张力传感器工作原理

2024-04-13

张力传感器工作原理（通用10篇）

篇1：张力传感器工作原理

传感器工作原理

压电传感器：基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量，如压力、加速度等(见压电式压力传感器、加速度计)。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。配套仪表和低噪声、小电容、高绝缘电阻电缆的出现，使压电传感器的使用更为方便。它广泛应用于工程力学、生物医学、电声学等技术领域。

应变传感器：应变传感器是国内外应用较广泛的一种,它是以电阻应变计为转换元件,将非电量如:力、压力、位移、加速度、扭矩等参数转换为电量。

光电传感器：将光信号转换成电信号的传感器

热电传感器：将热信号转换成电信号的传感器

电容式传感器原理

电容式压力传感器简介

科学技术的不断发展极大地丰富了压力测量产品的种类，现在，压力传感器的敏感原理不仅有电容式、压阻式、金属应变式、霍尔式、振筒式等等但仍以电容式、压阻式和金属应变式传感器最为多见。

金属应变式压力传感器是一种历史较长的压力传感器，但由于它存在迟滞、蠕变及温度性能差等缺点，其应用场合受到了很大的限制。

压阻式传感器是利用半导体压阻效应制造的一种新型的传感器，它具有制造方便，成本低廉等特点，但由于半导体材料对温度极为敏感，所以其性能受温度影响较大，产品的一致性较差。

电容式传感器是应用最广泛的一种压力传感器，其原理十分简单。一个无限大平行平板电容器的电容值可表示为：

C= ε s/d（ε 为平行平板间介质的介电常数，d 为极板的间距，s 为极板的覆盖面积）

改变其中某个参数，即可改变电容量。由于结构简单，几乎所有电容式压力传感器均采用改变间隙的方法来获得可变电容。电容式传感器的初始电容值较小，一般为几十皮法，它极易受到导线电容和电路的分布电容的影响，因而必须采用先进的电子线路才能检测出电容的微小变化。可以说，一个好的电容式传感器应该是可变电容设计和信号处理电路的完美结合机械磅秤是利用杠杆位移原理秤量被测物体的质量，它是一种模拟测量，所以显示值误差很大。电子衡器是利用传感器测量原理，它是把外部的压力通过传感器的弹性梁变形使之贴在上面的应变片发生阻值变化，在激励电压的作用下，输出与被测物成正比的模拟的电信号，给AD电路。

电子衡器的AD电路，它把传感器送来的模拟信号进行调制、放大、滤波、取样、积分，输出稳定高效的数字信号，送给中央微处理器（CPU），由CPU控制内部的工作程序通过显示电路，显示出被测物重量值。

秤量的标定，是由国家标准量值（法定砝码）的质量，输出的数字码（BCD码）与CPU内部程序存储器所编制的程序校准码一致时，便可完成秤量标定。模拟衡器是靠标准砝码直接标定，技术含量低，容易作假（取决于标准砝码的质量）。电子衡器的秤量标定需要标准砝码，但还需要标定密码。标定密码由衡器生产厂家掌握，它是严格保密的。

电子衡器的非法标定是利用标准砝码的质量值与校准程序的校准码值的允许范围来进行的，因为校准数码值是有一定范围空间的（例如最大秤量150kg的电子秤，它的50kg内码值是在12000～18000范围内都可以标定为50kg显示值。如果标定砝码实际质量是49kg标定出的显示值是50kg，那么该电子秤显示150kg时它的实际重量是147kg。这种秤在市场贸易中就会造成什么后果，不言而喻。这就是法制计量在国民经济中的重要性。

第一部分电子秤的原理方框图:

程式 K/B(按键)↑ Fx → 传感器 → OP放大 → A/D转换 → CPU → 显示驱动 → 显示屏 ↓ 记忆体工作流程说明：当物体放在秤盘上时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使用激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号。该信号经放大电路放大输出到模数转换器。转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。CPU根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器。直至显示这种结果。

第二部分秤的分类： 1.按原理分：电子秤机械秤机电结合秤 2.按功能分：计数秤计价秤计重秤 3.按用途分：工业秤商业秤特种秤

第三部分秤的种类： 1.桌面秤指全称量在30Kg以下的电子秤 2.台秤指全称量在30-300Kg以内的电子秤 3.地磅指全称量在300Kg以上的电子秤 4.精密天平

第四部分按精确度分类： I级：特种天平精密度≥1/10万 II级：高精度天平1/1万≤精密度＜1/10万 III级：中精度天平1/1000≤精密度＜1/1万 IV级：普通秤 1/100≤精密度＜1/1000

第五部分专业术语： 1.最大称量：一台电子秤不计皮重，所能称量的最大的载荷;2.最小称量：一台电子秤在低于该值时会出现的一个相对误差;3.安全载荷： 120%正常称量范围;4.额定载荷：正常称量范围;5.允许误差：等级检定时允许的最大偏差;6.感量：一台电子秤所能显示的最小刻度;通常用“d”来表示;7.解析量：一台具有计数功能的电子秤，所能分辩的最小刻度;8.解析度：一台具有计数功能的电子秤，内部具有分辩能力的一个参数;9.预热时间：一台秤达到各项指标所用的时间;10.精度：感量与全称量的比值;11.电子秤使用环境温度为：-10摄氏度到 40摄氏度 12.台秤的台面规格： 25cm X 30cm 30cm X 40cm 40cm X 50cm 42cm X 52cm 45cm X 60cm

