第一篇：103424103--傳感器技術(shù)在汽車安全中的應(yīng)用

遼寧警察學(xué)院本科畢業(yè)論文

遼 寧 警 察 學(xué) 院

本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

傳感器技術(shù)在汽車安全中的應(yīng)用

論 文 作 者：張永崢

專業(yè)（方向）：刑事科學(xué)技術(shù)（道路交通安全方向）

年 級(jí)：2010級(jí)

學(xué) 號(hào)： 103424103 指 導(dǎo) 教 師：王德彰教授

完 成 日 期：2014年4月23日

遼寧警察學(xué)院本科畢業(yè)論文

中文摘要

汽車用傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，基于傳感器的作用，開發(fā)出了許多以提高汽車安全性為目的的汽車電子控制系統(tǒng)，主動(dòng)安全中應(yīng)用比較普遍的有“ABS車輪防抱死系統(tǒng)”、“EBD電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)”、“ESP車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)”，這些系統(tǒng)極大的提高了車輛行駛的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，減少了事故的發(fā)生。被動(dòng)安全系統(tǒng)中比較主要的“SRS安全氣囊系統(tǒng)”在事故發(fā)生時(shí)盡可能的緩沖撞擊力對(duì)乘員的傷害，降低事故死亡率。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出，安裝電子安全控制系統(tǒng)的小轎車比沒有該系統(tǒng)的小轎車事故率要低35%。十年前的美國，大約只有7.3%的小型汽車安裝了電子安全控制系統(tǒng)，如今，這個(gè)比例已經(jīng)上升至約40%?，F(xiàn)在，人們乘車出行“安全”是第一位。因此，越來越多的傳感器應(yīng)用于汽車，越來越多基于傳感器的安全系統(tǒng)的開發(fā)對(duì)于提高行車安全，降低事故率、事故死亡率具有重要意義。

關(guān)鍵詞: 安全 電子控制 汽車用傳感器 應(yīng)用

I

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ABSTRACT

As the automotive electronic control system information sources, automotive sensor is a key component of automotive electronic control systems , Based on the role of the sensor, people developed a many electronic control systems to improve vehicle safety for the purpose of automotive, active safety of the more common applications use “ABS wheel anti-lock system,” adding “EBD electronic brake force distribution system ”, “ESP vehicle stability control system” ,these systems greatly improve vehicle stability , reliability and security , reduce occurrence of accidents.“SRS airbag system ” occupies a major position in Passive safety systems, at the time of the accident which can cushion the impact force injuries to the crew as much as possible,so it can reduce the accident mortality.According to statistics, the rate of accident of the car with the installation of electronic security control systems is 35% lower than which without it.Ten years ago the United States , only about 7.3 percent of the small car which install an electronic safety control system ,but now, this proportion had risen to about 40 %.Now, when people are travelling by car, “security" is the first key point to be thought.Therefore, more and more sensors are used in automotive and more to improve road safety and to reduce the accident rate , which is important to develop sensor-based safety systems.Key words: Security Electroniccontrol Automotive Sensors

Application

II

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目錄

引言.............................................................1 1汽車安全系統(tǒng)用傳感器種類.......................................1 1.1輪速傳感器................................................1 1.2距離傳感器................................................2 1.3壓力傳感器................................................2 1.4碰撞傳感器................................................2 1.5位置傳感器................................................3 1.6 GPS傳感器................................................3 2傳感器在汽車主動(dòng)安全中的應(yīng)用...................................4 2.1汽車電子主動(dòng)防碰撞系統(tǒng)....................................4 2.2倒車輔助系統(tǒng)..............................................4 2.3自適應(yīng)巡航系統(tǒng)............................................5 2.4車輪防抱死系統(tǒng)............................................5 2.5電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)........................................6 2.6緊急剎車輔助系統(tǒng)..........................................6 2.7驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)..............................................6 2.8車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)..........................................6 2.9胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)..............................................7

III

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3傳感器在汽車被動(dòng)安全中的應(yīng)用...................................7 3.1智能安全氣囊系統(tǒng)..........................................7 3.2汽車安全信息記錄儀........................................8 4車用傳感器應(yīng)用軟件的發(fā)展.......................................9 5結(jié)論..........................................................10

