第2章 流量hy

1、第二章第二章 空气流量传感器的结构、空气流量传感器的结构、 原理与检测原理与检测 汽车汽车传感器传感器第一节第一节 概概 述述 空气流量传感器空气流量传感器(AFS)又称为空气流量计又称为空气流量计(AFM)，是，是进进气歧管气歧管质量型空气流量传感器质量型空气流量传感器(MAFS)的简称。的简称。一、功用一、功用 检测发动机进气量的大小，并将进气量信息变换成电信检测发动机进气量的大小，并将进气量信息变换成电信号输入号输入ECU。进气量信号是。进气量信号是ECU计算喷油时间和点火时间的计算喷油时间和点火时间的主要依据。主要依据。二、空气供给系统的类型二、空气供给系统的类型 汽车燃油喷射系统汽车

2、燃油喷射系统(EFI)根据空气供给系统的计量方式，根据空气供给系统的计量方式，EFI系统系统可分为可分为: L型型EFI 系统系统 D型型EFI 系统系统 通过空气流量计检测进入发动机空气质量。通过空气流量计检测进入发动机空气质量。 汽车采用的汽车采用的L型传感器分为型传感器分为体积流量型体积流量型传感器和传感器和质量流质量流量型量型传感器。传感器。喷油器喷油器进气岐进气岐管管稳压室稳压室空气流量空气流量传感器传感器空气滤清器空气滤清器怠速怠速空气阀空气阀节气门节气门体体质量流量质量流量或或体积流量方式体积流量方式(1) L型型EFI 系统系统 L型传感器采用直接测量方式，所以进气量的测量精度

3、型传感器采用直接测量方式，所以进气量的测量精度较高，控制效果优于较高，控制效果优于D型燃油喷射系统。型燃油喷射系统。 通过进气歧管绝对压力传感器检测进气歧管内的绝对通过进气歧管绝对压力传感器检测进气歧管内的绝对压力从而间接测量进气量。压力从而间接测量进气量。 D型型EFI系统利用系统利用进气歧管绝对压力进气歧管绝对压力和和发动机转速发动机转速来来计算吸入气缸的空气量，又称为计算吸入气缸的空气量，又称为速度速度密度型密度型EFI系统系统。喷油器喷油器进气岐管进气岐管压力传感压力传感器器空气滤清器空气滤清器怠速空气怠速空气阀阀进气岐管进气岐管稳压室稳压室节气门体节气门体 速度速度密度方式密度方式

4、(2) D型型EFI 系统系统 由于空气在进气歧管内流动时会产生压力波动，由于空气在进气歧管内流动时会产生压力波动，D型型燃油喷射系统的测量精度不高，但控制系统的成本较低。燃油喷射系统的测量精度不高，但控制系统的成本较低。三、三、EFI 采用的空气流量计类型采用的空气流量计类型 翼片式空气流量计翼片式空气流量计 体积流量型体积流量型 卡门涡流式空气流量计卡门涡流式空气流量计 体积流量型体积流量型 热线式空气流量计热线式空气流量计 质量流量型质量流量型 热膜式空气流量计热膜式空气流量计 质量流量型质量流量型 量芯式空气流量计量芯式空气流量计 体积流量型体积流量型 空气流量传空气流量传感器安装在空

5、气感器安装在空气滤清器滤清器与与进气软进气软管管之间。之间。空气空气滤清器滤清器进气管前段进气管前段进气管后段进气管后段空气空气流量计流量计节气门体节气门体空气流量传感器的安装位置空气流量传感器的安装位置例：桑塔纳例：桑塔纳20002000轿车发动机汽油喷射系统轿车发动机汽油喷射系统 油箱油箱汽油泵汽油泵燃燃 油油滤清器滤清器压力调节器压力调节器电控单元电控单元ECU冷起动阀冷起动阀节气门节气门开关开关节气门节气门辅助空气阀辅助空气阀油压调节器油压调节器喷油器喷油器燃燃 油油分配器分配器空气温度空气温度传感器传感器氧传感器氧传感器曲轴转角曲轴转角传感器传感器转速传感器转速传感器空气流量空气流量

6、传感器传感器水水 温温传感器传感器例：例：别克轿车电子控制汽油喷射系统别克轿车电子控制汽油喷射系统 歧管压力传感器歧管压力传感器进气温度传感器进气温度传感器节气门位置传感器节气门位置传感器水温传感器水温传感器发动机转速传感器发动机转速传感器曲轴转角传感器曲轴转角传感器第二节第二节 翼片式空气流量传感器和卡尔曼翼片式空气流量传感器和卡尔曼 涡流式空气流量传感器涡流式空气流量传感器 一、翼片式空气流量传感器一、翼片式空气流量传感器（一）翼片式空气流量传感器结构、原理（一）翼片式空气流量传感器结构、原理 翼片式空气流量传感器又称为翼片式空气流量传感器又称为叶片式叶片式、动片式动片式、风门式风门式、量

