凸轮轴位置传感器的检测实训指导教案
一、实训目的和要求
1．了解凸轮轴位置传感器的外观，结构与工作原理。
2．了解凸轮轴位置传感器故障，对整个电控系统的影响。
3．掌握凸轮轴位置传感器的检测方法（电阻测试、电压测试、波形测试、数据流测试）根据工艺流程技术规范术测试。
4．掌握凸轮轴位置传感器数据分析的方法。
二、实训课时
实训共安排 10课时。
三、实训器材
1．工具：数字万用表，汽车示波器，一字或十字螺丝刀，12V/5V变压器。2．设备：桑塔纳AJR发动机故障实验台，KT600故障诊断仪。
四、实训内容及步骤
霍尔效应（Hall Effect）是美国约翰·霍普金斯大学物理学家爱德华·霍尔博士（Dr·Edward H·Hall）于1879 年首先发现的。霍尔效应是指将一个通有电流 I 的长方形白金导体垂直于磁力线放入磁感应强度为B的磁场中，如图
1所示，在白金导体的两个横向侧
面上就会产生一个电流方向和磁
场方向的电压，当取消磁场时电压
立即消失。产生的电压后来被称之
为霍尔电压 UH，UH 与通过白金导
体的电流 I 和磁感应强度B成正
比。利用霍尔效应制成的元件称为
霍尔元件，利用霍尔元件制成的传
感器称为霍尔效应式传感器，简称
霍尔传感器。由于半导体材料也存
在霍尔效应，其霍尔系数远远大于
金属材料的霍尔系数，因此一般都采用半导体材料制作霍尔元件。利用霍尔效应不仅可以通过接通和切断磁场来检测电压，而且还可以检测导线中流过的电流，因为导线周围的磁场强度与流过导线的电流成正比关系。八十年代以来，汽车电子产品应用的霍尔式传感器与日俱增，主要原因在于霍尔式传感器有两个显著的优点：一是输出电压信号近似于方波信号；二是输出电压高低与被测物体的转速无关。霍尔效应式传感器与磁感应式传感器的不同之处是需要外加电源。霍尔式传感器主要由触发叶轮、霍尔集成电路（IC，Integrated Circuit）、导磁钢片（磁轭）与永久磁铁组成，其基本结构如图2所示。
霍耳集成电路由霍耳元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输出电路等组成。霍耳元件目前用硅半导体材料制成，与永久磁铁之间留有1mm左右的气隙，当信号转子随凸轮轴一同转动时，隔板和缺口便从霍耳集成电路与永久磁铁之间的间隙中转过。每当信号转子的隔板（叶片）进入气隙时，霍耳集成电路中的磁场便被隔板（叶片）旁路，霍耳元件上没有磁力线穿过，霍耳电压Uh 为零，集成电路输出级的三极管截止，传感器输出的信号电压UＯ为高电平（约为4.0V）。每当信号转子的隔板离开气隙（即缺口进入气隙）时，永久磁铁的磁通便经导磁钢片和霍耳集成电路构成回路，此时霍耳元件产生霍耳电压（约为 2.0V），集成电路输出级的三极管导通，传感器输出的信号电压 Uo 为低电平(约为 0.1V)。由此可见，当隔板（叶片）进入气隙（即在气隙内）时，霍耳元件不产生电压，传感器输出高电平信号；当隔板（叶片）离开气隙（即缺口进入气隙）时，霍耳元件产生电压，传感器输出低电平信号。
凸轮轴位置传感器（Crankshaft Position Sensor，CPS）又称为判缸传感器，为了区别于曲轴位置传感器CPS，凸轮轴位置传感器一般使用缩写CIS来表示，在形式上分为光电式、磁感应式和霍尔式三种。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气机构凸轮轴的位置信号并输入电控单元，以便电控单元识别一缸压缩上止点位置，从而精确计算顺序喷油控制、点火正时控制和燃烧爆震控制。此外，凸轮轴位置信号还用于发动机刚起动时识别出第一次点火时刻。
本次实验使采用的是桑塔纳3000型轿车使用的霍耳式
凸轮轴位置传感器（CIS）图3，在大众车系的电路原理图
上标注为G40元件，其接线插座上有三个引线端子，端子
“1”为传感器电源正极端子，与电控单元“62”端子连接；
端子“2”为传感器信号输出端子，与电控单元“76”端子
连接，端子“3”为传感器电源负极端子，与电控单元“67”
端子连接，连接电路如图所示。
凸轮轴位置传感器安装在发动机气门室盖靠近
传动带的一端，其结构如图4所示，主要由霍耳式
传感器 2 和信号转子 5 组成。信号转子又称为触
发叶轮，安装在凸轮轴上，用定位螺栓和座圈定位
固定。信号转子的隔板又称为叶片，在隔板上制有
一个缺口，缺口对应产生的信号为低电平信号，隔
板（叶片）对应产生的信号为高电平信号。
凸轮轴位置传感器输出的信号电压与曲轴位置
传感器输出的信号电压之间的关系为发动机曲轴
每转一转（360°），霍耳传感器信号转子就转两转
（720°），对应产生一个低电平信号和一个高电平信号，其中低电平信号对应于1缸压缩上止点前一定角度。
发动机工作时，磁感应式曲轴位置传感器（CPS）和霍耳式凸轮轴位置传感器（CIS）产生的信号电压不断输入电控单元 ECU。当 ECU 同时接收到曲轴位置传感器大齿缺对应的低电平（15°）信号和凸轮轴位置传感器缺口对应的低电平信号时（通过“对正时”被固定下来），便可识别出此时为 1 缸活塞处于压缩行程、4缸活塞处于排气行程，并根据曲轴位置传感器小齿缺对应输出的信号控制点火提前角。控制单元识别出1缸压缩上止点位置后，便可进行顺序喷油控制和各缸点火时刻控制。如果发动机产生了爆震，控制单元还能根据爆震传感器输入的信号判别出是哪一缸产生了爆震，从而减小点火提前角，以便消除爆震。
当霍耳传感器出现故障而导致信号中断时，发动机会继续运转，也能再次起动。但是，喷油不是在进气门打开时完成，而是在进气门关闭之前完成，由此对混合气品质产生的影响不大，也不会过于影响发动机的总体性能。与此同时。由于电控单元不能判别即将到达压缩上止点的是哪一缸，因此爆震调节将停止，而为了防止发动机产生爆震，电控单元将自动推迟点火提前角。当霍耳传感器信号中断时，电控单元ECU能够检测到故障信息，用故障诊断仪可以读取传感器故障的有关信息。如故障代码显示霍耳传感器有故障，可用万用表检测传感器电源电压和导线电阻进行判断与排除。
检测传感器电源电压：不拔下霍尔传感器插头，用测试灯从背面连接插头端子 1 和 2，接通起动电动机几秒种，发动机每转2转测试灯必须闪一下，如果测试灯不闪，拔下霍尔传感器插头，打开点火开关，测量插头端子1和3的电压（量程为 20V 电压档），标准值应为约 5V；测量插头端子 2 和 3 的电压，标准应接近蓄电池电压。如果测量值符合标准，更换霍尔传感器；如果测量值不符合标准，应检查霍尔传感器与控制单元的线路是否有开路或短路。
电路接线图和插头端子如图5所示。
图 5 霍耳传感器接线端子
五、实训步骤