IV

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引言

目前汽車上使用的安全系統(tǒng)主要可分為“主動(dòng)安全系統(tǒng)”與“被動(dòng)安全系統(tǒng)”。顧名思義，所謂主動(dòng)安全，指汽車自身會(huì)主動(dòng)干預(yù)行車控制以避免發(fā)生事故，主要有：制動(dòng)車輪防抱死系統(tǒng)、電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)、自適應(yīng)定速巡航系統(tǒng)、電控隨速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)系統(tǒng)等多項(xiàng)電子控制系統(tǒng)。①而被動(dòng)安全是強(qiáng)調(diào)在事故發(fā)生時(shí)對(duì)車內(nèi)乘員的保護(hù)或?qū)Ρ蛔曹囕v或行人的保護(hù)，主要分為“安全車身結(jié)構(gòu)”和“乘員保護(hù)”兩大類，例如：安全帶、安全氣囊、防撞鋼梁、兒童安全椅、吸能轉(zhuǎn)向系等等都屬于被動(dòng)安全裝置。由于“安全車身結(jié)構(gòu)”屬于力學(xué)內(nèi)容，因此本文在被動(dòng)安全方面主要討論傳感器應(yīng)用于汽車在“乘員保護(hù)”方面的安全措施。在汽車電子控制系統(tǒng)里，傳感器就相當(dāng)于人體的感覺器官，例如眼睛和耳朵，必不可少，而且傳感器性能的好壞直接決定電子控制系統(tǒng)的整體水平。正是因?yàn)檐囉脗鞲衅髟陔娍叵到y(tǒng)中的重要作用，當(dāng)今，國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域都非常重視汽車傳感器領(lǐng)域的發(fā)展，因?yàn)樗苯佑绊懫嚰夹g(shù)性能的發(fā)揮?，F(xiàn)在車用傳感器已不局限于發(fā)動(dòng)機(jī)，它已經(jīng)延伸到車身、底盤等各個(gè)部位。現(xiàn)在的中低端汽車汽車大概有10~50只傳感器，高端汽車上則更多。隨著人們的需要以及科技水平的進(jìn)步，車用傳感器技術(shù)勢(shì)必將趨于完善，向微型化、多功能化、集成化和智能化方向發(fā)展。汽車安全系統(tǒng)用傳感器種類

汽車傳感器是指應(yīng)用于汽車中的各式傳感器，由于汽車電子控制系統(tǒng)的工作只能依賴電信號(hào)，所以傳感器的作用就是將一些化學(xué)變化或者物理變化通過各種方式轉(zhuǎn)變成電流的變化反映給汽車電子控制器。到目前為止，傳感器還沒有一個(gè)確定的分類標(biāo)準(zhǔn)，它的分類可以以很多種形式劃分，例如：(1)按能量關(guān)系分類，可分為主動(dòng)型和被動(dòng)型。(2)按工作原理分類，可分為電阻式、電容式、應(yīng)變式、電感式、光電式、壓電式和熱電式等。(3)按輸入物理量分類，可分為速度、位移、加速度、角速度、角位移、力矩、壓力、溫度、濃度和真空度等。(4)按信號(hào)轉(zhuǎn)換性質(zhì)分類，一種是非電量轉(zhuǎn)換成非電量的信號(hào)傳感器，如氣動(dòng)傳感器、彈性敏感元件傳感器；另一種是由非電量轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)的傳感器，如壓電式加速度傳感器、熱電偶溫度傳感器等。(5)按檢測(cè)項(xiàng)目分類，可分為溫度、車速、加速度、壓力和碰撞傳感器等。本文主要研究的是交通安全方面，因此只討論與汽車安全有關(guān)的傳感器，這些傳感器主要用于汽車車身與底盤，在汽車安全系統(tǒng)中用到的傳感器主要 ①申榮衛(wèi).汽車電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.·

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有以下6個(gè)。

1.1輪速傳感器：

目前汽車ABS系統(tǒng)、ESP系統(tǒng)等中用到的輪速傳感器主要是“電磁式輪速傳感 器”電磁式輪速傳感器主要由四部分組成，分別是：磁鐵、線圈、磁極和齒圈。

