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第五章压力传感器 曹家喆 汽车电子控制基础 压力传感器 用来检测气体压力和液体压力，并将压力信号转变为电压信号 汽车用的压力传感器 用来检测进气歧管压力、发动机油压、变速器油压、车外大气压力及轮胎压力等 压力传感器的种类 金属或半导体电阻应变片式、电容式、霍尔式、差动变压器式等 概述 压力单位换算 单位 帕 （Pa） 巴 （bar） 标准大气压 （atm） 工程大气 压（at） 磅力/英寸2 （1bf/in2） （PSI） 1帕（Pa）= 1 1×10-5 0.99×10-5 1.02×10-5 1.45×10-4 1巴（bar）= 1×105 1 0.99 1.02 1.45×10 1标准大气 压（atm）= 1.01×105 ≈100kPa 1.01 1 1.03 1.47×10 1工程大气 压（at）= 0.98×105 0.98 0.97 1 1.44×10 1磅／英寸2 （1bf/in2）= 0.70×104 0.70×10-1 0.68×10-1 0.71×10-1 1 定义：1Pa=1N/m2 1bar = 105Pa=105N/m2=10N/cm2 1标准大气压（atm）=760mmHg 1工程大气压（at） =1kgf/cm2 应变式压力传感器 工作原理 将应变电阻片（金属丝式、箔式或半导体应变片）粘贴在测量压力的弹性元件表面上，当被测压力变化时，弹性元件内部应力变化产生变形，这个变形使应变片的电阻产生变化，根据所测电阻变化的大小来测量未知压力。 金属电阻应变片 常用材料：康铜丝和镍铬合金丝 图5-2 金属电阻应变片 1－应变丝 2－基底 3－引线 4－金属膜引线 注：康铜：铜镍合金。 康铜与镍铬合金电气性能稳定，常用于制造电阻丝等。 半导体应变片 半导体压阻效应： 半导体应变片受压变形、 电阻率变化的现象 利用半导体压阻效应做 成的压力传感器又称为 半导体压敏电阻式压力传 感器 图5-3 半导体应变片 1－型单晶硅条 2－内引线 3－焊接电极 4－引线 5－基底 电阻应变片的一般电路 电桥的工作原理 电桥平衡时：R1/R4=R2/R3 压力变化时，应变电阻 变化，电桥失去平衡，有 信号电压输出 压力传感器的应用 进气歧管绝对压力传感器 制动液压力传感器 燃油压力传感器（缸内直喷式） 机油压力传感器等 进气歧管绝对压力传感器 基本功能 控制喷油量 ECU根据进气压力和发动机转速计算出每一循环吸入发动机的空气量，再由此计算所需喷油量。 该传感器是“进气歧管压力型”（D型）电控汽油喷射系统最重要的传感器。 D型电控汽油喷射系统 系统图 进气歧管绝对压力传感器 结构原理 敏感元件：半导体压敏电阻 当发动机负荷变化（节气门位置改变）时，测量进气歧管内绝对压力的变化，并转化成电信号送ECU，计算进气量，从而控制喷油量。 1－塑料外壳 2－滤波器 3－混合集成电路 4－压力转换元件 5－滤清器 进气歧管绝对压力传感器 压敏电阻及电路 特性：真空度越高（绝对压力越低），输出电压信号越小。 进气歧管绝对压力传感器 压力传感器输出特性 5V电源、大气压下约3.6V左右 思考题 1、一个标准大气压约等于多少Pa？多少kPa？多少MPa？ 2、从原理上看，压力传感器主要有哪些种类？ 3、汽车中常用到哪些压力传感器？ 4、简述半导体应变片式压力传感器的基本原理。 5、简述霍尔式压力传感器的基本原理。 6、汽车进气压力传感器多采用哪种传感器？ * 发动机工作中，节气门开度越小，进气歧管的真空度越大，歧管内的绝对压力就越小，输出信号电压也越小。节气门开度越大，进气歧管的真空度越小，歧管内的绝对压力就越大，输出信号电压也越大。 * 发动机工作中，节气门开度越小，进气歧管的真空度越大，歧管内的绝对压力就越小，输出信号电压也越小。节气门开度越大，进气歧管的真空度越小，歧管内的绝对压力就越大，输出信号电压也越大。