第六部分电子秤的特点： 1.实现远距离操作;2.实现自动化控制;3.数字显示直观、减小人为误差;4.准确度高、分辩率强;5.称量范围广;6.特有功能：扣重、预扣重、归零、累计、警示等;7.维护简单;8.体积小;9.安装、校正简单;10.特种行业，可接打印机或电脑驱动;11.智能化电子秤，反应快，效率高;

第七部分电子秤检查过程： 1.首先整体检查：有无磨损和损坏;2.能否开机：开机后是否从0到9依次显示、数字是否模糊、能否归零;3.有无背光;4.用砝码测试能否称重;5.充电器是否完好，能否使用;6.配件是否齐全;

第八部分传感器类型： 1.电阻式：价格适中、精度高、使用广泛;2.电容式：体积小、精度低;3.磁浮式：特高精度、造价高;4.油压式：现市场上已淘汰;显示器种类： 1.LCD（液晶显示）：免插电、省电、附带背光;2.LED：免插电、耗电、很亮;3.灯管：插电、耗电、很高;K/B（按键）类型： 1.薄膜按键：触点式;2.机械按键：由许多单独按键组合在一起;传感器的特性： 1.额定载荷;2.输出灵敏度;3.非线性;4.滞后;5.重复性;6.蠕变;7.零点输出影响;8.额定输出温度影响;9.零点输入;10.输入阻抗;11.输出阻抗;12.绝缘阻抗;13.容许激励电压;(5-18V)

第九部分传感器损坏后现象： 1.称量不准;2.显示不归零;3.显示的数字乱跳判断传感器的+E、-E、+S、-S 1.先用电阻档测4条线两两这间的电阻值，共有6组。如为400-450欧则为+E、-E;如果为350欧，则为+S、-S;为290欧，则为R桥臂;2.在+E、-E端接上+_5V电压，传感器正确施加一个压力，如输出+_S增大，则红表笔为+S，反之-S;

第十部分高精度计数秤特点： 1.Kg/Ib单位转换功能;2.零点显示范围、调整功能(GLH系列没有)3.取样速度调节功能;4.有10组单重记忆功能;5.可同时进行重量、数量、累计功能(GLH只有数量累计)6.可设定重量、数量上限警示功能;7.自动零点追踪、温度线性校正;8.扣重及预扣重功能;9.待机功能;10.有零点显示范围和零点跟踪范围;11.有电池电压管制限制功能;

压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。

用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。

传感器的灵敏度

灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。

它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。

灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。

当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。

提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。

传感器常用术语

1.传感器

能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常有敏感元件和转换元件组成。

① 敏感元件是指传感器中能直接（或响应）被测量的部分。

② 转换元件指传感器中能较敏感元件感受（或响应）的北侧量转换成是与传输和（或）测量的电信号部分。

③ 当输出为规定的标准信号时，则称为变送器。

2.测量范围

在允许误差限内被测量值的范围。

3.量程

测量范围上限值和下限值的代数差。

4.精确度

被测量的测量结果与真值间的一致程度。

5.从复性

在所有下述条件下，对同一被测的量进行多次连续测量所得结果之间的符合程度：相同测量方法：

相同观测者：

相同测量仪器：

相同地点：

相同使用条件：

在短时期内的重复。

6.分辨力

传感器在规定测量范围圆可能检测出的被测量的最小变化量。

7.阈值

能使传感器输出端产生可测变化量的被测量的最小变化量。

8.零位

使输出的绝对值为最小的状态，例如平衡状态。

9.激励

为使传感器正常工作而施加的外部能量（电压或电流）。

10.最大激励

在市内条件下，能够施加到传感器上的激励电压或电流的最大值。

11.输入阻抗

在输出端短路时，传感器输入的端测得的阻抗。

12.输出

有传感器产生的与外加被测量成函数关系的电量。13.输出阻抗在输入端短路时，传感器输出端测得的阻抗。14.零点输出在市内条件下，所加被测量为零时传感器的输出。15.滞后在规定的范围内，当被测量值增加和减少时，输出中出现的最大差值。16.迟后输出信号变化相对于输入信号变化的时间延迟。17.漂移在一定的时间间隔内，传感器输出终于被测量无关的不需要的变化量。18.零点漂移在规定的时间间隔及室内条件下零点输出时的变化。19.灵敏度传感器输出量的增量与相应的输入量增量之比。20.灵敏度漂移由于灵敏度的变化而引起的校准曲线斜率的变化。21.热灵敏度漂移由于灵敏度的变化而引起的灵敏度漂移。22.热零点漂移由于周围温度变化而引起的零点漂移。23.线性度校准曲线与某一规定直线一致的程度。24.非线性度校准曲线与某一规定直线偏离的程度。25.长期稳定性传感器在规定的时间内仍能保持不超过允许误差的能力。26.固有凭率在无阻力时，传感器的自由（不加外力）振荡凭率。27.响应输出时被测量变化的特性。28.补偿温度范围使传感器保持量程和规定极限内的零平衡所补偿的温度范围。29.蠕变当被测量机器多有环境条件保持恒定时，在规定时间内输出量的变化。30.绝缘电阻