7、板式量板式空气流量传感器。空气流量传感器。电位电位计计空气旁通通道空气旁通通道进气岐管进气岐管侧侧缓冲室缓冲室复位弹簧复位弹簧进气温度传感器进气温度传感器接线插头接线插头缓冲翼片缓冲翼片测量翼片测量翼片空气滤清器侧空气滤清器侧CO调整螺钉调整螺钉测量翼片测量翼片缓冲翼片缓冲翼片1.1.结构主要组成部件结构主要组成部件(1)(1)检测部件检测部件 由测量叶片和缓冲叶片组成。由测量叶片和缓冲叶片组成。翼片总成固定在电位计转翼片总成固定在电位计转轴上。轴上。测量翼片在主进气道内随空气流量的变化而偏转，缓测量翼片在主进气道内随空气流量的变化而偏转，缓冲翼片与缓冲室起到阻尼作用，当发动机吸入的空气量急剧

8、冲翼片与缓冲室起到阻尼作用，当发动机吸入的空气量急剧变化时，使翼片转动平稳，减小翼片脉动。变化时，使翼片转动平稳，减小翼片脉动。 进气岐管进气岐管侧侧空气滤清器侧空气滤清器侧缓冲室缓冲室 安装在传感器壳体上部。由带安装在传感器壳体上部。由带平衡配重平衡配重的的滑臂滑臂和印制电和印制电路板上的路板上的镀膜电阻镀膜电阻组成，滑臂与翼片固定在同一转轴上并一组成，滑臂与翼片固定在同一转轴上并一起转动。起转动。 电位计内设有片状螺旋形电位计内设有片状螺旋形复位弹簧复位弹簧、调节齿圈调节齿圈。(2)(2)电位计电位计 平衡配重平衡配重燃油泵开关燃油泵开关 复位弹簧复位弹簧调节齿圈调节齿圈电位计电位计印制电

9、路板印制电路板 1）平衡配重）平衡配重 起到平衡作起到平衡作用，使滑臂平稳用，使滑臂平稳偏摆。偏摆。 有刻度标记，有刻度标记，调整复位弹簧的调整复位弹簧的预紧力，从而调预紧力，从而调整传感器的输出整传感器的输出特性。特性。2）调节齿圈）调节齿圈 控制电动燃油泵。发动机运转控制电动燃油泵。发动机运转时时翼片稍微偏转，翼片稍微偏转，其其触点触点闭合，接通泵油。当发动机熄火后翼片关闭，触点顶开，燃闭合，接通泵油。当发动机熄火后翼片关闭，触点顶开，燃油泵停止转动，油泵停止转动，在在汽车发生事故汽车发生事故而而油管破裂油管破裂时时，可以防止燃，可以防止燃油泵继续泵油导致燃油外溢而发生火灾。油泵继续泵油导

10、致燃油外溢而发生火灾。4）接线插座）接线插座1）燃油泵燃油泵开关开关(3)(3)其他部件其他部件2） CO调整螺钉调整螺钉 旁通进气道上设有改变旁通进气量的旁通进气道上设有改变旁通进气量的CO(一氧化碳一氧化碳)调整调整螺钉，用来调节发动机怠速时螺钉，用来调节发动机怠速时CO排放量。排放量。 安装在主进气道的进气口上，电阻两端的引线分别与接安装在主进气道的进气口上，电阻两端的引线分别与接线插座上的线插座上的搭铁搭铁端子端子E2和温度信号输出端子和温度信号输出端子THA连接。连接。3)进气温度传感器进气温度传感器空气空气滤清器侧滤清器侧进气进气岐管岐管侧侧测量翼片测量翼片 空气流过传感器主进气空

11、气流过传感器主进气道时，翼片受到气流压力产道时，翼片受到气流压力产生的推力矩和复位弹簧力矩生的推力矩和复位弹簧力矩的作用，翼片偏转直到的作用，翼片偏转直到弹簧弹簧力矩力矩与与推力力矩推力力矩平衡为止。平衡为止。 翼片受到的推力力矩与翼片受到的推力力矩与空气流量成正比。翼片偏转空气流量成正比。翼片偏转角度角度与进气量成正比。与进气量成正比。 电位计滑臂和翼片均固电位计滑臂和翼片均固定在同一转轴上，电位计滑定在同一转轴上，电位计滑臂与翼片同时偏转。端子臂与翼片同时偏转。端子VcVc与与VsVs之间输出电压之间输出电压UsUs随进气随进气量变化。量变化。利用力矩平衡原理和电位计原理利用力矩平衡原理和