圖1.1輪速傳感器工作原理

如圖1.1，齒圈5在永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)磁通量計(jì)算公式：---------------------------(1)齒圈齒頂?shù)目p隙在發(fā)生變化，即恒潔面積S在發(fā)生變化，因而磁路中的磁阻也會(huì)隨之變化，進(jìn)而影響磁通量的變化，在線圈1兩端產(chǎn)生的電壓會(huì)隨著磁通量的增減的改變而改變，與磁通量增減的速度成正比，然后該交流電壓信號(hào)會(huì)通過導(dǎo)線傳遞給電子控制器。

1.2距離傳感器

在汽車安全方面應(yīng)用的距離傳感器主要分為兩種，ACC系統(tǒng)使用的遠(yuǎn)距離探測(cè)雷達(dá)傳感器與倒車?yán)走_(dá)用近距離探測(cè)傳感器。倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)主要由四個(gè)安裝在后保險(xiǎn)杠上的毫米波雷達(dá)傳感器（NDS）構(gòu)成，如圖1.2，每個(gè)雷達(dá)傳感器都采用FMCW體制運(yùn)行，可在35米距離，水平120°角的范圍內(nèi)進(jìn)行有效探測(cè)。適宜低速，路面復(fù)雜的情況。如果需要遠(yuǎn)距離探測(cè)，可增加遠(yuǎn)距離77GHz傳感器，但是探測(cè)角度就會(huì)縮小。

①

圖1.2距離傳感器探測(cè)范圍 1.3壓力傳感器

①張集樂，魯植雄.ABS輪速傳感器及其信號(hào)處理[J].機(jī)械與電子.2007-12.http:// ·

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壓力傳感器用于汽車安全中的主要是輪胎壓力傳感器，在每個(gè)車輪內(nèi)部安裝一個(gè)汽車胎壓監(jiān)測(cè)傳感器，夠準(zhǔn)確測(cè)量輪胎內(nèi)部的壓力和溫度，由于安裝在汽車內(nèi)部，不便于經(jīng)常性的維護(hù)與檢修，因此應(yīng)在各種環(huán)境下具有可靠性，例如下雨、下雪等不同天氣狀況；各種路況，例如城市內(nèi)道路、高速公路、鄉(xiāng)村公路、盤山公路等；冬季中的冰雪路面、極其寒冷地區(qū)；夏季中的炎熱、潮濕地區(qū)；不同的車速（0～200 km/h）等。以此胎壓傳感器一般具有10年的使用壽命，工作溫度范圍在-40℃~120℃。

1.4碰撞傳感器

碰撞傳感器主要是安全氣囊系統(tǒng)的信號(hào)采集與傳輸裝置，分為機(jī)械式與電子式兩種。在汽車發(fā)生碰撞時(shí)，碰撞傳感器檢測(cè)撞擊的強(qiáng)度信號(hào)，將信號(hào)傳輸給SRS ECU，由ECU決定是否需要打開安全氣囊。安全氣囊系統(tǒng)中還有一種碰撞防護(hù)傳感器，它與碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)相似，原理基本相同，區(qū)別在于設(shè)定的減速度閥值①不同，其目的是防止碰撞傳感器因意外短路而造成氣囊爆開。它主要是作為一個(gè)保險(xiǎn)裝置，必須要接到碰撞傳感器與碰撞防護(hù)傳感器的兩個(gè)信號(hào)時(shí)，控制器才會(huì)允許打開安全氣囊。

1.5位置傳感器

位置傳感器在安全系統(tǒng)中主要用于ACC系統(tǒng)和ECA系統(tǒng)，檢測(cè)駕駛員油門踏板和制動(dòng)踏板的位置與踏板位置變化的速度。ECU以此來判斷司機(jī)的意圖，使行車電腦對(duì)車輛運(yùn)行做更好的優(yōu)化，提高行車安全。踏板位置傳感器的應(yīng)用更強(qiáng)調(diào)的是“人—機(jī)”結(jié)合，以制動(dòng)踏板傳感器為例，不僅可以識(shí)別司機(jī)的意圖令動(dòng)作機(jī)構(gòu)執(zhí)行，還可以產(chǎn)生腳踏感反饋給司機(jī)。如圖1.3為電子制動(dòng)系統(tǒng)工作流程。