如无其他规定，指在室温条件下施加规定的直流电压时，从传感器规定绝缘部分之间测得的电阻值。

篇2：张力传感器工作原理

空调温度传感器为负温度系数热敏电阻，简称NTC，其阻值随温度升高而降低，随温度降低而增大。25℃时的阻值为标称值。NTC常见的故障为阻值变大、开路、受潮霉变阻值变化、短路、插头及座接触不好或漏电等，引起空调CPU检测端子电压异常引起空调故障。空调常用的NTC有室内环温NTC、室内盘管NTC、室外盘管NTC等三个，较高档的空调还应用外环温NTC、压缩机吸气、排气NTC等。NTC在电路中主要有如图一所示两种用法，温度变化使NTC阻值变化，CPU端子的电压也随之变化，CPU根据电压的变化来决定空调的工作状态。本文附表为几种空调的NTC参数。室内环温NTC作用：室内环温NTC根据设定的工作状态，检测室内环境的温度自动开停机或变频。定频空调使室内温度温差变化范围为设定值+1℃，即若制冷设定24℃时，当温度降到23℃压缩机停机，当温度回升到25℃压缩机工作；若制热设定24℃时，当温度升到25℃压缩机停机，当温度回落到23℃压缩机工作。值得说明的是温度的设定范围一般为15℃—30℃之间，因此低于15℃的环温下制冷不工作，高于30℃的环温下制热不工作。变频空调根据设定的工作温度和室内温度的差值进行变频调速，差值越大压缩机工作频率越高，因此，压缩机启动以后转速很快提升。室内盘管NTC室内盘管制冷过冷（低于+3℃）保护检测、制冷缺氟检测；制热防冷风吹出、过热保护检测。空调制冷30分钟自动检查室内盘管的温度，若降温达不到20℃则自动诊断为缺氟而保护。若因某些原因室内盘管温度降到+3℃以下为防结霜也停机（过冷）制热时室内盘管温度底于32℃内风机不吹风（防冷风），高于52℃外风机停转，高于58℃压缩机停转（过热）；有的空调制热自动控制内风机风速；有的空调自动切换电辅热变频空调转速控制等。室外盘管NTC制热化霜温度检测，制冷冷凝温度检测。制热化霜是热泵机一个重要的功能，第一次化霜为CPU定时（一般在50分钟），以后化霜则由室外盘管NTC控制（一般为—11℃要化霜，+9℃则制热）。制冷冷凝温度达68℃停压缩机，代替高压压力开关的作用；变频制冷则降频阻止盘管继续升温。外环温NTC控制室外风机的转速、冬季预热压缩机等。排气NTC使变频压缩机降频，避免外机过热，缺氟检测等。吸气NTC控制制冷剂流量，有步进电机控制节流阀实现。故障分析室内外盘管NTC损坏率最高，故障现象也各种各样。室内外盘管NTC由于位处温度不断变化及结露或高温的环境，所以其损坏率较高。主要表现在电源正常而整机不工作、工作短时间停机、制热时外机正常内风机不运转、外风机不工作或异常停转，压缩机不启动，变频效果差，变频不工作，制热不化霜等。化霜故障可代换室外盘管NTC或室外化霜板。在电源正常而空调不工作时也要查室内环温NTC；空调工作不停机或达不到设定温度停机，也要先查室内环温NTC；变频空调工作不正常也会和它有关。因室内环温NTC若出现故障会使得CPU错误地判断室内环温而引起误动作。室内环温NTC损坏率不是很高。

篇3：张力传感器工作原理

常见的氧传感器故障问题主要表现为以下几种:其一, 氧传感器中毒故障。氧传感器中毒属于较为常见故障之一, 难以有效防治, 尤其是应用含铅汽油汽车, 在运行一段时间后往往会出现氧传感器中毒问题, 如表现额外轻微铅中毒, 则可以更换一箱不含铅汽油即可恢复氧传感器性能, 然而多数情况下, 受排气温度影响, 铅多会侵入到氧传感器内部, 对氧离子扩散带来了严重阻塞, 导致氧传感器工作性能丧失;其二, 积碳问题。受汽车发动机性能影响, 因燃烧不充分导致在氧传感器表面形成积碳, 或尘埃或油污等沉积物进入到氧传感器内部, 造成空气流通阻碍, 从而降低了氧传感器检测准确度, 检测信号失真, 导致ECU无法依据其信号有效进行空燃比修正。油耗上升与排放浓度增加属于积碳问题产生的显著特征, 可通过清理沉积物恢复氧传感器运行性能;其三, 氧传感器陶瓷破碎。氧传感器装置中陶瓷容易在外物敲击或强烈气流影响下破碎, 从而导致氧传感器功能失效。此外, 氧传感器在运行过程中也可能会出现内部线路断路或松脱问题。