1．讲解：由辅导教师结合凸轮轴位置传感器实物、教学挂图、桑塔纳 AJR 发动机故障实验台、实车等讲解凸轮轴位置传感器的结构与工作原理，检测方法（电阻测试、电压测试、波形测试），工艺流程，技术规范。（按照实物和实车进行）。2．演示：由辅导教师演示凸轮轴位置传感器实测。
电阻测试：按检测标准测量导线之间的阻值，应符合规定值
至霍尔传感器（G40）62 1 <0.5
76 2 <0.5 67 3 <1
电压测试：拔下霍尔传感器插头，打开点火开关，测量插头端子1和 3的电压（量程为20V电压档），标准值应为约5V；测量插头端子2和 3的电压，标准应接近蓄电池电压。
波形测试：使用示波器，观看霍尔传感器的波形，判断霍尔传感器的好坏及其电路故障。
3．学生实作：按指导教师示范的方法步骤，实际练习至少一次。在进行数据分析时,读取的参数应该与指导教师演示的内容是一致的。
4．考核：采用点名抽查、举手问答或单独回答的方式，结合发动机实验台，由学生回答发动机电子控制系统组成，传感器（按顺序）、执行器（按顺序）、电控单元的名称以及在实物发动机上的安装部位。
六、注意事项
1．避免霍尔传感器掉在地上摔坏内部电路和元件。
2．上实验台测试电压信号时，注意操作流程和相对应的测试端口。原则上只做
本次实验相关的测试，其它无关的部位不要测试，否则按原理不清或看不懂电路图扣分。
3．在实物台架上，测试端口与电控单元直接相连，不要将任何电压加在发动机实验台的测试端口上，以免损坏电控单元。
七、实训小结
目录 实验一金属箔式应片性能——单臂电桥 (1) 实验二移相器实验 (3) 实验三相敏检波器实验 (4) 实验四差动变压器(互感式)的性能 (6) 实验五霍尔式传感器的静态位移特性——直流激励 (7) 实验六光纤位移传感器的动态实验一 (8) 实验七光纤位移传感器的动态实验二 (9) 实验八热敏电阻测温演示实验 (10)
实验一金属箔式应片性能——单臂电桥 实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。 所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、一片应变片、V/F表。 旋钮初始位置：直流稳压电源打N_+2v档，V／F表打到2V档，差动放大增益调到最大。 实验步骤： (1)观察所需单元、部件在实验仪上的所在位置观察梁上的应变片，上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片，测微头在双平行粱右端的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。 (2)将差动放大器调零：用lOom长的连线将差动放大器的正(+)、负(一)、地短接。将差动放大器的输出端与V／F表的输入端Vi相连；开启主、副电源：调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使V／F表显示为零(或接近零)。关闭主、副电源。 (3)实验仪内配备的锁紧式插头线的使用方法：连线时，将连线的插头插入仪器上的插座后顺时针方向旋转30度左右接触就很可靠。并可在此插头的上方可继续插入很多插头，可任意扩展，立体布线。将插头逆时针方向旋转30度左右即可拔出。注意拔出连线时千万不能直接拉导线，要拿住连线头部拨起，以免拉断实验连线。 (4)根据图1接线。R1、B2、R3为电桥单元的固定电阻；Rx=R4为应变片。将稳压电源的切换开关置±4v档，V／F表置20V档。调节测微头脱离双平行梁。开启主、副电源，调节电．桥平衡网络中的P,D(W1)，使V／F显示为零，然后将V／F表置2V档，再慢慢调电桥RD(W1)，使V／F表显示为零。 (5)将测微头转动到10mm刻度附近，按装到双平行梁的右端即自由端(与自由端磁钢吸合)．调节测微头支柱的高度(梁的自由端跟随变化)使V／F表显示值最小，再旋动测微头，使V／F表显示为零(细调零)，这时的测微头刻度为零位的相应刻度。 (6)往下或往上旋动测微头，使粱的自由端产生位移记下V／F表显示的值。每旋动测微头一周即△x=0．5mm衄记一个数值填入下表： (7)据所得结果计算灵敏度△s=△v／△x(式中△x为梁的自由端位移变化，△v为V／F 表显示的电压值的相应变化)。 (8)实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转到初始位置。
凸轮轴位置传感器 1、功用与类型 曲轴位置传感器(Crankshaft Position Sensor，CPS)又称为发动机转速与曲轴转角传感器，其功用是采集曲轴转动角度和发动机转速信号，并输入电子控制单元(ECu)，以便确定点火时刻和喷油时刻。 凸轮轴位置传感器(Camshaft Position Sensor，CPS)又称为气缸识别传感器(Cylinder Identification Sensor，CIS)，为了区别于曲轴位置传感器(CPS)，凸轮轴位置传感器一般都用CIS表示。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号，并输入ECU，以便ECU 识别气缸1压缩上止点，从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。此外，凸轮轴位置信号还用于发动机起动时识别出第一次点火时刻。因为凸轮轴位置传感器能够识别哪一个气缸活塞即将到达上止点，所以称为气缸识别传感器。 2．光电式曲轴与凸轮轴位置传感器 (1)结构特点 日产公司生产的光电式曲轴与凸轮轴位置传感器是由分电器改进而成的，主要由信号盘(即信号转子)、信号发
生器、配电器、传感器壳体和线束插头等组成。 信号盘是传感器的信号转子，压装在传感器轴上，如图2-22所示。在靠近信号盘的边缘位置制作有均匀间隔弧度的内、外两圈透光孔。其中，外圈制作有360个透光孔(缝隙)，间隔弧度为1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，用于产生曲轴转角与转速信号；内圈制作有6个透光孔(长方形孑L)，间隔弧度为60。，用于产生各个气缸的上止点信号，其中有一个长方形的宽边稍长，用于产生气缸1的上止点信号。 信号发生器固定在传感器壳体上，它由Ne信号(转速与转角信号)发生器、G信号(上止点信号)发生器以及信号处理电路组成。Ne信号与G信号发生器均由一个发光二极管(LED)和一个光敏晶体管(或光敏二极管)组成，两个LED 分别正对着两个光敏晶体管。 (2)工作原理 光电式传感器的工作原理如图2-22所示。信号盘安装在发光二极管(LED)与光敏晶体管(或光敏二极管)之间。当信号盘上的透光孔旋转到LED与光敏晶体管之间时，LED 发出的光线就会照射到光敏晶体管上，此时光敏晶体管导通，其集电极输出低电平(0．1～O．3V)；当信号盘上的遮光部分旋转到LED与光敏晶体管之间时，LED发出的光线就不能照射到光敏晶体管上，此时光敏晶体管截止，
