進(jìn)氣壓力傳感器原理及檢測(cè)匯總分析
日期:
2018-01-29
瀏覽次數(shù):
119
在當(dāng)今發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中,應(yīng)用較為廣泛的壓力傳感器按輸出信號(hào)分類有電壓型和頻率型兩種。電壓型壓力傳感器又可分為半導(dǎo)體壓敏電阻式和真空膜盒傳動(dòng)式兩種。頻率型壓力傳感器有電容式和表面彈性波式兩種。
半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器
半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器由壓力轉(zhuǎn)換元件(硅膜片)和把轉(zhuǎn)換元件輸出信號(hào)進(jìn)行放大的混合集成電路組成。
壓力轉(zhuǎn)換元件是利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制成的硅膜片。硅膜片的一側(cè)是真空室,另一側(cè)導(dǎo)入進(jìn)氣歧管壓力,所以進(jìn)氣歧管內(nèi)絕對(duì)壓力越高,硅膜片的變形越大,其變形量與壓力成正比。附著在薄膜上的應(yīng)變電阻的阻值則產(chǎn)生與其變形量成正比的變化。利用這種原理,可把進(jìn)氣歧管內(nèi)壓力的變化變換成電信號(hào)。
一般此種傳感器與 ECU有3根導(dǎo)線相連:ECU向傳感器供電的電源線,供電電壓一般為4.8-5.1V,傳感器的信號(hào)輸出線和傳感器的接地線。在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),進(jìn)氣歧管的真空度高(絕對(duì)壓力低),傳感器的電阻值大,傳感器輸出1.5-2.1V的低電壓信號(hào);當(dāng)節(jié)氣門全開時(shí),歧管真空度低(絕對(duì)壓力高),傳感器電阻小,傳感器輸出3.9-4.8V的高電壓信號(hào)。
真空膜盒傳動(dòng)的可變電感式進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器
真空膜盒傳動(dòng)的可變電感式進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器主要由膜盒、鐵心、感應(yīng)線圈和電子電路等組成。
膜盒是由薄金屬片焊接而成,其內(nèi)部被抽成真空,外部與進(jìn)氣歧管相通。外部壓力變化將使膜盒產(chǎn)生膨脹和收縮的變化。置于感應(yīng)線圈內(nèi)部的鐵芯和膜盒聯(lián)動(dòng)。感應(yīng)線圈由2個(gè)繞組構(gòu)成,其中一個(gè)與振蕩電路相連,產(chǎn)生交流電壓,在線圈周圍產(chǎn)生磁場(chǎng),另一個(gè)為感應(yīng)繞組,產(chǎn)生信號(hào)電壓。當(dāng)進(jìn)氣歧管壓力變化時(shí),膜盒帶動(dòng)鐵心在磁場(chǎng)中移動(dòng),使感應(yīng)線圈產(chǎn)生的信號(hào)電壓隨之變化。該信號(hào)電壓由電子電路檢波、整形和放大后,作為傳感器的輸出信號(hào)送至電控單元(ECU)。
由于這種傳感器是利用12V電源完成變壓作用的,所以拔下插座就無(wú)法檢查傳感器的好壞。檢測(cè)時(shí),將萬(wàn)用表(電壓擋)的表筆分別插入導(dǎo)線連接器與兩端子接觸,測(cè)量其輸出電壓。測(cè)量方法如下:在不動(dòng)插座的情況下閉合點(diǎn)火開關(guān)(ON),將萬(wàn)用表表筆與Vs、E端子接觸。在開放真空管道、加上大氣壓的情況下,電壓值約為1.5V,而在用嘴巴對(duì)真空管道吸氣的情況下,電壓值應(yīng)從1.5V起向降低方向變化;發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),電壓值約為0.4V ,而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí),此電壓值也升高。
電容式進(jìn)氣壓力傳感器是用氧化鋁膜片和底板彼此靠近排列形成電容,利用電容膜片上下壓力差而改變的性質(zhì),獲得與壓力成正比的電容值信號(hào)。將電容連接到傳感器混合集成電路的震蕩電路中,傳感器產(chǎn)生可變頻率的信號(hào)。輸出頻率與進(jìn)氣壓力成正比,在80.120Hz之間變化。
表面彈性波式進(jìn)氣壓力傳感器是在一塊壓電基片上用超聲波方法加工出一個(gè)薄膜敏感區(qū),上面刻制換能器(壓敏SAW延時(shí)線),換能器與電路組合成振蕩器。換能器是在拋光的壓電基片上設(shè)置2個(gè)金屬叉指構(gòu)成,若在輸入換能叉指T1上加電信號(hào),便由逆壓電效應(yīng)在基片壽面激勵(lì)起彈性表面波,傳播到換能文指T2轉(zhuǎn)換成電信號(hào),經(jīng)放大后反饋到T1以便保持振蕩狀態(tài)。表面彈性波(SAW)在2個(gè)換能叉指之間的傳播時(shí)間即是所獲得的延遲時(shí)間,其大小取決于2個(gè)換能叉指間的距離。由于導(dǎo)入的進(jìn)氣歧管壓力作用于壓電基片上,壓力變化將在薄膜敏感區(qū)產(chǎn)生應(yīng)變,即使換能叉指間距離發(fā)生變化。因而,表面彈性波傳播的延遲時(shí)間相應(yīng)變化。這樣,根據(jù)與延遲時(shí)間成反比的振蕩頻率,即可輸出壓力信號(hào)。
頻率型壓力傳感器信號(hào)電壓一般是5V或12V。當(dāng)空氣流量變化時(shí),電壓始終不變,而輸出的脈沖頻率發(fā)生變化,因此不能根據(jù)測(cè)量電壓高低確定流量變化。檢測(cè)時(shí)用萬(wàn)用表找到壓力傳感器的頻率信號(hào)輸出線,將汽車萬(wàn)用表打到“DC”擋,按SELECT功能選擇鍵轉(zhuǎn)換成“DC+Hz”擋。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸加速觀察,主顯示直流電壓和副顯示上的頻率,是否隨轉(zhuǎn)速變化而變化,一般的頻率型的壓力傳感器隨著進(jìn)氣量的增加頻率也在改變。