圖1.3電子制動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成單元

1.6 GPS傳感器

GPS傳感器廣泛應(yīng)用于汽車導(dǎo)航中，它具備的精確定位功能是發(fā)生事后救援部門能及時(shí)確定事故發(fā)生地點(diǎn)的重要手段。同時(shí)，為汽車一些車載系統(tǒng)提供車速數(shù)據(jù)。在車輛安全方面，通過GPS傳感器得出瞬時(shí)車速，用于安全系統(tǒng)監(jiān)測(cè)汽車是否超速的依據(jù)。GPS傳感器與其它傳感器不同，它不是單獨(dú)工作，而是依靠衛(wèi)星。實(shí)際上GPS傳感器是一個(gè)衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)，是計(jì)算多個(gè)衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)射時(shí)間和到達(dá)GPS接收機(jī)的時(shí)間之差（我們稱之為偽距），然后根據(jù)多個(gè)衛(wèi)星所在的軌道位置，通過空間距離后方交會(huì)的方法得出接收機(jī)所在 ①王麗梅.汽車車身電控技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2011:21—41.·

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位置。如圖1.4：

圖1.4 GPS工作原理

[(X1-X)2+(Y1-Y)2+(Z1-Z)2]1/2+c(Vt1-Vt0)=d1 [(X2-X)2+(Y2-Y)2+(Z2-Z)2] 1/2+c(Vt2-Vt0)=d2 [(X3-X)2+(Y3-Y)2+(Z3-Z)2] 1/2+c(Vt3-Vt0)=d3 [(X4-X)2+(Y4-Y)2+(Z4-Z)2] 1/2+c(Vt4-Vt0)=d4

聯(lián)立以上四個(gè)方程組解出接收機(jī)所在坐標(biāo)（x，y，z）,因此偽距的測(cè)量要求至少得到4個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)。目前，GPS系統(tǒng)有24顆衛(wèi)星，完全可以滿足這一要求，全球覆蓋率已達(dá)98％。民用定位精度誤差范圍為10米。

2傳感器在汽車主動(dòng)安全中的應(yīng)用

2.1汽車電子主動(dòng)防碰撞系統(tǒng)

汽車智能防碰撞系統(tǒng)：以沃爾沃為例，沃爾沃汽車以安全性能優(yōu)越而聞名于世，這很大一部分得益于他們使用的“汽車主動(dòng)防碰撞系統(tǒng)”，這套系統(tǒng)也稱“城市安全系統(tǒng)（City Safety）”。①據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上記錄在案的碰撞事故中，車速低于30km/h時(shí)發(fā)生的事故占很大比例，約占總體的75%。而這些事故由于碰撞較輕微，一般私下解決，很少經(jīng)過官方或者保險(xiǎn)公司的介入，也就不在統(tǒng)計(jì)范圍，因此，此類事故的發(fā)生比例比統(tǒng)計(jì)的還要高。當(dāng)車速低于30km/h時(shí)，此主動(dòng)安全系統(tǒng)介入工作。城市安全系統(tǒng)可使汽車在與碰撞目標(biāo)的接近速度小于15公里/時(shí)完全避免碰撞;與碰撞目標(biāo)的接近速度在15km/h以上，30km/h以下時(shí)盡可能的減速以減輕碰撞，降低損害后果。該系統(tǒng)使用激光傳感器，安裝在車內(nèi)后視鏡背部，前風(fēng)擋玻璃上部處，通過激光傳感器，可以監(jiān)測(cè)汽車車頭前方6米范圍內(nèi)的交通狀況，探測(cè)有無障礙物。該系統(tǒng)可對(duì)前方處于任何運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體作出反應(yīng)，根據(jù)本車與可能發(fā)生碰撞物體的距離和接近速度，計(jì)算想要避免碰撞應(yīng)對(duì)車輪施加的制動(dòng)力，城市安 ①汪衛(wèi)東.國外汽車安全新理念和安全技術(shù)新進(jìn)展[J].汽車與配件，2008:36-39