12、电位计原理2.2.传感器工作原理传感器工作原理VBVBE2E2VCVCU US SVSVSU UB B3.3.传感器电路传感器电路燃油泵燃油泵控制触点控制触点可变电阻可变电阻热敏电阻热敏电阻固定电阻固定电阻搭搭铁铁搭搭铁铁油油泵泵电电机机电电源源ECU热敏电阻：热敏电阻： 进气温度传感器进气温度传感器由由NTC热敏电阻套热敏电阻套装在塑料壳体内构装在塑料壳体内构成，安装在主进气成，安装在主进气道的进气口上，电道的进气口上，电阻两端的引线分别阻两端的引线分别与接线插座上的搭与接线插座上的搭铁端子铁端子E2和温度信和温度信号输出端子号输出端子THA连连接。接。（二）翼片式空气流量传感器检测（二）翼

13、片式空气流量传感器检测 翼片式空气流量传感器检测方法有翼片式空气流量传感器检测方法有开路检测开路检测和和在路检测在路检测两种。以后其他章节的传感器检测两种。以后其他章节的传感器检测开路检测开路检测：在传感器与传感器电路不连接的情况下，对传感：在传感器与传感器电路不连接的情况下，对传感 器内部状况进行检测。一般通过检测器内部状况进行检测。一般通过检测有关端子间有关端子间 的电阻值或通断情况进行判断。的电阻值或通断情况进行判断。在路检测在路检测：传感器在工作状态时，通过检测传感器有关端子：传感器在工作状态时，通过检测传感器有关端子 的电压、信号波形和电路导通情况等，对传感器、的电压、信号波形和电路

14、导通情况等，对传感器、 ECU及连接导线进行综合检测。及连接导线进行综合检测。缓冲室缓冲室复位弹簧复位弹簧缓冲翼片缓冲翼片测量翼片测量翼片进气温度进气温度传感器传感器空气流空气流ECU1.1.开路检测开路检测燃油泵燃油泵控制触点控制触点可变电阻可变电阻热敏电阻热敏电阻固定电阻固定电阻搭搭铁铁搭搭铁铁油油泵泵电电机机电电源源ECU1）检测有关端子间的）检测有关端子间的 电阻值或通断。电阻值或通断。2）通过加温检测热敏）通过加温检测热敏 电阻的阻值变化。电阻的阻值变化。 点火开关断开，拔点火开关断开，拔下传感器的配线连接器。下传感器的配线连接器。2.2.在路检测在路检测 点火开关接通，检点火开关接

15、通，检测电源、有关端子的电测电源、有关端子的电压值和线路的导通。压值和线路的导通。名称名称测量测量端子端子测量条件测量条件电阻值电阻值/ /k 备注备注5M-E发动机发动机2TZ-FE发动机发动机燃油泵燃油泵触点触点FCE1翼片完全关闭翼片完全关闭 任何任何温度温度翼片任何开度翼片任何开度00空气空气流量流量传感器传感器VBE220C0.200.40VCE220C0.100.300.200.60VSE2翼片完全关闭翼片完全关闭0.020.100.100.3020C翼片任何开度翼片任何开度0.021.000.100.3020C进气进气温度温度传感器传感器THA E220C10.0020.0010

16、.0020.000C4.007.004.007.0020C2.003.002.003.0040C0.901.300.901.30丰田汽车翼式空气流量传感器各端子之间的电阻值丰田汽车翼式空气流量传感器各端子之间的电阻值 众所周知，空气的众所周知，空气的质量质量与其温度和大气压力有关。温度与其温度和大气压力有关。温度越低或大气压力越高，空气密度越大，空气越低或大气压力越高，空气密度越大，空气质质量就越大；反量就越大；反之，温度越高或大气压力越低，空气之，温度越高或大气压力越低，空气质质量就越小。量就越小。 翼片式流量传感器检测的是进气气流的翼片式流量传感器检测的是进气气流的体积流量体积流量，当进，

17、当进气温度或大气压力发生变化时，相同体积的空气气温度或大气压力发生变化时，相同体积的空气质质量就会发量就会发生变化。生变化。 为了避免环境温度和大气压力变化给流量检测带来为了避免环境温度和大气压力变化给流量检测带来的的误误差，所有检测体积流量的空气流量传感器都采用了差，所有检测体积流量的空气流量传感器都采用了进气温度进气温度传感器传感器和和大气压力传感器大气压力传感器进行修正。进行修正。 翼片式空气流量传感器翼片式空气流量传感器已经持续生产使用多年。它具有已经持续生产使用多年。它具有结构简单、价格便宜、可靠性高等优点，目前许多车型仍采结构简单、价格便宜、可靠性高等优点，目前许多车型仍采用翼片式