二、汽车氧传感器检修技术分析

(一) 分工况检测。汽车氧传感器所输出的信号电压参数应满足一定的条件, 具体为:第一, 在没有启动点火开关时, 氧传感器信号电压基本上保持为0V左右;第二, 当汽车发动机处于冷机怠速运转工况时, 氧传感器信号电压值基本为0V;第三, 当汽车发动机完成预热进入到怠速运转工况时, 氧传感器信号电压参数在0--1.0V范围内;第四, 当发动机完成预热并进入到加速运转工况时, 氧传感器输出信号电压参数应在0.5--1.0V范围内;此外, 当发动机预热后进入到减速运转工况时, 氧传感器输出信号电压参数应在0--0.4V范围内[1]。

(二) 模拟检测。通过发动机真空软管进行发动机混合气变稀状况模拟, 对氧传感器输出信号电压进行测定, 如其电压参数下降至0.1--0.3V, 采取措施将空气滤清器进气口堵塞, 并进行混合气变浓模拟, 此时进行氧传感器输出信号电压测定, 如其电压参数上升至0.8--1.0V, 则表明氧传感器运行工况良好。

(三) 灵敏度检测。汽车发动机以2500r/min规格运转3 分钟后, 氧传感器在工作温度环境下开始运行, 此时保持发动机转速并对氧传感器信号电压参数进行测定, 如信号电压10s内在0.1--1.0V范围内波动频次超出8, 则表明氧传感器自身灵敏度良好, 反之则需要进行氧传感器检修或更换。

三、基于汽车氧传感器故障实例的检修分析

某辆LEXUSLS400 型号丰田汽车已运行超出10 万公里, 车主在操作车辆过程中发现踏油门不如以前操作顺畅, 收油操作时存在着是小幅度振动, 发动机故障灯存在不亮现象, 发动机油耗增加, 经交管部门检测后发现车辆CO与HC废气严重超标排放。

针对以上问题, 以通过汽车自诊功能获取故障代码, 故障代码解读后发现汽车发动机存在混合气体过浓或过稀问题, 基于此可以判断故障问题主要存在于汽车进气系统、燃油供给系统与点火系统中。通过逐一检测于故障码读取判断以上系统是否存在故障问题。考虑到氧传感器自身容易受其他系统影响, 在检测其他元件的基础上最后进行氧传感器检查。检测结果显示其他元件不存在问题, 故障问题存在于氧传感器中。进行氧传感器检修, 首先应依据电路图将ECU与氧传感器连接断开, 对氧传感器加热元件电阻性能进行检测, 如不存在问题, 则需要进行氧传感器工况检查, 将氧传感器与发动机ECU连接并启动发动机, 确保氧传感器满足工作温度, 通过保持发动机运转, 对氧传感器灵敏度进行检测与分工况检测, 最后发现氧传感器无法正常工作, 难以将测定信号准确回馈至汽车发动机ECU, 基于此, 通过更换氧传感器与火花塞调试后发现一切正常。

四、结语

为有效控制汽车污染物排放量, 在汽车发动机末端配置氧传感器, 通过氧传感器进行汽车排气质量检测, 并将检测结果转变为信号传输至发动机控制单元, 控制单元依据信号调整喷油量, 以获取更佳空燃混合比。在认知汽车氧传感器构造及工作原理基础上, 对氧传感器故障类型及检测技术进行分析。实践证明, 确保氧传感器运行质量, 是保障汽车运行性能的重要基础。

参考文献

篇4：氧传感器的工作原理与检修

【关键词】氧传感器；工作原理；检修

一.发动机氧传感器的类型

汽车发动机燃油喷射系统采用的氧传感器分为二氧化锆（zrO2）式和二氧化钛（TiO2）式两种类型。而常见的氧传感器又有单引线、双引线和三根引线之分，单引线的为氧化锆式氧传感器；双引线的为氧化钛式氧传感器；三根引线的为加热型氧化锆式氧传感器，原则上三种引线方式的氧传感器是不能替代使用的。其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。

二.发动机氧传感器的构造

二氧化锆型氧传感器由二氧化锆管、起电极作用的衬套以及防止二氧化锆管损坏和导入汽车的带孔护罩等构成如图1所示。

三.氧传感器的工作原理

氧传感器的工作原理与干电池相似，传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用，其基本工作原理是：在一定条件下（高温和铂催化），利用氧化锆骨外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。大气中氧的含量为21%，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多。在排气高温作用下氧气发生分离，由于锆管内侧氧离子浓度高，外侧氧在两个表面电极有氧浓度差，氧离子就从浓度高的一侧向低的一侧流动，从而产生电动势，所以二氧化锆传感器实际为一种容量较小的化学电池，也称氧浓度差电池。当混合气稀，空燃比大时，排气中的氧含量高，传感器元件内、外侧氧浓度差小，氧化锆元件内、外侧两电极之间产生的电压很低，当混合气浓时，排气中几乎没有氧传感器内、外侧氧浓度差很大。内、外侧电极之间产生的电压高（约1V）。在理论空燃比附近，氧传感器输出电压信号值有一突变。二氧化锆管内外涂有铂起催化作用，能使排气中氧气与一氧化碳、碳化氢等发生反应，减少排气中氧含量，使外侧铂表面的氧几乎不存在，提高了传感器的灵敏度。氧传感器的输出特性与排气温度有关，二氧化锆式氧传感器的工作温度在300℃以上。当排气温度低于一定值约时，氧传感器的输出特性不稳定，因此氧传感器一般都安装在排气温度较高的位置。为此，有些车上海装有排气温度传感器，当排气温度传感器的信号达到一定值后，控制单元才根据氧传感器的信号进行空燃比反馈修正。其特点是抗铅；较少依赖于排气温度；起动后迅速进入闭环控制。