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全系統(tǒng)隨即進(jìn)行制動(dòng)準(zhǔn)備（升高制動(dòng)油壓力，在得到制動(dòng)指令時(shí)能以最快的反應(yīng)速度產(chǎn)生制動(dòng)力）或自動(dòng)制動(dòng)并禁用油門踏板①，幫助避免碰撞或減輕碰撞。當(dāng)計(jì)算出的制動(dòng)力大于剎車盤可提供的最大制動(dòng)力時(shí)，便認(rèn)為即將發(fā)生碰撞，即使司機(jī)沒有動(dòng)作，城市安全系統(tǒng)仍會(huì)介入施加制動(dòng)。該系統(tǒng)的ECU可進(jìn)行每秒高達(dá)50此的運(yùn)算。

2.2倒車輔助系統(tǒng)

廣為人知的“倒車輔助系統(tǒng)”中的距離傳感器，是一種典型的車身傳感器，其位置可見，安裝于車尾外部，有突出的圓鈕，又稱倒車?yán)走_(dá)。工作方式主要分為兩種：超聲波和毫米波雷達(dá)。在高端車中，車身四周都有配備距離傳感器，以防倒車轉(zhuǎn)彎時(shí)刮碰兩個(gè)前角。倒車?yán)走_(dá)與倒車影像在司機(jī)掛入倒檔時(shí)同時(shí)啟動(dòng)，配合方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，可以在視頻影像的顯示屏上顯示出當(dāng)前方向盤轉(zhuǎn)角下，汽車將要經(jīng)過的路徑曲線。通過該系統(tǒng)，駕駛員可以直觀的看見自己駕車將要經(jīng)過的軌跡，清除視覺盲區(qū)，規(guī)避障礙物，倒車入位安全、精準(zhǔn)。

2.3自適應(yīng)巡航系統(tǒng)（Adaptive Cruise Control ACC）

自適應(yīng)巡航系統(tǒng)在一定意義上屬于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，該系統(tǒng)早期為定速巡航系統(tǒng)（CCS），系統(tǒng)啟動(dòng)后，駕駛員設(shè)定一定的車速后，不用踩油門踏板即可保持恒定的車速，減輕了駕駛員的操作強(qiáng)度，提高安全性。基于定速巡航系統(tǒng)又開發(fā)出了“自適應(yīng)巡航系統(tǒng)（ACC）”，自適應(yīng)巡航系統(tǒng)允許車輛巡航控制系統(tǒng)通過調(diào)整行車速度以適應(yīng)當(dāng)前交通狀況。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟車行駛，如圖2.1，即隨前方車輛車速自動(dòng)調(diào)節(jié)本車車速。安裝在車輛前方的距離傳感器用于探測(cè)到前方正在行使的車輛，根據(jù)多普勒原理計(jì)算與前車的距離和與前車的相對(duì)速度。ACC系統(tǒng)通過介入車輛和電子油門系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)，保持與前方車輛的位移間隙或時(shí)間間隙，始終保證于前車有一定的安全距離。在高速公路行駛中，駕駛員容易對(duì)前車的距離以及速度判斷錯(cuò)誤，ACC系統(tǒng)可以有效的緩解了駕駛疲勞，嚴(yán)格的控制好安全車距，也使安全性大大增加，避免了許多可能的追尾事故。

圖2.1 跟車行駛演示

ACC系統(tǒng)有兩種工作模式.自動(dòng)控制在車速大于25knm/h時(shí)啟動(dòng)，司機(jī)進(jìn)行油門或者油門控制時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)斷開;車速低于25km/h時(shí)需要司機(jī)手動(dòng)開啟。手動(dòng)模式主要是在一些城 ①鄭堯軍.汽車車身電控技術(shù)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2009：50-57

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市道路，擁堵，頻繁的停車起步。司機(jī)手動(dòng)開啟后，ACC系統(tǒng)在車速很低的情況下也能控制與前車的距離，必要時(shí)自動(dòng)停車。前車起步時(shí)會(huì)提示司機(jī)，司機(jī)通過踩動(dòng)油門踏板使汽車?yán)^續(xù)前行。

