振動時，磁芯受振動偏移，致使感應線圈內(nèi)磁通量發(fā)生感應電動勢，其大小與發(fā)動機振動的頻率有關。當傳感器的固有振動頻率與發(fā)動機發(fā)生爆震時的振動頻率一致且產(chǎn)生諧振時，傳感器將輸出最大電壓信號。 ECU根據(jù)諧振點輸出的電壓信號，即可判斷出發(fā)動機爆震強度。 基礎培訓 汽車傳感器分析 磁致伸縮 式檢測： 電阻檢測： 用萬用表 Ω 檔檢測線圈的電阻，其阻值應符合規(guī)定值（具體數(shù)據(jù)見具體車型維修手冊），否則更換爆震傳感器。 爆震傳感器輸出信號的檢測： 拔出爆震傳感器的連接插頭，在發(fā)動機怠速時用萬用表電壓檔檢測爆震傳感器的接線端子和搭鐵間的電壓，應有脈沖電壓輸出。 壓力式加速度傳感器 壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計，它是利用某些物質如石英晶體的壓電效應設計的，屬于慣性式傳感器。在加速度計受振時，質量塊加在壓電元件的力也隨之變化，當被測頻率遠低于加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比。 基礎培訓 汽車傳感器分析 基礎培訓 汽車傳感器分析 基礎培訓 汽車傳感器分析 電 渦流演示 基礎培訓 汽車傳感器分析 基礎培訓 汽車傳感器分析 基礎培訓 汽車傳感器分析 電渦流傳感器的應用： 位移測量 電渦流位移傳感器是一種輸出為模擬電壓的電子器件。接通電源后，在電渦流探頭的有效面（感應工作面）將產(chǎn)生一個交變磁場。當金屬物體接近此感應面時，使振蕩器的輸出幅度線性的衰減，根據(jù)衰減量的變化，使振蕩器的輸出幅度線性的衰減，根據(jù)衰減量的變化，可以計算出與被檢物體的距離、振動等參數(shù)。這種位移傳感器屬于非接觸測量，工作時不受灰塵等非金屬因素的影響，壽命較長，可在各種惡劣條件下使用。 位移測量包含： 偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、變形、移動、圓度、沖擊、偏心率、沖程、寬度等等。來自不同應用領域的許多量都可歸結為位移或間隙的變化。 基礎培訓 汽車傳感器分析 振動測量 用電渦流探頭、調(diào)幅法測量簡諧振動時，探頭的輸出波形： 右圖為調(diào)頻法測量簡諧振動時，探頭的輸出波形： 基礎培訓 汽車傳感器分析 振動測量： 基礎培訓 汽車傳感器分析 轉速測量 若轉軸上開 Z個槽（或齒），頻率計的讀數(shù)為 f（單位為 Hz），則轉軸的轉速 n（單位為 r/min）的計算公式為： 基礎培訓 汽車傳感器分析 電渦流式轉速傳感器工作原理： 如下圖所示電渦流式轉速傳感器工作原理圖。在軟磁材料制成的輸入軸上加工一鍵槽，在距輸入表面 d0處設置電渦流傳感器，輸入軸與被測旋轉軸相連。 振蕩器高頻放大器檢波器整形電路? d輸入軸d0傳感器fn基礎培訓 汽車傳感器分析 當被測旋轉軸轉動時 ， 電渦流傳感器與輸出軸的距離變?yōu)閐0+Δd。 由于電渦流效應 ， 使傳感器線圈阻抗隨 Δd的變化而變化， 這種變化將導致振蕩諧振回路的品質因數(shù)發(fā)生變化 ， 它們將直接影響振蕩器的電壓幅值和振蕩頻率 。 因此 ， 隨著輸入軸的旋轉， 從振蕩器輸出的信號中包含有與轉速成正比的脈沖頻率信號 。該信號由檢波器檢出電壓幅值的變化量 ， 然后經(jīng)整形電路輸出頻率為 f的脈沖信號 。 該信號經(jīng)電路處理便可得到被測轉速 ， 該值與頻率和槽數(shù)有關 。 特點：可實現(xiàn)非接觸式測量，抗污染能力很強。最高測量轉速可達 60萬 r/min。 基礎培訓 汽車傳感器分析 被測參數(shù) 變換量 特征 位移、厚度、振動 X 非接觸測量，連續(xù)測量 受剩磁的影響 表面溫度、電介質濃度、材質判別、速度（溫度） 非接觸測量，連續(xù)測量 對溫度變化進行補償 應力、硬度 非接觸測量，連續(xù)測量 受剩磁和材質的影響 探傷 可以定量測量 渦流式傳感器的應用： 基礎培訓 汽車傳感器分析 電流傳感器： 電流傳感器是傳感器分類的一種，其主要信號源 是 采集信號的電流大小，主要參數(shù)為電流的大小。檢測方法一般是檢測電流特性的器件，一般有電流表。工作原理主要是霍爾效應原理： 電子設備故障的 60%來自 電源。因此，電源問題的重要性日益凸顯出來，電源技術遂發(fā)展成為一門嶄新的技術。為了自動檢測和顯示電流，并在過流、過壓等危害情況發(fā)生時具有自動保護功能和更高級的智能控制，具有傳感器檢測、傳感采樣、傳感保護的電源技術漸成趨勢。 基礎培訓 汽車傳感器分析 霍爾電流傳感器由于具有精度高、線性好、頻率寬、響應快、過載能力強和不損失被測電路能量等諸多優(yōu)點被廣泛的應用。 可用于測電流的傳感器： 電流互感器 霍爾傳感器 采樣電阻 光纖電流傳感器 基礎培訓 汽車傳感器分析 電流互感器： 原理：電流互感器原理是依據(jù)電磁感應原理。電流互感器是有閉合的鐵芯和繞組組成。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護回路中，電流互感器在工作時，它的 2次回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護回路串接線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。 作用：電流互感器的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉換為數(shù)值較小的二次電流，用來進行保護、測量等用途。如變比為 400/5的電流互感器，可以把實際為 400A的電流轉變?yōu)?5A的電流。 基礎培訓 汽車傳感器分析 產(chǎn)生很高的電勢，可 以達