18、用翼片式空气流量传感器空气流量传感器。二、卡尔曼涡流式空气流量传感器二、卡尔曼涡流式空气流量传感器 （一）卡尔曼涡流式空气流量传感器结构、原理（一）卡尔曼涡流式空气流量传感器结构、原理发光二极管发光二极管板弹簧板弹簧反光镜反光镜光敏光敏晶体晶体管管导压孔导压孔涡流涡流发生器发生器光电检测涡流式空气流量传感器光电检测涡流式空气流量传感器 涡流发生器原理涡流发生器原理 在测量管中垂直放置一个柱状或三角状物体时，流体通过柱在测量管中垂直放置一个柱状或三角状物体时，流体通过柱状物两侧就交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡列称为状物两侧就交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡列称为卡门涡街。卡门涡街的释放频率与流

19、体的流动速度及柱状物的宽卡门涡街。卡门涡街的释放频率与流体的流动速度及柱状物的宽度有关，可用下式表示：度有关，可用下式表示： F=StV/d 式中：式中：F-卡门涡街的释放频率卡门涡街的释放频率 St-系数（称为斯特罗哈数）系数（称为斯特罗哈数） V-流速流速 d-柱状物的宽度柱状物的宽度 卡门涡街的释放频率卡门涡街的释放频率F和流速和流速V成正比，因此通过测量卡门涡成正比，因此通过测量卡门涡街的释放频率就可算出瞬时流量。斯特罗哈数是涡街流量计的街的释放频率就可算出瞬时流量。斯特罗哈数是涡街流量计的重要系数。在曲线的重要系数。在曲线的St0.17的平直部分，旋涡的释放频率与流的平直部分，旋涡的

20、释放频率与流速成正比，所以检出频率速成正比，所以检出频率F就可求得流速就可求得流速V，由，由V求出体积流量。求出体积流量。流体涡流效应流体涡流效应1.1.结构主要组成部件结构主要组成部件1) 蜂窝状整流网栅蜂窝状整流网栅：使进气在涡流发生器之前形成比较稳定：使进气在涡流发生器之前形成比较稳定 的气流，在传感器气流入口处。的气流，在传感器气流入口处。 2) 涡流发生器涡流发生器：周期性地产生稳定的卡尔曼涡流，在涡流发周期性地产生稳定的卡尔曼涡流，在涡流发 生器上设有一个生器上设有一个稳流槽稳流槽和两个和两个导压孔导压孔。5) 发光二极管发光二极管(LED)：发出光：发出光束束，设置在镜面上部。设

21、置在镜面上部。6)光敏晶体管光敏晶体管：接受反光镜的反射发光：接受反光镜的反射发光束束，变换成电信号。变换成电信号。3) 反光镜反光镜：反射发光二极管的光，用反光能力强的金属箔片：反射发光二极管的光，用反光能力强的金属箔片 制成，并用细薄的制成，并用细薄的 张紧带张紧带张紧在张紧在导压腔导压腔的外表面上。的外表面上。4) 板簧片板簧片：给张紧带施加适当的预紧力，防止张紧带和反光：给张紧带施加适当的预紧力，防止张紧带和反光 镜振幅过大而损坏。设在导压腔内，并紧贴张紧带。镜振幅过大而损坏。设在导压腔内，并紧贴张紧带。7) 集成信号处理电集成信号处理电：路将频率信号变换成方波信号后，再输：路将频率信

22、号变换成方波信号后，再输 入到入到ECU进行运算处理。进行运算处理。2.2.传感器工作原理传感器工作原理 在进气道内放置一个三角形或流线型涡流发生器在进气道内放置一个三角形或流线型涡流发生器 。当空气流经。当空气流经三角形或流线形涡流发生器时，在发生器的后方气流中就会产生一三角形或流线形涡流发生器时，在发生器的后方气流中就会产生一系列不对称但十分规则的空系列不对称但十分规则的空 气旋涡，这些旋涡称为卡尔曼涡流。气旋涡，这些旋涡称为卡尔曼涡流。 根据卡尔曼涡流理论，涡流发生器产生的旋涡将要沿着气流流动方根据卡尔曼涡流理论，涡流发生器产生的旋涡将要沿着气流流动方向向后移动，移动速度与空气流速成正比

23、，即在单位时间内流过涡向向后移动，移动速度与空气流速成正比，即在单位时间内流过涡流发生器后方某一点的旋涡数量与空气流速成正比。所以，通过测流发生器后方某一点的旋涡数量与空气流速成正比。所以，通过测量单位时间内空气旋涡的数量，即旋涡的频率，就可以计算出空气量单位时间内空气旋涡的数量，即旋涡的频率，就可以计算出空气的流速和流量。的流速和流量。 卡尔曼涡流使空气压力变化卡尔曼涡流使空气压力变化，变化的压力经导压孔引向金属，变化的压力经导压孔引向金属膜反光镜使其产生振动，膜反光镜使其产生振动，其振动其振动频率与涡流频率相等。频率与涡流频率相等。反光镜将反光镜将发光二极管的光束反射到光敏晶发光二极管的光