传感器及检测技术
项目一 传感器误差与特性分析 任务1 检测结果的数据整理 1.1.1 测量与测量方法 1.检测 2.测量方法 (1)电测法和非电测法 (2)直接测量和间接测量 (3)静态测量和动态测量 (4)接触性测量和非接触性测量 (5)模拟式测量和数字式测量 1.1.2 测量误差及其表示方法 测量误差：测量值与其真值之间的差值 例：某温度计的量程范围为0-500oC ，校验时该表的最大绝对误差为6oC ，试确定其精度等级？ 查表1.1，精度等级应定为1.5级 任务1： 现有0.5级的0~300oC 和1.0级0~100oC 的两个温度计，欲测量80oC 的温度，试问选用哪一个温度计好？为什么？在选用仪器时应考虑哪些方面？ 实施： 0.5级的0~300oC 的温度计测量时可能出现的最大绝对误差为： 用其测量80oC 可能出现的最大示值相对误差为： ?? ? ? ? ???? ?引用误差示值（标称）相对误差实际相对误差相对误差绝对误差x γγ%.21%100500 6 %100=?= ??= m m m A x γ5 .1)0300(%5.0111=-?==?m m m A x γ
1.0级的0~100oC 的温度计测量时可能出现的最大绝对误差为： 用其测量80oC 可能出现的最大示值相对误差为： 结论：选用1.0级的0~100oC 的温度计较好。选用仪器时，不能单纯追求精度，而是要兼顾精度和量程 1.1.3 测量误差的分类及来源 1.系统误差 2.随机误差 3.粗大误差（疏忽误差、过失误差) 4.缓变误差 任务2 传感器特性分析与传感器选用 1.2.1 传感器的组成及其分类 1.2.2 传感器的静态特性与指标 传感器的静态特性指标 1.精密度、准确度和精确度 2.稳定性 1 )0100(%.01222=-?==?m m m A x γ%25.1%10080 1 %10022=?= ??= x x m x γ?? ?动态特性 静态特性
学习情境（项目）5授课说明 学习领域名称：家电传感器应用授课教师：课程总学时： 72 项目5：节能灯与光电传感器学时数： 16 累计学时： 48 授课时间安排与执行记录 授课班级 智能家电授课地点 授课日期资讯7 10月6日1-4 节 家电产品控制 实训室 计划0.5 10月9日1-4 节 家电产品控制 实训室 决策0.5 家电产品控制 实训室 实施 6 家电产品控制 实训室 检查 1 家电产品控制 实训室 评估 1 家电产品控制 实训室 参考资料PPT、网络资源、节能灯控制电路 教学方法宏观：引导文法微观：见下 教学目标 知识目标： 1.光电式传感器的分类及工作原理 2.光电式传感器特性 3.红外热释电传感器的分类及工作原理 4.红外热释电传感器特性 5.菲尼尔透镜工作原理及作用技能目标： 6.测量电路构成； 7.光敏电阻在节能灯智能控制中的作用 8.红外热释电传感器实际应用中的安装 9.光敏与红外热释电在节能灯控制策略 中的实施 态度目标： 10.培养学生的沟通能力及团队协作精神 11.养成良好的职业道德 12.提高质量、成本、安全、环保意识 重点： 13.红外热释电传感器特性 1.测量电路 2.光敏电阻的选用与电路设计 3.光敏与红外热释电在节能灯控制策略中的实施 难点： 1.各类光电式传感器的工作原理 2.光电式传感器的特性 3.菲尼尔透镜工作原理及作用 资讯：7学时（注：1学时=45 min，下同） 教学提纲主要内容教学资源及工具教学方法参考时间备注 1．目标描述下发设计任务书，描述项目学 习目标 实物展示、PPT 设计任务书 讲授法 演示法 15 min 下发引导文 2．布置任务1）交代项目任务 2）发放相关学习资料 PPT 讲授法 演示法 15 min
曲轴位置传感器的检测 曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一，它提供点火时刻（点火提前角）、确认曲轴位置的信号，用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速。曲轴位置传感器所采用的结构随车型不同而不同，可分为磁脉冲式、光电式和霍尔式三大类。它通常安装在曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上或分电器内。 一、磁脉冲式曲轴位置传感器的检测 1、磁脉冲式曲轴位置传感器的结构和工作原理 （1）日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器 该曲轴位置传感器安装在曲轴前端的皮带轮之后，如图1所示。 在皮带轮后端设置一个带有细齿的薄圆齿盘（用以产生信号，称为信号盘），它和曲轴皮带轮一起装在曲轴上，随曲轴一起旋转。在信号盘的外缘，沿着圆周每隔4°有个齿。共有90个齿，并且每隔120°布置1个凸缘，共3个。安装在信号盘边沿的传感器盒是产生电信号信号发生器。信号发生器内有3个在永久磁铁上绕有感应线圈的磁头，其中磁头②产生120°信号，磁头①和磁头③共同产生曲轴1°转角信号。磁头②对着信号盘的120°凸缘，磁头①和磁头③对着信号盘的齿圈，彼此相隔了曲轴转角安装。信号发生器内有信号放大和整形电路，外部有四孔连接器，孔“1”为120°信号输出线，孔“2”为信号放大与整形电路的电源线，孔“3”为1°信号输出线，孔“4”为接地线。通过该连接器将曲轴位置传感器中产生的信号输送到ECU。
发动机转动时，信号盘的齿和凸缘引起通过感应线圈的磁场发生变化，从而在感应线圈里产生交变的电动势，经滤波整形后，即变成脉冲信号（如图2所示）。 发动机旋转一圈，磁头②上产生3个120°脉冲信号，磁头①和③各产生90个脉冲信号（交替产生）。由于磁头①和磁头③相隔3°曲轴转角安装，而它们又都是每隔4°产生一个脉冲信号，所以磁头①和磁头③所产生的脉冲信号相位差正好为90°。将这两个脉冲信号送入信号放大与整形电路中合成后，即产生曲轴1°转角的信号（如图 3所示）。 产生120°信号的磁头②安装在上止点前70°的位置（图4）
传感器与检测技术试卷及答案23657
1．属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差 D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器 D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A 测量 B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按 一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。
