第一章　概述

第一節　傳感器分類及組成

傳感器是一種能測量各種機械運動狀態的物理量并把它們轉變成電量的裝置。它相當于人的感覺器官，通過其感知能正確檢測出各種條件下的物理量。

一、傳感器定義及組成

1.傳感器定義

傳感器是一種信號轉化裝置，它可以將非電信號轉換為電信號，其主要作用是向汽車電腦提供運行的各種工況信息。汽車傳感器過去單純用于發動機上，現在已擴展到底盤、車身和燈光、電氣等各個系統。

2.傳感器組成

傳感器一般是由敏感元件、轉換元件和其他輔助元件組成。有時也將信號調節與轉換電路及輔助電源作為傳感器的組成部分。

①信號調節與轉換電路一般是指能把傳感元件輸出的電信號轉換為便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號的電路，信號調節與轉換的電路選擇要視傳感元件的類型而定，常用電路有信號放大器電橋、振蕩器、阻抗變換器等。

②敏感元件指直接感受被測量（一般為非電量），并輸出與被測量成確定關系的其他量（一般為電量）的元件。如應變式壓力傳感器的彈性膜片就是敏感元件，它的作用是將壓力轉換成膜片的變形。

③轉換元件指傳感器中能將敏感元件感受（或響應）的被測量轉換成適合于傳輸和（或）測量的電信號部分。當輸出為規定的標準信號時，則一般稱為變送器，又稱轉換器，一般情況下不直接接受被測量，而是將敏感元件輸出的量轉換為電量輸出的元件。如應變式壓力傳感器的應變片，它的作用是將彈性膜片的變形轉換為電阻值的變化。

二、傳感器分類

汽車傳感器的種類很多，且一種被測參數可用多種不同類型的傳感器來測量，而同工種傳感器往往也可以測量多種被測參數。傳感器的分類有多種方法，常見的分類方法如下。

（1）按能量關系分類　傳感器按能量關系可分為主動型和被動型兩類。汽車上使用的傳感器大多數屬被動型傳感器，這種被動型傳感器需要外加輸入電源才能產生電信號，所以這類傳感器實際上是一個能量控制器。

（2）按信號轉換關系分類　按信號轉換關系可分為由一種非電量轉換成另一種非電量的和由非電量轉化為電量的兩種。由一種非電量轉換成另一種非電量的傳感器，如彈性敏感元件和氣動傳感器；由非電量轉換成電量的傳感器，如熱電偶溫度傳感器、壓電式加速度傳感器等。

（3）按輸入量分類　按輸入量即按被測量可分為位移、速度、加速度、角位移、角速度、力、力矩、壓力、真空度、溫度、電流、氣體成分、濃度等傳感器。

（4）按工作原理分類　按傳感器的工作原理可分為電阻式、電容式、應變式、電感式、光電式、光敏式、壓電式、熱電式等傳感器。

（5）按輸出信號分類　按傳感器的輸出信號可分為模擬式和數字式傳感器兩種。

模擬電壓信號是指隨時間延續而連續變化的電信號。在汽車電腦控制系統中，大多數的傳感器以產生模擬電壓信號為主。

數字電壓信號是指隨時間延續而不連續變化的電信號。該信號只有兩種狀態，即高電平和低電平，同時也包括一些開關信號。數字電壓信號不需要經過A/D轉換也可以處理，能夠被ECU直接處理。

（6）按使用功能分類　汽車用各種傳感器按其使用功能可分為兩類，一類是使駕駛員了解汽車各部分狀態的傳感器；另一類是用于控制汽車運行狀態的傳感器。

三、傳感器信號

汽車上傳感器的電子信號可以分為直流、交流、頻率調制、脈寬調制和串行數據信號。電子信號是控制系統中各個傳感器、控制電腦和其他設備之間相互通信的基本語言，電子信號各有不同的特點，用于不同的通信目的。

（1）直流信號DC　在任何周期里，方向不隨時間變化的電壓、電流信號屬于直流信號。直流信號可以分為恒壓直流信號和非恒壓直流信號兩種。在汽車中產生恒壓直流信號的電源裝置有蓄電池電壓和控制電腦PCM輸出的傳感器參考電壓。圖1-1所示是非恒壓直流信號波形。

（2）頻率調制信號　保持波的幅度恒定而改變頻率稱為頻率調制。在汽車中產生可變頻率信號的傳感器主要是光電式傳感器和霍爾式傳感器。

（3）交流信號AC　交流信號AC大小和方向隨時間變化的信號屬于交流信號。在汽車中產生交流信號的傳感器主要是磁電式傳感器和爆震傳感器等。圖1-2所示是磁電式傳感器產生的交流信號波形。

（4）串行數據信號　串行數據信號是按時序逐位將組成數據和字符的碼元予以傳輸的信號。串行數據傳輸，所需通信線少，串行傳送的速度低，但傳送的距離可以很長，因此串行適用于長距離而速度要求不高的場合。若汽車中具備有自診斷能力和其他串行數據送給能力的控制模塊，則串行數據是由發動機控制電腦PCM、車身控制電腦BCM、防盜和防滑制動系統ABS或其控制模塊產生，以及配備自我診斷的各種電腦之間傳遞的信號。

在汽車發動機控制電腦和其他電子智能設備中用來通信的串行數字信號是最復雜的信號，在實際中，要用專門的解碼器讀取。發動機冷卻液溫度傳感器故障時PCM輸出的串行數據（多路）信號波形如圖1-3所示。

（5）脈寬調制信號　脈沖寬度調制PWM簡稱脈寬調制。脈寬調制信號就是經過脈沖寬度調制的信號。脈沖寬度就是在一個周期內元件持續的工作時間，如圖1-4所示。