24、束反射到光敏晶体管上，通过光敏晶体管检测涡体管上，通过光敏晶体管检测涡流频率，该频率信号输入到流频率，该频率信号输入到ECU。反光镜反光镜发光二极发光二极管管板弹簧板弹簧涡流发生涡流发生器器导压孔导压孔光敏晶体光敏晶体管管进气流进气流卡尔曼涡流式空气流量传感器优缺点卡尔曼涡流式空气流量传感器优缺点优点：优点：1、结构简单而牢固，无可动部件，可靠性高，长期、结构简单而牢固，无可动部件，可靠性高，长期运行十分可靠。运行十分可靠。2、检测敏感元件不直接接触被测介质。、检测敏感元件不直接接触被测介质。3、压力损失较小，节能意义显著。、压力损失较小，节能意义显著。4、测量范围宽，量程比可达、测量范围宽，

25、量程比可达1：101：30。5、输出是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移。、输出是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移。6、安装简单，维护十分方便。、安装简单，维护十分方便。7、应用范围广，蒸汽、气体、液体的流量均可测量、应用范围广，蒸汽、气体、液体的流量均可测量缺点：缺点：1、制造成本高、制造成本高2、体积型检测，需要气压和温度修正、体积型检测，需要气压和温度修正 信号处理电路将频率信号输入信号处理电路将频率信号输入ECU之后，之后，ECU便可计算便可计算出进气流量的大小。丰田皇冠出进气流量的大小。丰田皇冠30型轿车上实测光电检测涡型轿车上实测光电检测涡流式空气流量传感器的输出信号周期值，见表

26、流式空气流量传感器的输出信号周期值，见表2-4。可见，。可见，发动机转速越高，吸人气缸的进气量越大，产生涡流的频率发动机转速越高，吸人气缸的进气量越大，产生涡流的频率就越高。就越高。超声波检测涡流式空气流量传感器超声波检测涡流式空气流量传感器 涡流发生器涡流发生器涡流稳定板涡流稳定板超声波超声波发生器发生器超声波超声波接收器接收器与涡流数对应的疏密超声波与涡流数对应的疏密超声波整型后的方波整型后的方波卡尔曼涡流卡尔曼涡流超声波发生电路超声波发生电路来自空气来自空气滤清器滤清器流向流向发动机发动机空气旁通通道空气旁通通道ECU 涡流发生器设在主空气道上。设置旁通空气道的目的是为涡流发生器设在主空

27、气道上。设置旁通空气道的目的是为了调节主空气道的流量。可使用同一规格的流量传感器来满足了调节主空气道的流量。可使用同一规格的流量传感器来满足不同排量的发动机的流量检测要求。不同排量的发动机的流量检测要求。超声波接收电路超声波接收电路超声波小知识超声波小知识 介质的一切质点，是以弹性力互相联系的。某质点在介质介质的一切质点，是以弹性力互相联系的。某质点在介质内振动，能激发起周围质点的振动。振动在弹性介质内的传播内振动，能激发起周围质点的振动。振动在弹性介质内的传播过程，称为波。波，有电磁波（电波和光波）和声波（或称机过程，称为波。波，有电磁波（电波和光波）和声波（或称机械波）。械波）。 声波是一

28、种能在气体、液体、固体中传播的弹性波。它可声波是一种能在气体、液体、固体中传播的弹性波。它可分为分次声波、可闻声波、超声波及特超声波。分为分次声波、可闻声波、超声波及特超声波。 科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹是赫兹(Hz)(Hz)。我们人类耳朵能听到的声波频率为。我们人类耳朵能听到的声波频率为20Hz20Hz20000Hz20000Hz。当声波的振动频率小于当声波的振动频率小于20Hz20Hz或大于或大于20KHz20KHz时，我们便听不见了。时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于因此，我们把频率高于20000200

29、00赫兹的声波称为赫兹的声波称为“超声波超声波”。声波。声波的频率愈高，愈于光学的某些特性（如反射。折射定律）相似。的频率愈高，愈于光学的某些特性（如反射。折射定律）相似。它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。频率下限大约等于人的听觉上限而得名。超声波应用超声波应用 影响超声波