实训一冷却液温度传感器的检测 一、目的和要求 1.掌握冷却液温度传感器的结构与工作原理。 2.掌握冷却液温度传感器的检测方法 3.了解冷却液温度传感器的常见故障 二、实训课时 2课时。 三、课前准备 1．教师准备 1、工具：常用工具，家用电热吹风机，万用表、大众1552诊断仪、K81汽车诊断仪。 2、设备：桑塔纳2000轿车AJR型发动机、别克电喷发动机实训台架各一台， 桑塔纳2000和丰田皇冠轿车整车各一辆、德国爱维公司电控发动机模拟教学试 验板。 3、资料、课件准备 2．学生准备 （1）电路图的识读方法
（2）万用表、解码器的使用方法 （3）笔和作业本的准备 四、原理与应用讲授 1、导入： 一辆POLO1.4，每次出车都发动不着，需要经过数次发动后才勉强着火，着火后，怠速又严重抖动。车主把车开到大众特约维修店要求检修，经询问后，修理工利索地连接上故障诊断仪V.A.G1552对发动机电控系统读码，发现了“冷却液温度传感器断路”的故障码。 问：假设那个修理工是你，你应该如何处理？ 2、安装位置： 安装发动机缸体、缸盖冷却液的通道上 3、功用： 检测发动机冷却液温度，并将冷却液温度的信息转变为电信号输入发动机电控单元，电控单元根据该信号对燃油喷射、点火正时、废气再循环、空调、怠速、变速器换挡及离合器锁止、爆燃、冷却风扇等控制进行修正。 注：拓展到电控发动机基本信号与修正信号，点火提前角和喷油量。 4、构造： 内部是一个半导体热敏电阻，它具有负的温度系数。
5、工作原理及特性曲线： 冷却液温度传感器是一个负温度系数的热敏电阻，其电阻值根据冷却液的变化而变化。冷却液温度越低，其电阻越高；冷却液温度越高，其电阻越小。电控单元通过内部的电阻器，向发动机冷却液温度传感器提供5V信号电压并对电压进行测量。当发动机冷车时，电压将升高；当发动机热车时电压将降低。电控单元通过测量电压，计算出发动机冷却液温度。 6、冷却液温度传感器的检测 （1）线路的检测
《汽车微电脑控制系统与故障检测》王忠良人民邮电出版社 氧浓度传感器 氧浓度传感器(又称氧传感器)是发动机电子控制系统中一个重要的传感器，其作用就是把排气中氧的浓度转换为电压信号，微电脑根据氧浓度传感器输入的信号判断混合气的浓度，进而修正喷油量，最终将缸内混合气的浓度控制在理想空燃比14．7附近。 现代汽车为了降低发动机排气中的有害成分(CO、HC、NO X等)的含量，在排气管中安装了三元催化转换装置。三元催化转换装置内有三元催化剂(常用的是铂、钯、铑)，三元催化剂能促使排气中的有害成分进行化学反应，可使CO氧化为CO2，使HC氧化为CO2和H2O，将NOx还原为N2。但是，只有当发动机在14．7空燃比附近的一个很小范围内运转时，三元催化剂才能同时促进氧化、还原反应，三元催化转换装置的转换效率才最高，排气中有害物质的含量才最低。因此，现代汽车中均安装了氧传感器。 氧传感器的数量因车而异，有的发动机只有一个氧传感器：有的双排气管发动机在左、右排气管上各安装一个氧传感器，这样该系统就有两个氧传感器，即左氧传感器和右氧传感器；也有的双排气管发动机在每个排气管的三元催化转换装置前、后各安装一个氧传感器(分别叫主、副氧传感器)，这样该系统共有4个氧传感器，即左主氧传感器、左副氧传感器、右主氧传感器以及右副氧传感器。氧传感器安装在排气管中排气消音器的前面。 一、氧传感器的结构与工作原理 氧传感器根据内部敏感材料的不同分为氧化锆式(也称锆管式)和氧化钛式两种。 1．氧化锆式氧传感器 氧化锆式氧传感器是目前应用最多的氧传感器，它主要由锆管、电极等组成，如图1—42 图l—42 氧化锆式氧传感器的结构 氧化锆式氧传感器内部的敏感元件是二氧化锆(ZrO2)固体电解质。在二氧化锆固体电解质粉末中添加少量的添加剂并烧制成管状，便称为锆管。紧贴锆管内、外表面的是作为锆管内、外电极的铂膜，内、外电极通过电极引线与传感器的线束插接器相连。锆管的内电极与外界大气相通，外电极与排气管内的排气相通。为防止发动机排出的废气腐蚀外层的铂电极，在外层铂电极表面都覆盖着一层多孔性的陶瓷层。 作为锆管外电极的金属铂的另一个重要作用是催化作用，对排气中(尤其是外电极铂膜附近)的一氧化碳(CO)和氧气(O2)起催化作用，使其反应生成二氧化碳(CO2)，其化学反应式为： 2CO+O2? ?→ ?催化剂2CO2 这种催化作用尽可能多地使浓混合气燃烧后排放废气中的低浓度氧气(O2)和高浓度一氧化碳(CO)发生化学反应(甚至可使氧气全部参加反应)。这样既减少了废气中一氧化碳
xx 职业技术学院 教案 xxxxxxxx学年第二学期 课程名称：传感与检测技术 授课教师： xxxxxx 课程所属系（部）：信息与工程系
课程名称: 传感与检测技术 授课班级： 10应用电子技术 实践课 总学时：52学时 学分：4 使用教材：宋雪臣主编《传感器与检测技术》人民邮电出版社20XX 年5月第1版 教学方法、手段：讲授、实训 考核方式：考试 主要参考书目： 俞志根主编《传感器与检测技术》科学出版社20XX年7月第1版 宋雪臣主编《传感器与检测技术》人民邮电出版社20XX年11月第1版 冯柏群祁和义主编《检测与传感技术》人民邮电出版社20XX 年4月第1版 赵玉刚主编《传感器基础》中国林业出版社北京大学出版社20XX年8月第1版
授课日期：20XX年2月15日第1、2节 标题：第1章传感器的基本知识 教学目的与要求： 掌握传感器的概念及组成，熟悉传感器的分类方法，了解传感器的命名方法，掌握传感器的一般特性。 授课时数：2学时 教学重点和难点： 教学重点：1、传感器的定义与组成。 教学难点：1、传感器的静态和动态特性。 教学内容及过程： 教学内容方法与手段时间分配 第一课时 第1章传感器的基本知识 1.1传感器的作用与地位 PPT 、讲授法 10分钟 世界是由物质组成的，各种事物都是物质的不同形态。人们为了从外界获得信息，必须借助于感觉器官。 人的“五官”——眼、耳、鼻、舌、皮肤分别具有视、听、嗅、味、触觉等直接感受周围事物变化的功能，人的大脑对“五官”感受到的信息进行加工、处理，从而调节人的行为活动。 人们在研究自然现象、规律以及生产活动中，有时需要对某一事物的存在与否作定性了解，有时需要进行大量的实验测量以确定对象的量值的确切数据，所以单靠人的自身感觉器官的功能是远远不够的，需要借助于某种仪器设备来完成，这种仪器设备就是传感器。传感器是人类“五官”的延伸，是信息采集系统的首要部件。 非电量不能直接使用一般的电工仪表和电子仪器进行测量，因为一般的电工仪表和电子仪器只能测量电量，要求输入的信号为电信号。 非电量需要转化成与其有一定关系的电量，再进行测量，实现这种转换技术的器件就是传感器。 传感器是获取自然或生产中信息的关键器件，是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集工具。采用传感器技术的非电量电测方法，就是目前应用最广泛的测量技术。 随着科学技术的发展，传感器技术、通信技术和计算机技术构成了现代信息产业的三大支柱产业，分别充当信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”，他们构成了一个完整的自动检测系统。