2.4車輪防抱死系統(tǒng)（Anti-lock Brake SystemABS）

ABS系統(tǒng)中的輪速傳感器是該系統(tǒng)正常工作的核心部件。由摩擦力計(jì)算公式:----（2）它由垂直于摩擦面的壓力Fn和滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ決定，與滑動(dòng)面之間的相對(duì)速度和面積無關(guān)。研究汽車彈性輪胎的特性，發(fā)現(xiàn)彈性輪胎與地面的摩擦有特殊的規(guī)律，輪胎與地面的摩擦系數(shù)最大值出現(xiàn)在輪胎邊滾邊滑的狀態(tài)時(shí)。我們用車輛的滑移率來表示，滑移率公式：-----------------------（3）

v—車子在地面上行駛的速度m/s r——車輪滾動(dòng)半徑m w——車輪角速度rad/s。根據(jù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)車輪滑移率δ= 15 %-20 %時(shí)附著系數(shù)達(dá)到最大值。

輪速傳感器的作用是在制動(dòng)過程中發(fā)出車輪將要抱死的信號(hào)傳給ECU，ECU通過指令調(diào)節(jié)器降低該車輪制動(dòng)缸的油壓的方式降低制動(dòng)力，并保持當(dāng)前制動(dòng)力；發(fā)現(xiàn)制動(dòng)力不足時(shí)再增大制動(dòng)油壓，不斷經(jīng)過“降低-保持-增大”這樣的一個(gè)循環(huán)（周期可達(dá)每秒幾十次），始終將車輪滑移率控制在15%-20%之間，此時(shí)輪胎與路面的附著系數(shù)最大，能產(chǎn)生最佳的制動(dòng)效果。

2.5電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)（Electric BrakeforceDistributionEBD）

汽車在冰雪路面行駛時(shí)，四個(gè)輪胎附著的路面條件往往不一樣，比如左側(cè)車輪附著在干燥的瀝青路面，右側(cè)車輪附著在濕滑的冰雪路面，這種情況導(dǎo)致汽車四個(gè)輪胎與地面的摩擦系數(shù)不同，此時(shí)汽車制動(dòng)，可能會(huì)發(fā)生打滑、甩尾和側(cè)翻等事故。EBD系統(tǒng)在實(shí)際使用過程中與ABS系統(tǒng)配合，EBD系統(tǒng)控制器通過輪速傳感器的感應(yīng)，計(jì)算出四只輪胎與路面不同的附著系數(shù)，根據(jù)每個(gè)輪胎與地面不同的摩擦力合理的分配給每個(gè)車輪相匹配的制動(dòng)力，保持汽車制動(dòng)時(shí)的方向性、穩(wěn)定性。

2.6緊急剎車輔助系統(tǒng)（Electronic Brake AssistEBA）

駕駛員遇到應(yīng)當(dāng)緊急制動(dòng)的情況是，不能立即行動(dòng)，而是要經(jīng)過t＇1的反應(yīng)時(shí)間后才開始支配身體有動(dòng)作，移動(dòng)右腳到制動(dòng)踏板還需要時(shí)間t＂1；制動(dòng)器行程存在間隙，這個(gè)時(shí)間為t＇2，制動(dòng)器發(fā)揮作用，制動(dòng)力從最小到最大需要時(shí)間t＂2。因此，由制動(dòng)距離公式：-------------（4）

得出，緊急制動(dòng)前，駕駛員反應(yīng)時(shí)間與制動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到最大制動(dòng)力的時(shí)間對(duì)制動(dòng)距離的影響巨大。EBA系統(tǒng)是根據(jù)剎車踏板位置傳感器偵測(cè)到駕駛員的剎車動(dòng)作，根據(jù)駕駛員踩下剎車踏板的速度與力度來判斷駕駛員對(duì)此次剎車的意圖，如判斷屬于緊急剎車，則可在制動(dòng)踏板行程完全踏下之前即可產(chǎn)生最大制動(dòng)力，縮短產(chǎn)生最大制動(dòng)力的時(shí)間，縮短剎車距離。而且EBA系統(tǒng)屬于電子剎車系統(tǒng)，取消了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的液壓管路，一旦接到剎車信號(hào)每個(gè)車輪的制動(dòng)器都可以在幾毫秒以內(nèi)產(chǎn)生最大制動(dòng)力，縮小了t1+t2=的時(shí)間，尤其在車·