四.氧传感器的常见故障

（一）氧传感器中毒

氧传感器中毒是经常出现的且较难防治的一种故障，尤其是经常使用含铅汽油的汽车，即使是新的氧传感器，也只能工作几千公里。如果只是轻微的铅中毒，接着使用一箱不含铅的汽油，就能消除氧传感器表面的铅，使其恢复正常工作。但往往由于过高的排气温度，而使铅侵入其内部，阻碍了氧离子的扩散，使氧传感器失效，这时就只能更换了。

（二）积碳

由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了油污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，ECU不能及时地修正空燃比。产生积碳，主要表现为油耗上升，排放浓度明显增加。此时，若将沉积物清除，就会恢复正常工作。

（三）氧传感器陶瓷碎裂

氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，处理时要特别小心，发现问题及时更换。

（四）加热器电阻丝烧断

对于加热型氧传感器，如果加热器电阻丝烧蚀，就很难使传感器达到正常的工作温度而失去作用。

（五）氧传感器内部线路断脱

内部线路有虚焊松脱或者断路。找一个新的氧传感器进行检测，如果故障消失则是氧传感器的毛病，反之，则是线路的问题，需更换线路。

五.氧传感器的检修

（一）分工况检测

氧传感器输出的信号电压（指ECU 导线侧连接器端子对地的电压）应当符合下面的要求——a.点火开关位于ON 位置时，信号电压大约为0V；b.发动机冷机怠速运转时，信号电压大约为0V；c.发动机预热后怠速运转时，信号电压大约为0 V～1.0V；d.发动机预热后加速运转时，信号电压大约为0.5 V～1.0V；e.发动机预热后减速运转时，信号电压大约为0 V～0.4V。

（二）灵敏度检测

起动发动机，让发动机以2500 r/min 的转速运转3min，使氧传感器达到工作温度。发动机继续以2500r/min 的转速运转，同时测量氧传感器的信号电压，如果信号电压在0.1 V～1.0V 之间波动的次数为10 s 内大于8 次，说明氧传感器的灵敏度正常。否则，应当更换氧传感器。

（三）模拟检测

拔下一根发动机的真空软管，模拟混合气变稀，若氧传感器的信号电压下降到0.1 V～0.3V；堵住空气滤清器的进气口，模拟混合气变浓，若氧传感器的信号电压上升到0.8 V～1.0V，说明氧传感器工作正常。如果氧传感器的信号电压不发生上述变化，说明氧传感器有故障，应该予以更换。

六.氧传感器故障的案例

（一）案例

（1）故障现象

一辆丰田LEXUS LS400轿车，已经跑了10万多公里，车主反映车子加速没有以前顺畅，松油门时怠速有轻微的振动，发动机故障灯时亮时不亮，油耗也明显增加。

（2）故障的诊断

读取故障码，故障代码显示为混合气过浓或过稀，从而得到大概的故障部位在进气系统、燃油供给系统、点火系统。可能的主要故障部件为空气流量计、水温传感器、节气门位置传感器、油压调节器、点线圈、高压线、火花塞及氧传感器。本着先易后难的原则逐一进行检测，推断故障所在因为空气流量计、水温传感器、节气门位置传感器都有一个确定的故障码，如有问题，都会被控制单元记录下来，会有故障码读出，根据故障自诊断情况，这些部件都没有故障代码，基本可以确定上诉部件没有故障。而氧传感器是受其它因素影响较多的元件，应该先检测其它的元件，最后检查氧传感器。检发现其余元件没有损坏，问题则出在氧传感器上。

（3）故障的检修

根据电路图，断开发动机ECU与氧传感器的联接，对氧传感器进行检测，测量左右两边的主氧传感器加热元件的电阻，都在5.1～6.3Ω之间，没有问题，接着测量ECU端子HTL和HTR对搭铁的电压在9～14V之间，也没有问题。只有检查氧传感器的工作情况了。按要求装好拆下的拆下的部件，起动发动机，并热车到正常的工作温度，连接诊断插座上的E1和TE1端子，用万用表的正极表棒连接到插座的VF1和VF2端子，负极表棒连接到E1，高怠速（2500r/min）运转2分钟以加热氧传感器，然后将发动机速保持在2500r/min。分别计算电表在0～5V之间的波动次数（正常应在每10秒内波动8次左右），测得的波动次数为零。始终保持在0V，问题可能是氧传感器信号问题。再测量端子OX1、OX2端子跟E1之间的电压在0.5V以下，只有0.1～0.2V（正常应在0.5V以上），这就说明氧传感器不工作，问题终于找到了。由于氧传感器不能正常地把信号反馈给发动机ECU，不能对喷油器的喷油肪宽进行控制和修正，产生混合气过稀、过浓现象，导致出现了前诉问题。最后更换2个氧传感器和火花塞后，试车故障再也没有出现。