氧传感器的工作原理与检测方法!!! 氧传感器安装在发动机的排气管上，位于三效催化转化器之前，用于测量废气中的氧含 量。如果废气中的氧含量高，说明混合气偏稀，氧传感器将这一信息输入发动机电控单元 （ECU），ECU 指令喷油器增加喷油量；如果废气中的氧含量低，说明混合气偏浓，ECU 指 令喷油器减少喷油量，从而帮助ECU 把混合气的空燃比控制在理论值（14.7）附近。因此， 氧传感器相当于一个混合气的浓度开关，它是电喷发动机实行闭环控制不可缺少的重要部 件。 1 氧传感器是一种热敏电压型传感器 氧传感器间接地反映进入气缸中混合气的浓度，这种信息是以波动的电压传递给电控单 元（ECU）的，因此判断氧传感器性能的主要方法是检测氧传感器输出的信号电压值及其波 动的范围和波动的频率。另一方面，发动机只有达到一定的温度才能激活氧传感器。因此， 检测氧传感器前，必须对发动机充分预热，在氧传感器达到正常工作温度300℃~350℃以后
才能进行检测，在此之前，氧传感器的电阻大，如同开路，氧传感器不产生任何电压信号； 若发动机的排气温度超过800℃，氧传感器的控制也将中断。 目前有的车型采用主、副2 个氧传感器，主氧传感器（在前）通常带有加热器，副氧传 感器不带加热器，要依*废气预热，温度超过300℃才能正常工作。对于加热型氧传感器， 其加热电阻的阻值一般为5Ω~7Ω。如果加热电阻被烧蚀（电阻为无穷大），氧传感器很难快 速达到正常的工作温度，此时应当更换氧传感器。 2 氧传感器的故障确认采取“时域判定法” 所谓“时域判定法”，是指某传感器的输出信号是否在一定的时间内发生变化以及变化的 范围、频率是否符合标准值，如果不发生这种变化，自诊断系统即确认其有故障。 氧传感器提供的信号电压标准为0.1 V ~1.0V，并且在这个范围内快速波动，其波动频率 标准为30 次/min。当氧传感器输出的信号电压在0.1 V ~0.3V 之间波动时，ECU 判定为混合 气偏稀；当氧传感器的信号电压在0.6 V ~0.9V 之间波动时，ECU 判定为混合气偏浓；当信 号电压为0.45V 左右时属最佳。如果氧传感器在一定的时间内没有
传感器与检测技术 传感器与检测技术 第一章概述 传感器：是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 1.1 机电一体化系统常用传感器 1.1.1 传感器的组成 传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。 ①敏感元件：是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力、力矩转换为位移或应变输出）。 ②转换元件：是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻、电感、电容）及电流或电压等电信号。 ③基本转换电路：是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 大多数传感器为开环系统，也有带反馈的闭环系统。 1.1.2 传感器的分类 1．按被测量对象分类： （1）内部信息传感器：主要检测系统内部的位置、速度、力、力矩、温度以及异常变化。 （2）外部信息传感器：主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2．传感器按工作机理： （1）物性型传感器:利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的
（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。 （2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有 电感式传感器、电容式传感器、光栅式传感器）。 3．按被测物理量分类 如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。 4. 按工作原理分类 可分为电阻式、电感式、电容式、光电式、磁电式、压电式、热电式、陀螺式、机械式、流体式。有利于传感器的设计和应用： 5. 按传感器能量源分类： （1）无源型：不需外加电源，而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转换型； （2）有源型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。电阻式包括光敏电阻、热敏电阻、湿敏电阻等形式。 6. 按输出信号的性质分类： （1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）； （2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性； （3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比，加上计数器可对输入量进行计数；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。 ①开关型（二值型）：包括接触型（微动开关、行程开关、接触开关）、非接触型（光电开关、接近开关）； ②模拟型：包括电阻型（电位器、电阻应变片）、电压\电流型（热电偶、光电电池）、电容\电感型（电容、电感式位置传感器）； ③数字型：包括计数型（脉冲或方波信号+计数器）、代码型（回转编码器、礠尺）。
普宁职业技术学校电控发动机实训教案 指导教师：樊朝伟侯振鸿 系别：机电工程系
