汽车技术系统 汽车技术系统 第三章 汽车底盘控制系统传感器.pptx

汽车传感器及应用第三章 底盘控制系统传感器;3.1 底盘控制系统传感器概述;3.2 线性加速度惯性传感器;3.2.1 压阻式MEMS加速度传感器;当梁的自由端质量块受到加速度作用时，梁要受到弯矩作用，从而产生应变为 同时由弹性力学可知： 式中，E为弹性模量（N?m－2 ）；ε为应变。 由压阻效应知，应变会导致半导体材料电阻值的改变，其电阻值的相对变化量为： 式中，G为力敏电阻的灵敏度系数。 ;对于一个一端固定的矩形等截面悬臂梁，作用力与某一位置的应变的关系为 式中， εx为离固定端x处的应变；L为梁的长度（m）；x为某一位置离固定端的距离（m）；E为弹性模量（N?m－2）；A为梁的截面积（m2）； h为梁的厚度（m）。 从上式可以看出，随着位置x的不同，在梁上各位置产生的应变也是不同的。例如，在x=0处应变最大，在x=L处，应变等于零。 ;;由惠斯通电桥输???电压与电阻的关系以及式 可以求得加速度传感器电桥与扩散电阻的电阻应变系数、应变、供桥电压之间的关系： 式中，V0为输出电压；Vc 为供桥电压；G为扩散电阻的电阻应变系数。;单悬臂梁压阻式加速度传感器结构;下图为单悬臂压阻式加速度传感器结构，质量块的长宽高如图为L、b、h，密度ρ。悬臂梁长度为L/10，高度和质量块一致为h，宽度为b/10。扩散电阻分布在悬臂梁上，并呈惠斯通电桥分布，Vc为输入电压。已知初始值R1=R2=R3=R4=R，G为电阻灵敏系数，质量块和悬臂梁的弹性模量均为E，悬臂梁的质量可忽略。 求:1）若质量块受到由外向内的加速度时，发现扩散电阻R1、R4增大，R2、R3减小。请简述R1、R2、R3、R4在悬臂梁长度方向上的分布位置。 2）当受到垂直于纸面的加速度a时，电桥输出电压Vo为多少？（用字母表示）;压阻式加速度传感器的几种悬臂结构;3.2.2 电容式MEMS加速度传感器;设质量块处于平衡状态时，上下电容极板间距相同，均为y0，相应的电容均为C0。当传感器受到外部加速度作用时，质量块产生位移，上下电容分别变为 ;汽车安全气囊用加速度传感器结构;ADXL加速度传感器工作原理;ADXL50加速度传感器的电容检测原理; 如图构成为一类电容式加速度传感器，中间的质量块表面与上下电极板之间间距为d，形成4个电容。初始位置时，其电容值相等为C，即C1=C2=C3=C4=C。设质量块质量为m，支撑梁刚度为k。 请问：1）C1，C2，C3，C4要以何种方式连接，传感器灵敏度最好？ 2）求当有垂直向上加速度a时，该连接方式下的电容总变化量？;谐振式加速度传感器的结构示意图;采用SOI硅片实现的谐振式加速度传感器原理;加速度作用时谐振器的结构变形;谐振器的谐振频率 与梁的等效刚度 之间的关系为 其中，L为谐振梁的长度；E为弹性模量；A为梁的横截面积；ρ为材料密度。因此加速度变化时，谐振频率发生的相应改变为 ;3.3 角速度传感器;;压电效应;;;;ASC系统的工作实例;3.3.2 音叉型角速度传感器;;3.4 电控变速器系统传感器;3.4.1 车速传感器;低速时速度报警组件的工作状态;C2端电压的升高状况;2）光电式车速传感器;速度表的结构与连接方框图;3）磁阻元件式车速传感器;磁阻元件式车速传感器的工作原理及电路;4）电磁感应式车速传感器;5）霍尔式车速传感器;由霍尔原理可知，霍尔传感器的输出电压Ｕ与被测物体的运动速度无关，因此它的高、低速特性都很好，若用其测量物体的转速，其下限速度可以接近于０，上线速度从理论上讲可以不受限制，即它可以满足工程中各种运行速度的测量。正因为如此，汽车上的车速传感器大多采用霍尔式传感器;霍尔式车速传感器与ECU的连接电路;3.4.2 加速踏板位置传感器;霍尔式加速踏板位置传感器;4.3 雨滴传感器;压电式雨滴传感器的结构; 间歇式刮水系统的组成;4.4 安全气囊系统用传感器传感器;1）前碰撞传感器;滚球式碰撞传感器;偏心锤式传感器的结构;滚轴式碰撞传感器结构原理;2）中央碰撞传感器;中央碰撞传感器;电阻应变计式碰撞传感器的结构原理;3）安全传感器;水银开关式安全传感器的结构原理;4.6 导航系统传感器;航系统主要部件的安装位置;（1）地磁场传感器;（2）车轮转差方向传感器（方向盘传感器）;汽车转向时每个车轮的行驶轨迹;对汽车而言，前后车轮轮距L和车轮间距K值是一定值，这样只需通过计算前车轮内侧和外侧轮所行驶过的距离之比值p，即可得到后车轮的转弯半径R。相应地可采用下式计算出汽车转向角?：;（3）陀螺仪;气体流率差陀螺仪工作原理框图;氦气气流率分布图;光纤陀螺仪检测原理; 如图，已知车辆用t时