七.汽车氧传感器的发展趋势

中国开创性地提出了“新型汽车氧传感器产业” 及替代品产业概念，在此基础上，从四个维度即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确地界定了“新型汽车氧传感器产业” 及替代产品的内涵。根据“新型汽车氧传感器产业” 及替代品的评价体系和量化指标体系，从全新的角度对中国汽车氧传感器产业发展进行了推演和精准预测，在此基础上，对中国的行政区划和四大都市圈的汽车氧传感器产业发展进行了全面的研究。

参考文献：

[1]杨邦朝，简家文，张益康.氧传感器与现代生活[J].世界产品与技术，200l .

[2]杨邦朝，简家文等.氧传感器原理与进展[J].传感器世界，2002 （8）.

篇5：光电传感器工作原理

光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。

光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。

发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。

此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。

三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。

分类和工作方式

⑴槽型光电传感器

把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。

⑵对射型光电传感器

若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。

⑶反光板型光电开关

把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到；一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。

⑷扩散反射型光电开关

篇6：电涡流传感器工作原理

电涡流传感器工作原理

一块金属放置在一个扁平线圈附近，相互并不接触，当线圈中通过以高频正弦交变电流时，线圈周围的空间就产生交变磁场，此交变磁场在邻近的金属导体中产生电涡流：而此电涡流也产生交变磁场阻碍外磁场的变化，由于磁场的反作用，使线圈中电流和相位都发生变化，也引起线圈中的等效在阻抗发生变化，线圈的电感量也发生变化，因此可用线圈阻抗的变化来反映金属导体的电涡流效应，

篇7：电磁流量传感器的工作原理

E=BVD（V）

式中：E－感应电动势 V

B－磁场的磁通密度 T

V－导电液体平均流速 m/s

篇8：张力传感器工作原理

电化学式气体传感器, 主要利用两个电极之间的化学电位差, 一个在气体中测量气体浓度, 另一个是固定的参比电极。电化学式传感器采用恒电位电解方式和伽伐尼电池方式工作。有液体电解质和固体电解质, 而液体电解质又分为电位型和电流型。电位型是利用电极电势和气体浓度之间的关系进行测量;电流型采用极限电流原理, 利用气体通过薄层透气膜或毛细孔扩散作为限流措施, 获得稳定的传质条件, 产生正比于气体浓度或分压的极限扩散电流。

电化学传感器有两电极和三电极结构, 主要区别在于有无参比电极。两电极CO传感器没有参比电极, 结构简单, 易于设计和制造, 成本较低适用于低浓度CO的检测和报警;三电极CO传感器引入参比电极, 使传感器具有较大的量程和良好的精度, 但参比电极的引入增加了制造工序和材料成本, 所以三电极CO传感器的价格远高于两电极CO传感器, 主要用于工业领域。针对当前我国对廉价民用CO报警器的迫切需求, 我们选择了两电极CO传感器的整体设计方案。两电极电化学CO传感器主要由电极、电解液、电解液的保持材料、除去干涉气体的过滤材料、管脚等零部件组成。

2 电传感器工作原理

电化学式气体传感器是一种化学传感器, 按照工作原理一般分为:

a.在保持电极和电解质溶液的界面为某恒电位时, 将气体直接氧化或还原, 并将流过外电路的电流作为传感器的输出3;b.将溶解于电解质溶液并离子化的气态物质的离子作用于离子电极, 把由此产生的电动势作为传感器输出;c.将气体与电解质溶液反应而产生的电解电流作为传感器输出;d.不用电解质溶液, 而用有机电解质、有机凝胶电解质、固体电解质、固体聚合物电解质等材料制作传感器。

表1汇集了各类电化学气体传感器的种类、检测原理所用材料与特点。

2.1 恒电位电解式气体传感器

恒电位电解式气体传感器的原理是:使电极与电解质溶液的界面保持一定电位进行电解, 通过改变其设定电位, 有选择的使气体进行氧化或还原, 从而能定量检测各种气体。对特定气体来说, 设定电位由其固有的氧化还原电位决定, 但又随电解时作用电极的材质、电解质的种类不同而变化。电解电流和气体浓度之间的关系如下式表示:

式中:I-电解电流;n-每1mo1气体产生的电子数;F-法拉第常数;A-气体扩散面积;D-扩散系数;C-电解质溶液中电解的气体浓度;δ-扩散层的厚度。

在同一传感器中, n、F、A、D、C及δ是一定的, 电解电流与气体浓度成正比。

自20世纪50年代出现Cl Dk电极以来, 控制电位电化学气体传感器在结构、性能和用途等方面都得到了很大的发展。20世纪70年代初, 市场上就有了31检测仪器。以后又先后出现了CO、Nx OY (氮氧化物) 、H2S检测仪器等产品。这些气体传感器灵敏度是不同的, 一般是H2S>NO>N0b>Sq>CO, 响应时间一般为几秒至几十秒, 大多数小于1min;它们的寿命相差很大, 短的只有半年, 而有的CO监测仪实际寿命已近10年。影响这类传感器寿命的主要因素为:电极受淹、电解质干枯、电极催化剂晶体长大、催化剂中毒和传感器使用方式等。