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速高的情況下，可以節(jié)省很大的制動(dòng)距離。

2.7驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（Acceleration Slip RegulationASR）

在諸多影響交通安全的因素中，路面環(huán)境占很大一部分比例，冰雪路面、濕滑路面很容易引起交通事故。在這些惡劣的路面情況下，汽車起步、加速，尤其是出彎加速時(shí)很容易出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪打滑的現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)輪打滑容易造成汽車漂移、甩尾，影響方向穩(wěn)定性。汽車驅(qū)動(dòng)輪打滑的一個(gè)信號(hào)就是驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù)高于從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，通過輪速傳感器對(duì)每個(gè)車輪轉(zhuǎn)數(shù)的監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)生此種情況時(shí)，ASR介入，ASR電子控制單元通過減小油門，限制發(fā)動(dòng)機(jī)功率或制動(dòng)車輪等一系列動(dòng)作使車輪不再打滑。因此，ASR工作后司機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)汽車加速無力，這是限制發(fā)動(dòng)機(jī)功率造成的，只需重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)即可。ASR可以提高汽車穩(wěn)定性、安全性，避免因加速過度造成的甩尾失控等危險(xiǎn)情況。

2.8“車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ElectronicStabilityProgramESP)在汽車行駛至急轉(zhuǎn)彎、連續(xù)彎道、盤山路等路段時(shí)，容易因轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足而 失控、甩尾或者偏離車道引發(fā)事故。

圖2.2車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)工作示意圖

如圖2.2，ESP能主動(dòng)進(jìn)行干預(yù)，校正行駛軌跡方向，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)駕駛。ECU由方向盤轉(zhuǎn)角傳感器與車速傳感器得來的信息高速計(jì)算此時(shí)車輛正常轉(zhuǎn)彎的參數(shù)（各個(gè)車輪之間的轉(zhuǎn)數(shù)差），當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，系統(tǒng)可迅速感知、計(jì)算并采取制動(dòng)措施。與ASR不同的是，ESP不僅可以對(duì)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行控制，也可以控制從動(dòng)輪，可以對(duì)四個(gè)車輪進(jìn)行單獨(dú)的控制，對(duì)轉(zhuǎn)數(shù)過快的車輪施加制動(dòng)，提供補(bǔ)償力矩，使車輛保持在正常的轉(zhuǎn)彎軌道上，可有效地避免因轉(zhuǎn)向過度、轉(zhuǎn)向不足引起的甩尾、翻車等事故。ESP是目前汽車安全系統(tǒng)的最高水平，能很大程度的避免因惡劣路況和駕駛員操作失誤所引發(fā)的交通事故。它是一種針對(duì)行車過程中會(huì)遇到的復(fù)雜路況、高速轉(zhuǎn)彎等狀態(tài)的汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)。

2.9“胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TirePressureMonitoringSystem TPMS)據(jù)統(tǒng)計(jì)，高速公路上發(fā)生的交通事故中，80%是由爆胎引起的，爆胎事故發(fā)生的突然而且大多數(shù)情況下車速較快，令駕駛員猝不及防，爆胎后車輛重心改變失去平衡，極難控制，因此高速公路上的爆胎事故的死亡率接近90%。在爆胎過程中大部分是由于胎壓不足·

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引起，當(dāng)前，大部分機(jī)動(dòng)車沒有安裝胎壓監(jiān)測(cè)裝置，很多司機(jī)也沒有外部設(shè)備能檢測(cè)胎壓，因此，很多車輛在帶著隱患上路。因此，給車輪內(nèi)部安裝空氣壓力傳感器勢(shì)在必行，TPMS系統(tǒng)是將微型壓力傳感器安裝于每一個(gè)車輪的輪框內(nèi)，它將輪胎內(nèi)氣壓數(shù)據(jù)顯示在位于儀表盤的行車電腦顯示器上，駕駛員通過儀表盤顯示屏獲得每一個(gè)輪胎的壓力值、溫度值。當(dāng)某一個(gè)輪胎的壓力值低于正常的30％，儀表盤能夠準(zhǔn)確顯示報(bào)警輪胎的位置，并發(fā)出圖形、聲光、文字報(bào)警，提醒駕駛員注意行車安全。傳感器在汽車被動(dòng)安全中應(yīng)用