技能训练一传感器认知、作用、安装位置及检测 1、知识目标： a 熟练掌握传感器的构造、原理与工作性能参数检测 b 熟练掌握传感器的控制电路图 c熟练掌握传感器的检测过程； 2、能力目标： a 能够合理使用检测仪对发动机进行故障进行检测； b 能够正确检测传感器并进行故障分析； d 能够熟悉操作过程中的安全注意事项和环保知识。 e 培养学生独立完成一项工作的能力和相互合作的意识。培养学生学会使用资料的能力 1、教师准备： 电子控制系统多媒体设备与课件、完好发动机实验台架或整车、 通用解码器、常用工具、万用表、试灯、维修技术资料 2、学生准备： 提前预习电控发动机电子控制系统，了解传感器系统的原理、构造、工作过程、故障诊断与排除方法等； 3、准备工具、器材等。 铅笔、小刀、尺板、画好的传感器系统电路图、工作服； 【教学方法】 一体化、项目教学、讨论、分组、实践、讲授、模拟 1、电磁式曲轴位置传感器的结构 （1）靠近机体一侧靠近飞轮处，有永久磁铁、线圈和齿圈组成。线圈阻值为480-1000Ω （2）齿圈的周围分布60个齿，每一个齿对应的曲轴转角为360°/60=6°，其中有两个轮齿空缺，故将此传感器称为58+2式曲轴位置传感器，供ECU识别1∽4缸活塞上止点位置和发动机转速 2、电磁式曲轴位置传感器的工作原理
（1）发动机运转时曲轴位置传感器的永久磁铁与齿圈空隙是不断变化的，这一变化引起磁回路的磁通量的变化，于是在线圈中感应出了感应电动势。 （2）在缺齿处产生了畸变的交变电压信号，ECU根据此确定上止点的位置。 （3）根据交变信号计算出发动机的转速，可准确的控制喷油时刻和点火提前角。 3、检测 1搭铁线 2信号线（-）3信号线（+） 电阻检查：线圈电阻2#与3#为480-1000Ω，1#与机体屏蔽线与接地的电阻为0Ω 电压检查：怠速时为0.1V，启动时，信号电压应明显变化，用试灯连接2#与3#线束，试灯应闪烁。 一、项目任务： 任务一：电子控制系统的组成、电路控制、工作原理、故障诊断与排除方法；任务二：传感器的工作原理 任务三：传感器的检测 任务四：传感器的故障排除；
!知识目标：掌握接近开关的基本工作原理，了解各种接近开关的环境特性及使用方法，掌握应用接近开 T丨关进行工业 技术检测的方法 教学■ 口h I能力目标：对不同接近开关进行敏感性检测，使用霍尔接近开关完成转动次数的测量。 目标！ i素质目标： ■ ■ ■ W ■?Fr??T??* 教学 重点 .■该学…t 难点i接近开关的基本工作原理 I ---一一 ^—--十一- ——一一-一-一一--- —一-- . - — - - _-一- --- 教学］理实一体千 輕丨实物讲解手段!小组讨论、协作 接近开关的应用 教学! 学时丨10 教学内容与教学过程设计 1理论学习〗 项目一开关量检测 任务一认识接近开关 一、霍尔效应型接近开关 1.霍尔效应 霍尔效应的产生是由于运动电荷在磁场作用下受到洛仑兹力作用的结果。把N型半导体薄片放在磁场中，通以固定方向的电流i图1-2霍尔效应 么半导体中的载流子（电子）将沿着与电流方向相反的方向运动。 如图1-2所示，i || （从a点至b点），那\ I讲解霍尔效应基i本原 理，及霍尔电 I动势。 2.霍尔元件 霍尔元件的结构简单，由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图1-3 所示。 图1-3 霍尔元件
—H ■ ——= H H H —H ■ ■ H H H H — H I 3.霍尔原件的性能参数 1）额定激励电流 2）灵敏度KH 3）输入电阻和输出电阻 4）不等位电动势和不等位电阻 5）寄生直流电动势 6）霍尔电动势温度系数 4.霍尔开关 霍尔开关是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，可把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。 图1-6霍尔开关 5.霍尔传感器的应用 1）霍尔式位移传感器 霍尔元件具有结构简单、体积小、动态特性好和寿命长的优点，有功功率及电能 参数的测量，也在位移测量中得到广泛应用。 1-7 霍尔式位移传感器的工作原理图 2）霍尔式转速传感器 图1-8所示的是几种不同结构的霍尔式转速传感器。 图1-8 几种霍尔式转速传感器的结构 3）霍尔计数装置 图1-9所示的是对钢球进行计数的工作示意图和电路图。当钢球通过霍尔开关传感器 时，传感器可输出峰值20 mV的脉冲电压，该电压经运算放大器（卩A741）放大后，驱动半导 蒞H尤 ｛牛 吐n惑坳强屢曲同的传黑 器 霜晦疋件 \ -Av 骷］罰腋的怖楞传想 器 雷耳朮件 At 畑铀构柑同的拉牌传感盟 1 了解霍尔传感器 I i的应用。 它不仅用于磁感应强度、 U) 2
一、工作任务 1．认识各类型氧传感器结构； 2. 分析氧传感器电路图及波形； 3. 检修大众AJR发动机台架的氧传感器； 4．制定工作计划，团结协作，培养团体意识； 5．查找、阅读分析电路图，培养自学能力。 二、准备工作 1．实习组织：分组实习，组长负责制，教师进行分工及布置任务，然后由小组相互学习、讨论及各组员轮流操作,最后各学员填写工作页，派小组代表讲解，老师点评。实习完毕后各场地、仪器设备的清洁维护工作。 2．工具（仪器）准备：请根据工作内容与目标制定所需的工用具。
3.（安全）注意事项：学习过程中要遵循先整体，后系统，再零件的认识规律，特别不要忽视一些管路、细小部件的认识。 4、相关知识 （1）氧传感器是用来检测，判断混合气，调整空燃比在理论值14.7左右，实现燃油控制，从而使三元催化效果最佳，达到最佳的排放性能。 （2）在图1中圈出氧传感器，氧传感器一般安装在上。 有些车只有在三元催化 装置前安装1氧传感器，而有些车安装2个氧传感器，一个安装在 三元催化装置前，而一个在三元催化装置后。 （3）氧传感器按结构可分为和两种， 若按是否有加热装置，可分为和两种。 图1 氧传感器的位置（4）二氧化锆氧传感器（如图2）是由一个用陶瓷型 二氧化锆制成的，内外侧都包一层铂。二氧化锆的内侧 通，外侧接触。在高温下，氧气电
离，当二氧化锆内外表面的氧气浓度相差大时，二氧化锆是一电源向外输出电压就。 （5）当混合气较稀时，排气管的含氧量就，二氧化锆元件的内外浓度差就，产生电压就。反之，当混合气较浓时，产生电压就。 图2 二氧化锆氧传感器结构图（6）二氧化钛氧传感器的结构与二氧化锆相似，主要是材料不同与原理有些不同，二氧化钛氧传感器工作时，二氧化钛的会随着外表面的氧含量的增多而变，一般ECU要向二氧化钛氧传感器提供1V左右的电压。 三、工作过程与记录分析 1.分析各种常见氧传感器