30、传播速度的主要因素有温度、应力和材质及其影响超声波传播速度的主要因素有温度、应力和材质及其密度。超声波在被检测材料中传播时密度。超声波在被检测材料中传播时, ,材料的声学特性和内部材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测。声检测。 超声波探伤：超声波探伤：反射法是基于超声在通过不同声阻抗组织界反射法是基于超声在通过不同声阻抗组织界面时会发生较强反射的原理工作的，正如我们所知道，声波在面时会发生较

31、强反射的原理工作的，正如我们所知道，声波在从一种介质传播到另外一种介质的时候在两者之间的界面处会从一种介质传播到另外一种介质的时候在两者之间的界面处会发生反射，而且介质之间的差别越大反射就会越大，所以我们发生反射，而且介质之间的差别越大反射就会越大，所以我们可以对一个物体发射出穿透力强、能够直线传播的超声波，可以对一个物体发射出穿透力强、能够直线传播的超声波， 超声波探伤仪超声波探伤仪 然后对反射回来的超声波进行接收并根据这些然后对反射回来的超声波进行接收并根据这些反射回来的超声波的先后、幅度等情况就可以判断出这个组织反射回来的超声波的先后、幅度等情况就可以判断出这个组织中含有的各种介质的大小

32、、分布情况以及各种介质之间的对比中含有的各种介质的大小、分布情况以及各种介质之间的对比差别程度等信息（其中反射回来的超声波的先后可以反映出反差别程度等信息（其中反射回来的超声波的先后可以反映出反射界面离探测表面的距离，幅度则可以反映出介质的大小、对射界面离探测表面的距离，幅度则可以反映出介质的大小、对比差别程度等特性），超声波探伤仪从而判断出该被测物体是比差别程度等特性），超声波探伤仪从而判断出该被测物体是否有异常。否有异常。 在这个过程中就涉及到很多方面的内容，包括超在这个过程中就涉及到很多方面的内容，包括超声波的产生、接收、信号转换和处理等。声波的产生、接收、信号转换和处理等。 超声波应用

33、超声波应用 超声波能量应用：超声波能量应用：理论研究表明，在振幅相同的条件下，一理论研究表明，在振幅相同的条件下，一个物体振动的能量与振动频率成正比，超声波在介质中传播时，个物体振动的能量与振动频率成正比，超声波在介质中传播时，介质质点振动的频率很高，因而能量很大介质质点振动的频率很高，因而能量很大. .在中国北方干燥的冬在中国北方干燥的冬季，如果把超声波通入水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成季，如果把超声波通入水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气许多小雾滴，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气湿度，这就是超声波加湿器的原理。如

34、咽喉炎、气管炎等疾病，湿度，这就是超声波加湿器的原理。如咽喉炎、气管炎等疾病，很难利用血流使药物到达患病的部位，利用加湿器的原理，把药很难利用血流使药物到达患病的部位，利用加湿器的原理，把药液雾化，让病人吸入，能够提高疗效。利用超声波巨大的能量还液雾化，让病人吸入，能够提高疗效。利用超声波巨大的能量还可以使人体内的结石做剧烈的受迫振动而破碎，从而减缓病痛，可以使人体内的结石做剧烈的受迫振动而破碎，从而减缓病痛，达到治愈的目的。超声波在医学方面应用非常广泛，像现在的彩达到治愈的目的。超声波在医学方面应用非常广泛，像现在的彩超、超、B B超、碎石（例如胆结石、肾结石、祛眼袋之类的）超、碎石（例如胆

35、结石、肾结石、祛眼袋之类的）, ,还能破还能破坏细菌结构，对物品进行杀菌消毒。坏细菌结构，对物品进行杀菌消毒。超声波应用超声波应用 超声波测距原理超声波测距原理：超声波发射器向某一方：超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s340m/s，根据计时器记录的时间根据计时器记录的时间t t，就可以计算出发射，

36、就可以计算出发射点距障碍物的距离点距障碍物的距离(s)(s)，即：，即：s=340t/2 s=340t/2 。这就。这就是所谓的时间差测距法。是所谓的时间差测距法。1.1.结构主要组成部件结构主要组成部件 主要由涡流发生器、超声波发生器、超声波接收器、集主要由涡流发生器、超声波发生器、超声波接收器、集成控制电路、进气温度传感器和大气压力传感器等组成。在成控制电路、进气温度传感器和大气压力传感器等组成。在主空气道的内壁上，粘贴有吸声材料，防止超声波出现不规主空气道的内壁上，粘贴有吸声材料，防止超声波出现不规则反射现象而影响正常检测。则反射现象而影响正常检测。1）超声波发生器）超声波发生器：用于产