以CO气体检测为例来说明这种传感器隔膜工作电极对比电极的结构和工作原理。在容器内的相对两壁, 安置作用电极h'和对比电极, 其内充满电解质溶液构成一密封结构。瓦在化田由极3g对冲由极夕间Anlj I进恒定电位差而构成恒压电路。此时, 作用电极和对比电极之间的电流就是I, 恒电位电解式气体传感器的基本构造根据此电流值就可知CO气体的浓度。这种方式的传感器可用于检测各种可燃性气体和毒性气体, 如H2S、No、N0b、3q、HCl、C12、PH3等, 还能检测血液中的氧浓度。

2.2 离子电极式气体传感器

离子电极式气体传感器的工作原理是:气态物质溶解于电解质溶液并离解, 离解生成的离子作用于离子电极产生电动势, 将此电动势取出以代表气体浓度。这种方式的传感器是由作用电极、对比电极、内部溶液和隔膜等构成的。

现以检测N113传感器为例说明这种气体传感器的工作原理。作用电极是可测定p H的玻璃电极, 参比电极是A8从姐电极, 内部溶液是NIk CE溶液。NEACt离解, 产生铵离子NKl, 同时水也微弱离解, 生成氢离子H', 而NK4与H'保持平衡。将传感器故人NH3中, NH3将透过隔膜向内部浸透, [N113]增加, 而[H']减少, 即p H增加。通过玻璃电极检测此p H的变化, 就能知道N113浓度。除N113外, 这种传感器还能检测U:N (氰化氢) 、H2S、Sq、002等气体。

离子电极式气体传感器出现得较早, 通过测量离子极化电流来检测气体的体积分数, 电化学式气体传感器主要的优点是检测气体的灵敏度高、选择性好。

2.3 电量式气体传感器

电量式气体传感器的原理是:被测气体与电解质溶液反应生成电解电流, 将此电流作为传感器输出来检测气体浓度, 其作用电极、对比电极都是Pt电极。

现以检测C12为例来说明这种传感器的工作原理。将溴化物MBr (M是一价金属) 水溶液介于两个铂电极之间, 其离解成比-, 同时水也微弱地离解成H', 在两铂电极间加上适当电压, 电流开始流动, 后因H'反应产生了H2, 电极间发生极化, 电流停止流动。此时若将传感器与C12接触, Br-被氧化成Br2, 而Br2与极化而产生的H2发生反应, 其结果, 电极部分的H2被极化解除, 从而产生电流。该电流与口2浓度成正比, 所以测量该电流就能检测C12浓度。除C12外, 这种方式的传感器还可以检测NH3、H2S等气体。

3 传感器的检测

电化学型气体传感器可分为原电池式、可控电位电解式、电量式和离子电极式四种类型。原电池式气体传感器通过检测电流来检测气体的体积分数, 市售的检测缺氧的仪器几乎都配有这种传感器。可控电位电解式传感器是通过测量电解时流过的电流来检测气体的体积分数, 和原电池式不同的是, 需要由外界施加特定电压, 除了能检测CO, NO, NO2, O2, SO2等气体外, 还能检测血液中的氧体积分数。电量式气体传感器是通过被测气体与电解质反应产生的电流来检测气体的体积分数。离子电极式气体传感器出现得较早, 通过测量离子极化电流来检测气体的体积分数已电化学式气体传感器主要的优点是检测气体的灵敏度高、选择性好。

结束语

综上所述, 不同种类的气体传感器适用于不同气体检测与控制的需求, 随着现代工业的发展, 尤其是绿色环保理念的不断加强, 气体传感器技术的开发应用必将具有非常广阔的发展前景。两电极电化学CO传感器, 是近年来研究的热点, 属于国际上先进的传感器技术, 通过试验研究, 在电极、过滤层、电解质等材料选择和结构的设计中, 攻克了影响传感器寿命的诸多技术难题, 研制成功了具有实用意义的新型CO传感器, 它必将在CO气体检测领域发挥积极的作用。

参考文献

[1]张朝晖.电化学型气体传感器[J].检测技术及应用, 2005, (10) .

[2]李勇, 代瑶.气体传感器的性能分析[J].科技与生活, 2010, (11) .