高中物理《传感器的应用实验》教案转载 一、教材分析 本节继第三节介绍四种传感器的应用实例之后，再进一步拓展学生的视野，提高学生的认识和分析能力以及动手能力，并通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。 二、教学目标 1．知识目标： （1）、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。 （2）、知道晶体三极管的放大特性。 (3)、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。 2．能力目标： 通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。 3．情感、态度和价值观目标： 培养学生的学习兴趣，倡导以创新为主，实践为重的素质教育理念。 三、教学重点难点 重点：传感器的应用实例。 难点：由门电路控制的传感器的工作原理。 四、学情分析 我们的学生属于理解较差，动手能力不好，尽量让学生多动手，必要时需要教师指导并借助动画给予直观的认识。 五、教学方法 PPT课件，演示实验，讲授 六、课前准备 1．学生的学习准备：预习新课，初步把握实验原理及方法步骤。 2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3．教学环境的设计和布置：四人一组，课前准备好斯密特触发器或非门电路，二极管，三极管，蜂鸣器，滑线变阻器，热敏电阻，光敏电阻等材料用具。 七、课时安排：1课时 八、教学过程 （一）预习检查、总结疑惑 检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。 （二）情景导入、展示目标。 上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器？
学生思考后回答：电饭锅，测温仪，鼠标器，火灾报警器 这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。（三）合作探究、精讲点拨。 探究一：（！）普通二极管和发光二极管 1、二极管具有单向导电性 2、发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转化为光能，该类发光二极管的正向导通电压大于1.8V。 （2）晶体三极管 1、三极管具有电流放大作用。 2、晶体三极管能够将微弱的信号放大，晶体三极管的三个极分别是发射极e，基极b和集电极c。 3、传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管可以放大几十倍或几百倍，三极管的放大作用表现为基极b的电流对集电极c的电流起了控制作用。 （三）逻辑电路 逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门， 1．与逻辑 对于与门电路，只要一个输入端输入为0，则输出端一定是0，只有当所有输入端输入都同为1时，输出才是1. 2．或逻辑 对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出一定是1，反之，只有当所有输入端都为0时，输出端才是0. 3.非门电路 对于非门电路，当输入为0时，输出总是1，当输入为1时，输出反而是0，非门电路也称反相器。 4.斯密特电路： 斯密特触发器是特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值1.6V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平0.25V，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。而这正是进行光控所需要的。 探究点二：应用实例 1、光控开关 电路组成：斯密特触发器，光敏电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。
实训项目凸轮轴位置传感器的检测 一、目的和要求 1、了解凸轮轴位置传感器的外观，结构与工作原理。 2、了解凸轮轴位置传感器故障，对整个电控系统的影响。 3、掌握凸轮轴位置传感器的检测方法（电阻测试、电压测试、波形测试、数据流测试）根据工艺流程技术规范术测试。 4．掌握凸轮轴位置传感器数据分析的方法。 二、实训课时 实训共安排 1.0 课时，其中辅导教师讲解 0.5 课时，学生实训、实验、填写检测报告 0.5课时。《实训报告》作为考评时的主要依据，分数记入个人实训总成绩。三、实训器材 1．工具：数字万用表，汽车示波器，一字或十字螺丝刀，12V/5V变压器。 2．设备：桑塔纳动机故障实验台，KT600故障诊断仪。四、原理与应用 霍尔效应是指将一个通有电流 I 的长方形白金导体垂直于磁线放入磁感应强度为B的磁场中，就会产生一个电流方向和磁场方向的电压，当取消磁场时电压立即消失。产生的电压后来被称之为霍尔电压 UH，UH 与通过白金导体的电流 I 和磁感应强度B成正比。利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件，利用霍尔元件制成的传感器称为霍尔效应式传感器，简称霍尔传感器。
凸轮轴位置传感器（Crankshaft Position Sensor，CPS）又称为判缸传感器，为了区别于曲轴位置传感器CPS，凸轮轴位置传感器一般使用缩写CIS来表示，在形式上分为光电式、磁感应式和霍尔式三种。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气机构凸轮轴的位置信号并输入电控单元，以便电控单元识别一缸压缩上止点位置，从而精确计算顺序喷油控制、点火正时控制和燃烧爆震控制。此外，凸轮轴位置信号还用于发动机刚起动时识别出第一次点火时刻。 本次实验使采用的是桑塔纳3000型轿车使用的霍耳式凸轮轴位置传感器（CIS）图3，在大众车系的电路原理图上标注为G40元件，其接线插座上有三个引线端子，端子“1”为传感器电源正极端子，与电控单元“62”端子连接；端子“2”为传感器信号输出端子，与电控单元“76”端子连接，端子“3”为传感器电源负极端子，与电控单元“67”端子连接，连接电路如图所示。 凸轮轴位置传感器安装在发动机气门室盖靠近传动带的一端，其结构如图4所示，主要由霍耳式传感器 2 和信号转子 5 组成。信号转子又称为触发叶轮，安装在凸轮轴上，用定位螺栓和座圈定位固定。信号转子的隔板又称为叶片，在隔板上制有一个缺口，缺口对应产生的信号为低电平信号，隔板（叶片）对应产生的信号为高电平信号。 当霍耳传感器信号中断时，电控单元ECU能够检测