37、生和发射超声波信号：用于产生和发射超声波信号2）超声波接收器）超声波接收器：用于接收超声波信号。：用于接收超声波信号。 当当40kHz频率超声波穿过进气气流到达超声波接收器频率超声波穿过进气气流到达超声波接收器时，由于受到气流移动速度及压力变化的影响，因此从超时，由于受到气流移动速度及压力变化的影响，因此从超声波接收器接收到的超声波信号的相位声波接收器接收到的超声波信号的相位(时间间隔时间间隔)及相位及相位差差(时间间隔之差时间间隔之差)就会发生变化，控制电路根据相位或相就会发生变化，控制电路根据相位或相位差的变化情况就可计量出涡流频率。涡流频率信号输入位差的变化情况就可计量出涡流频率。涡流频

38、率信号输入ECU后，后，ECU就可计算出进气量。就可计算出进气量。 2.2.传感器工作原理传感器工作原理（二）涡流式空气流量传感器检测（二）涡流式空气流量传感器检测1.1.开路检测开路检测 点火开关断开，拔下传感器的配线连接器。通过加点火开关断开，拔下传感器的配线连接器。通过加温检测热敏电阻温度传感器的阻值变化。温检测热敏电阻温度传感器的阻值变化。2.2.在路检测在路检测 点火开关接通，检测电源、有关端子的点火开关接通，检测电源、有关端子的电压值电压值、信信号波形号波形和线路的导通。和线路的导通。 由于两类由于两类涡流式空气流量传感器检测的均是进气的体积涡流式空气流量传感器检测的均是进气的体积

39、流量，流量，两类两类传感器均有传感器均有进气温度传感器进气温度传感器和和大气压力传感器大气压力传感器修修正流量检测带来误差。正流量检测带来误差。 涡流式空气流量传感器的输出信号是与旋涡频率对应涡流式空气流量传感器的输出信号是与旋涡频率对应的脉冲数字信号，其响应速度是几种空气流量传感器中最的脉冲数字信号，其响应速度是几种空气流量传感器中最快的一种，几乎能同步反映空气流速的变化，因此特别适快的一种，几乎能同步反映空气流速的变化，因此特别适用于数字式计算机处理。用于数字式计算机处理。涡流式空气流量传感器的优点涡流式空气流量传感器的优点 涡流式空气流量传感器还具有测量精度高、进气阻力涡流式空气流量传感

40、器还具有测量精度高、进气阻力小、无磨损等优点，长期使用时，性能不会发生变化。其小、无磨损等优点，长期使用时，性能不会发生变化。其缺点是制造成本较高，因此目前只有在少数中高档轿车中缺点是制造成本较高，因此目前只有在少数中高档轿车中采用，因为是检测体积流量，所以需要对空气温度和大气采用，因为是检测体积流量，所以需要对空气温度和大气压进行修正。压进行修正。 如丰田凌志如丰田凌志LS400型轿车、皇冠型轿车、皇冠30型轿车、三菱吉型轿车、三菱吉普车、长风猎豹吉普车和现代轿车采用。普车、长风猎豹吉普车和现代轿车采用。 第三节第三节 热线式和热膜式空气流量传感器热线式和热膜式空气流量传感器 一、一、热线式

41、和热膜式热线式和热膜式空气流量传感器结构、原理空气流量传感器结构、原理( (一一) )热线式空气流量传感器热线式空气流量传感器 热线式空气流量传感器，按其铂金热线安装位置的不同热线式空气流量传感器，按其铂金热线安装位置的不同分为分为主流测量方式主流测量方式和和旁通测量方式旁通测量方式两种。两种。防护网防护网空气空气流流白金热线白金热线取样管取样管温度温度补偿电阻补偿电阻控制电路板控制电路板连接器连接器主流测量方式的主流测量方式的热线式空气流量传感器热线式空气流量传感器1.1.结构主要组成部件结构主要组成部件 如图所示为如图所示为主流测主流测量方式量方式传感器的结构组传感器的结构组成。成。 取样

42、管安装在主进取样管安装在主进气道中央，取样管安装气道中央，取样管安装有一根直径为有一根直径为70 m的的铂金丝，两端有金属防铂金丝，两端有金属防护网固定在壳体上。护网固定在壳体上。 控制线路板上有六控制线路板上有六端子插座与端子插座与ECU连接，连接，用于输入信号。用于输入信号。旁通测量方式的旁通测量方式的热线式空气流量传感器热线式空气流量传感器旁通测量方式热旁通测量方式热线式空气流量传感器线式空气流量传感器与主流测量方式热线与主流测量方式热线式空气流量传感器的式空气流量传感器的主要区别是，它把铂主要区别是，它把铂金热线和补偿电阻金热线和补偿电阻(冷冷线线)安装在旁通空气道安装在旁通空气道上。

