《汽车传感器技术》课件——第十章 其他传感器.pptVIP

面阵CCD是平面陈列CCD简称，也称区域陈列CCD。与线阵CCD不同，面阵CCD包含一个光敏元件陈列，在其接收板上纵横排列集成有几十万、几百万甚至上千万个光电二极管及译码寻址电路。当光线经镜头会聚成像在面阵CCD上时，每个光电二极管会因感受到的光强度的不同而耦合出不同数量的电荷。通过译码电路可取出每个光电二极管上耦合出的电荷而形成电流，该电流经A/D变换即形成一个二进制数字量，该数字量对应一个像素点（实际上二极管的数量通常大于拍摄照片中像素点的数量）。上百万像素点集合起来即构成了数字照片。显然，矩阵中的像素点越多，所获得的图像分辨率就越高。四、CCD图像传感器任务4汽车导航传感器汽车导航系统开始只用于显示估计到达目的地的时间和将要行驶的距离，并用作罗盘和转向盘传感器。后来把交通地图编制成数字化数据库的形式，可利用电子地图及在地图上指示当前汽车所处的位置等。这样就要有更多的传感器才能满足各种功能的需要。汽车导航系统利用车内GPS信号接收机接收至少4颗GPS卫星的信号，确定汽车在地球坐标系的位置，再与汽车导航仪中的电子地图进行匹配，从而将汽车所在的位置在导航仪的显示屏中显示出来。但是当汽车行驶在隧道、高层楼群、高架桥、高山群涧、密集森林等地段时，将与GPS卫星失去联系，这时导航系统自动转入自主导航，由车速传感器检测出汽车的行进速度，通过微处理器的数据处理，由速度和时间算出前进的距离，由地磁场传感器（陀螺仪）直接检测出汽车的前进方向和行驶路线状态。汽车导航系统传感器包括罗盘传感器（陀螺仪）、车轮转差方向传感器、车速传感器等。一、罗盘传感器1.罗盘传感器的结构与原理罗盘传感器通过对地球磁场的感应来测定汽车的方向。该传感器的结构如图10-32所示。在环状铁芯上缠绕着励磁线圈，而两个互成直角的感应线圈绕在具有高导磁率的环状铁芯的磁场中心。图10-32罗盘传感器的结构当对励磁线圈施加交流电时，磁场中心的磁通量发生变化，在感应线圈内由于电磁感应而产生感应电压。在无外部磁场干扰时，环形磁场的磁通量变化如图10-33所示，在磁场中心产生S1和S2的感应电压，其极性相反，互相抵消。图10-33罗盘传感器的原理一、罗盘传感器当外部磁场H与某一感应线圈成直角时，输出的感应电压为VX，被附加在由励磁电流所产生的磁场上，使磁通量变得不对称（如图10-34所示），输出的电压与磁通量的差值成比例，当外部磁场以角作用时，在感应线圈中所产生的输出电压VX和VY可用下式计算：一、罗盘传感器图10-34罗盘传感器的输出电压波形这样汽车行驶的方向就可通过两个感应线圈输出的电压来测定。另外，还有利用地磁制作的发电式方位传感器。它是由两个相位相反、串联的线圈和特殊形状的铁芯等组成的。其输出电压与传感器和地磁的夹角相关，由此可测出地磁的方向。一、罗盘传感器2.罗盘传感器的检测利用地磁制成的罗盘传感器因地磁的强度很小，故很容易受到外界的磁场干扰。因为这种传感器信噪比比较小，当外界的干扰信号和有用信号在同一数量级时，就会使之无法正常工作，所以当汽车经过一条隧道、驶过一座铁桥、与一辆大型卡车并排行驶或把扬声器等强磁场体靠近传感器时，地磁会暂时被扰乱，致使传感器无法正常工作。这种类型的传感器出现故障时，首先看有无上述干扰地磁的现象发生，然后用数字式万用表逐级测量传感器的信号输出是否随汽车方向改变而相应地变化，如发现传感器本身有问题时，可以把传感器有关连接线拆开，对两个线圈进行电阻测量；如发现电阻为零或无穷大，则说明传感器本身有短路或断路发生。一、罗盘传感器二、车轮转差方向传感器用于防抱死制动系统（ABS）中的前轮转速传感器也可以被用于汽车导航系统中作为方向传感器。通过对左、右前轮传感器输出的脉冲差（左、右前轮的行驶距离差）的测定，可计算出汽车是否已转向及方向的变化量。当汽车在以R为半径的圆弧上转动角度时，汽车的两个前转向轮均以相同的转动中心旋转。对于每个前轮所走过的路径（如图10-35所示）可以通过公式计算出来。两个前轮所走过的距离Li和Lo因转弯半径的不同而不同，分别可用每个前轮的转弯半径Ri和Ro来计算。图10-35汽车转向时每个车轮的行驶轨迹二、车轮转差方向传感器而每个前轮的转弯半径可由下式表示，其中R是汽车后轮的转弯半径，L是前后两排车轮的轮距，K是同排车轮的间距。取内外侧车轮所走过的距离比为P，则有通过对上述公式变换可得二、车轮转差方向传感器对汽车而言，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：同样，对汽车每行驶