《传感器与检测技术》课程教学大纲 一、课程的性质、课程设置的目的及开课对象 本课程是机械设计制造及其自动化专业（机械电子工程方向）学生的重要专业课程。本课程设置的目的是通过对传感器的一般特性与分析方法，传感器的工作原理、特性及应用，检测系统的基本概念的学习，通过本课程的学习，使学生掌握检测系统的设计和分析方法，能够根据工程需要选用合适的传感器，并能够对检测系统的性能进行分析、对测得的数据进行处理。 开课对象：机械设计制造及其自动化专业（机械电子工程方向）本科生。 二、先修课程：高等数学、工程数学、电子技术、数字电子技术等。 三、教学方法与考核方式 1.教学方法：理论教学与实验教学相结合。 2.考核方式：闭卷考试。 四、学时分配 总学时48学时。其中：理论38学时，实验10学时 五、课程教学内容与学时 （一）传感器与检测技术概念 传感器的组成、分类及发展动向，技术的定义及应用。 重点：传感器与检测技术的目的和意义。 教学方法：课堂教学和现场认识教学相结合。 （二）传感器的特性 1.传感器的静态特性 2.传感器的动态特性及其响； 重点：传感器的静态特性与动态特性的性质。 难点：工艺计算与平面布置；微机联网控制系统。 广度：本章主要讲述传感器特性的基础知识。 深度：主要讲述传感器的特性，不涉及复杂的内容。 教学方法、手段：课堂教学、多媒体教学，强化实际操作。 （三）电阻式传感器 1.电位器式传感器的主要特性及其应用 2.应变片的工作原理 3.应变片式电阻传感器的主要特性及应用 重点：理解电位器式传感器、应变片式传感器的工作原理，掌握它们的性能特点，了解其常用结构形式及应用。 难点：线性与非线性电位器的测量原理，应变片式传感器的测量原理、温度误差及其补偿。
氧传感器的工作原理及检测方法 ?氧含量分析仪装置在发起机的排气管上，位于三效催化转化器之前，用于丈量废气中的氧含量。假如废气中的氧含量高，阐明混合气偏稀，氧传感器将这一信息输入发起机电控单元（ECU），ECU 指令喷油器增加喷油量；假如废气中的氧含量低，阐明混合气偏浓，ECU 指令喷油器减少喷油量，从而协助ECU 把混合气的空燃比控制在理论值（14.7）左近。因而，氧传感器相当于一个混合气的浓度开关，它是电喷发起机实行闭环控制不可短少的重要部件。 1、氧含量分析仪是一种热敏电压型传感器氧含量分析仪间接地反映进入气缸中混合气的浓度，这种信息是以动摇的电压传送给电控单元（ECU）的，因而判别氧传感器性能的主要办法是检测氧传感器输出的信号电压值及其动摇的范围和动摇的频率。另一方面，发起机只要到达的温度才干激活氧传感器。 ?因而，检测氧传感器前，需对发起机充沛预热，在氧传感器到达正常工作温度300℃~350℃以后才干停止检测，在此之前，无锡徽科特氧传感器的电阻大，好像开路，氧传感器不产生电压信号；若发起机的排气温度超800℃，氧传感器的控制也将中缀。目前有的车型采用主、副2 个氧传感器，主氧传感器（在前）通常带有加热器，副氧传感器不带加热器，要依*废气预热，温度超300℃才干正常工作。关于加热型氧传感器，其加热电阻的阻值普通为 5Ω~7Ω。假如加热电阻被烧蚀（电阻为无量大），氧传感器很难到达正常的工作温度，此时应当改换氧传感器。 2、徽科特氧含量分析仪的毛病确认采取时域断定法所谓时域断定法，是指某传感器的输出信号能否在时间内发作变化以及变化的范围、频率能否契
第六章传感器 6． 4 传感器的应用实验 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．了解两个实验的基本原理。 2．通过实验，加深对传感器作用的体会，培养自己的动手能力。 （二）过程与方法通过实验培养动手能力，体会传感器在实际中的应用。 （三）情感、态度与价值观 在实验中通过动手组装和调试，增强理论联系实际的意识，激发学习兴趣，科学态 培养良好的度。 ★教学重点 1．了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。2．温度报警器的电路工作原理。 ★教学难点 光控电路和温度报警器电路的工作原理。 ★教学方法
实验法、观察法、讨论法。 ★教学工具 实验过程中用到的有关器材、元器件等，由实验室统一准备
★教学过程来源学科网ZXXK] （一）引入新课 师：随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器.传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量, 对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完成的. 这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。 （二）进行新课 实验1、光控开关 1 ?实验原理及知识准备 Y//十 LED 1 +5V 师：（投影）如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻，R i的 最大电阻为51 k Q , R2为330 k Q,试分析其工作原理. 生：白天，光强度较大，光敏电阻R G电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y 输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，R G的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值（1.6V）,输出端Y突然从高电 平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的. 师：要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R i的阻值调大些还是调小些？为什么？ 生：应该把R i的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值（如 1.6V，就需要R G的阻值达到更大，即天色更暗。。 师：用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？ 生：由于集成电路允许通过的电流较小，要用白 炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路. 师：（投影）如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，D为动触点，E为静触 V ri . 'U Rg 低压控制电路