43、上。 热线和温度补偿热线和温度补偿电阻用铂线缠绕在陶电阻用铂线缠绕在陶瓷螺旋管上。瓷螺旋管上。控制电路板控制电路板热线热线冷线冷线陶瓷螺旋管陶瓷螺旋管热线和冷线热线和冷线旁通空气道旁通空气道主空气道主空气道流向流向节气门节气门2.2.传感器工作原理传感器工作原理则要增加流过则要增加流过电阻电阻RH的电流的电流，恢复恢复RH的的温度和电阻值，温度和电阻值，加热加热电流通过密电阻电流通过密电阻RA两端的两端的电压电压UO相应增加。该电压的大小与相应增加。该电压的大小与流过流过电阻电阻RH空气空气质量质量流量流量成正成正比。比。UO 输输送送 ECU 确定确定空气空气质质量量流量，流量， 温度补偿电

44、阻温度补偿电阻RK用来消除用来消除进气温度的变化对空气流量测进气温度的变化对空气流量测量结果的影响。量结果的影响。控制电路控制电路将将RH与与RK之间的之间的温温差保持不变，该差保持不变，该温温差差一般一般为为100。RHARKRBRAUO热线式空气流量传感器工作原理图热线式空气流量传感器工作原理图 控制电路板上的精密电阻控制电路板上的精密电阻RA和和RB与热线电阻与热线电阻RH和温度补和温度补偿电阻偿电阻RK组成惠登电桥。组成惠登电桥。当空气流过当空气流过铂铂热线热线电阻电阻RH时，时，RH的的温度降低，温度降低，其其电阻减小，电桥失去平衡。电阻减小，电桥失去平衡。若要若要电桥恢复平衡电桥恢

45、复平衡，热膜式与热线式空气流量传感器的工作原理基本相同，热膜式与热线式空气流量传感器的工作原理基本相同，只是将热丝改为热膜。热膜采用平面形铂金属膜电阻，故称只是将热丝改为热膜。热膜采用平面形铂金属膜电阻，故称为热膜电阻。其制作方法是：在氧化铝陶瓷基片上采用蒸发为热膜电阻。其制作方法是：在氧化铝陶瓷基片上采用蒸发工艺沉积铂金属薄膜，通过光刻制作成梳状电阻，在其表面工艺沉积铂金属薄膜，通过光刻制作成梳状电阻，在其表面覆盖一层绝缘保护膜，再引出电极引线即制成。覆盖一层绝缘保护膜，再引出电极引线即制成。( (二二) )热膜式空气流量传感器热膜式空气流量传感器空空气气流流控制电路板控制电路板热膜热膜金属

46、网金属网温度传感器温度传感器1.1.结构主要组成部件结构主要组成部件在传感器内部的进气通道上设有一个在传感器内部的进气通道上设有一个矩形护套矩形护套( (相当于取相当于取样管样管) )，热膜电阻热膜电阻设在护套中。护套的空气人口一侧设有空气设在护套中。护套的空气人口一侧设有空气过滤层防止污物沉积到热膜电阻上影响测量精度。过滤层防止污物沉积到热膜电阻上影响测量精度。在热膜电阻附近的在热膜电阻附近的气流上游设有铂金属膜气流上游设有铂金属膜式温度补偿电阻，防止式温度补偿电阻，防止进气温度变化使测量精进气温度变化使测量精度受到影响。度受到影响。 补偿电阻和热膜电补偿电阻和热膜电阻与传感器内部控制电阻与

47、传感器内部控制电路连接，线束连接器插路连接，线束连接器插座连接，线束插座设在座连接，线束插座设在传感器壳体中部。传感器壳体中部。二、二、热线式与热膜式热线式与热膜式空气流量传感器检测空气流量传感器检测1.1.开路检测开路检测 点火开关断开，拔下传感器的配线连接器。通过加点火开关断开，拔下传感器的配线连接器。通过加温检测热敏电阻温度传感器的阻值变化。温检测热敏电阻温度传感器的阻值变化。2.2.在路检测在路检测 点火开关接通，检测电源、有关端子的点火开关接通，检测电源、有关端子的电压值电压值和线和线路的导通。路的导通。与热丝式流量传感器相比，热膜电阻的阻值较大，所以与热丝式流量传感器相比，热膜电阻的阻值较大，所以消耗电流较小，使用寿命较长。热膜电阻不直接承受空气流消耗电流较小，使用寿命较长。热膜电阻不直接承受空气流所产生的压力，提高了传感器的可靠性。所产生的压力，提高了传感器的可靠性。 由于其发热元件由于其发热元件表面有一层绝缘保护薄膜，因此响应特性稍差。表面有一层绝缘保护薄膜，因此响应特性稍差。主流测量主流测量热线式空气流量传感器连接电路热线式空气流量传感器连接电路空空气气流流量量传传感感器器储电池电源储电