篇9：汽车氧传感器工作原理及检测方法

【关键词】氧传感器工作原理检测方法

一、氧传感器的工作原理

（一）氧化锆式氧传感器：在高温和铂催化作用下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差产生电动势。当套管废气一侧的氧浓度低时，在电极之间产生一个高电压（0.6～1V），这个电压信号被送到ECU放大处理，ECU把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，电脑按照尽可能接近14.7：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。

（二）氧化钛式氧传感器：利用多孔状导体TiO2的导电性随排气中氧含量的变化而变化的特性制成，当发动机的可燃混合气浓时，二氧化钛呈现低阻状态；当发动机的可燃混合气稀时，二氧化钛呈现高阻状态。由于氧传感器的电阻发生改变，使得与电控单元连接的氧传感器负极上的电压降也产生变化。根据氧传感器的电压信号，电控单元控制混合气的浓度保持在理论空燃比附近的狭小范围内。

（三）宽频型氧传感器：为了省油，实现稀薄燃烧而诞生的宽频氧传感器，通过单元泵工作，可将尾气中的氧吸入测量室，单元泵工作所用电流，即为传递给控制单元的电信号，控制氧传感器的电压值在450mv附近。当泵入混合气过浓时，测试室的氧量少，氧传感器电压值超过450mv，控制单元增大单元泵的工作电流，使单元泵旋转速度增加，增加泵氧速度，使氧传感器电压值恢复到450mv；当混合气过稀时，测试室中氧的含量较多，电压值下降，此时加大喷油量，同时减少单元泵的工作电流，使氧传感器电压值尽快恢复到450mv的电压值

二、检测方法

（一）汽车氧传感器加热器电阻的检查。拔下氧传感器线束插头，用万用表电阻档测量氧传感器接线端中加热器接柱与搭铁接柱之间的电阻，其阻值为4-40ω（参考具体车型说明书）。如不符合标准，应更换氧传感器。

（二）汽车氧传感器反馈电压的测量。测量氧传感器的反馈电压时，应拔下氧传感器的线束插头，对照车型的电路图，从氧传感器的反馈电压输出接线柱上引出一条细导线，然后插好线束插头，在发动机运转中，从引出线上测出反馈电压，对氧传感器的反馈电压进行检测时，最好使用具有低量程（通常为2v）和高阻抗（内阻大于10mω）的指针型万用表。具体的检测方法如下：

1.将发动机热车至正常工作温度（或起动后以2500r/min的转速运转2min）；

2.将万用表电压档的负表笔接蓄电池负极，正表笔接氧传感器线束插头反馈电压输出引线；

3.让发动机以2500r/min左右的转速保持运转，同时检查电压表指针能否在0-1v之间来回摆动，记下10s内电压表指针摆动的次数。在正常情况下，随着反馈控制的进行，氧传感器的反馈电压将在0.45v上下不断变化，10s内反馈电压的变化次数应不少于8次。如果少于8次，则说明氧传感器或反馈控制系统工作不正常，其原因可能是氧传感器表面有积碳，使灵敏度降低所致。对此，应让发动机以2500r/min的转速运转约2min，以清除氧传感器表面的积碳，然后再检查反馈电压。如果在清除积碳可后电压表指针变化依旧缓慢，则说明氧传感器损坏，或电脑反馈控制电路有故障。

4.检查氧传感器有无损坏。拔下氧传感器的线束插头，使氧传感器不再与电脑连接，反馈控制系统处于开环控制状态。将万用表电压档的正表笔直接与氧传感器反馈电压输出接线柱连接，负表笔良好搭铁。在发动机运转中测量反馈电压，先脱开接在进气管上的曲轴箱强制通风管或其他真空软管，人为地形成稀混合气，同时观看电压表，其指针读数应下降。然后接上脱开的管路，再拔下水温传感器接头，用一个4-8kω的电阻代替水温传感器，人为地形成浓混合气，同时观看电压表，其指针读数应上升。也可以用突然踩下或松开加速踏板的方法来改变混合气的浓度，在突然踩下加速踏板时，混合气变浓，反馈电压应上升；突然松开加速踏板时，混合气变稀，反馈电压应下降。如果氧传感器的反馈电压无上述变化，表明氧传感器已损坏。另外，氧化钛式氧传感器在采用上述方法检测时，若是良好的氧传感器，输出端的电压应以2.5v为中心上下波动。否则可拆下传感器并暴露在空气中，冷却后测量其电阻值。若电阻值很大，说明传感器是好的，否则应更换传感器。

（三）线宽频型氧传感器检测。这种传感器插头带有精密电阻，更换氧传感器时，必须线与插头同时更换，宽量程氧传感器单件检测方法：端子3和4是加热器，不应该开路，加在上面的电压为12V，端子1是信号输出，端子5和6是参考电压，端子2是泵电流输入。有的宽量程氧传感器端子5和6是作为同一个端子输出（5）线。宽量程氧传感器的电压规定值为1.0V～2.0V。电压值大于1.5V时混合气过稀（氧多），电压值小于1.5V时混合气过浓（氧少）。电压值为OV、1.5V、4.9V的恒定值时都说明氧传感器线路有故障。急加速与急减速时电压可能到0.8与4.9，这是正常的。

（四）汽车氧传感器外观颜色的检查。将氧传感器从车辆上拆下，检查其外壳上的通气孔有无堵塞，陶瓷芯有无破损，如有破损，应更换氧传感器。此外，可以观察氧传感器顶尖部位的颜色来判断故障：

1.淡灰色顶尖：这是氧传感器的正常颜色；

2.白色顶尖：由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器；

3.棕色顶尖：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器；

4.黑色顶尖：由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积碳。

三、结语