3.1智能安全氣囊系統(tǒng)（SupplementRestrainSystem SRS）

汽車的安全氣囊系統(tǒng)主要由機(jī)械式安全氣囊系統(tǒng)和電子式安全氣囊系統(tǒng)組成，由于電子式安全氣囊使用了傳感器，因此其靈敏性、可靠性比機(jī)械式的要高。電子式安全氣囊①主要由碰撞傳感器、安全氣囊、電子控制裝置（ECU）組成。如圖3.1，當(dāng)汽車前方在一定角度內(nèi)發(fā)生碰撞時(shí)，碰撞傳感器就會(huì)發(fā)出碰撞信號(hào)，當(dāng)碰撞力度達(dá)到一定數(shù)值，防護(hù)碰撞傳感器也會(huì)工作，判定撞擊力度足以危害到車內(nèi)乘員的安全，ECU必須收到兩個(gè)傳感器的信號(hào)時(shí)才可以進(jìn)入氣囊打開程序，引爆電雷管，點(diǎn)火劑受熱爆炸產(chǎn)生大量氣體瞬間充滿氣囊。

圖3.1SRS工作過程

安全氣囊要配合安全帶使用，因?yàn)槿绻幌蛋踩珟?，氣囊膨脹的沖擊力與人體因慣性前移的力是兩個(gè)方向相反且能量很大的力，反而容易成為危險(xiǎn)因素對(duì)乘員造成傷害。氣囊膨脹后會(huì)自動(dòng)放氣，方便事故后乘員撤離和事故后的救援。

3.2汽車安全信息記錄器

汽車安全信息記錄器是一個(gè)新名詞，它是最近新開發(fā)出來的一個(gè)車載安全設(shè)備。它的作用是記錄汽車行駛時(shí)的各種信息，例如：車速、水溫、油壓、檔位、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車輛前方視頻影像等，以及汽車各個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，有類似于飛機(jī)黑匣子的功能，因此，又稱“汽車黑匣子”。它的作用是為事故處理提供相關(guān)數(shù)據(jù)以還原事故發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)的情景，甚至可以直接提供證據(jù)，使事故認(rèn)定更加客觀準(zhǔn)確。

①鐘志華，楊濟(jì)匡.汽車安全氣囊技術(shù)及其應(yīng)用[M]中國機(jī)械工程出版社，2000.·

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汽車安全信息記錄器體積大約有香煙盒大小，一般安裝于車內(nèi)后視鏡背部。在使用過程中，安全信息記錄器的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)到內(nèi)置的SD卡中，如需下載數(shù)據(jù)，只需將SD卡取出，通過讀卡器連接計(jì)算機(jī)即可。汽車安全信息記錄器需要的電能從汽車電瓶中獲得，汽車啟動(dòng)時(shí)記錄器自動(dòng)開始工作，汽車熄火后，記錄器自動(dòng)停止工作，無需人為操作，使用方便。車用傳感器應(yīng)用軟件的發(fā)展

車用傳感器的應(yīng)用正向多功能化、智能化方向發(fā)展。在汽車電子控制系統(tǒng)中，傳感器的作用是數(shù)據(jù)的采集與傳輸，而讓這些數(shù)據(jù)發(fā)揮作用，帶來實(shí)際的效果則離不開軟件的作用?？梢哉f在汽車電子控制中硬件與軟件具有同樣重要的地位。

Onstar系統(tǒng)是美國通用公司研發(fā)的車載安全自助系統(tǒng)，是車載安全軟件的典范，在該領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平。Onstar系統(tǒng)在硬件上主要包含以下六大模塊：（1）控制面板（2）碰撞強(qiáng)度傳感器（3）GPS傳感器（4）對(duì)汽車聲光系統(tǒng)控制與門鎖系統(tǒng)控制的控制模塊（5）與Onstar服務(wù)中心通話的語音通信系統(tǒng)（6）與Onstar服務(wù)中心傳送系統(tǒng)數(shù)據(jù)的無線通訊裝置（位于車頂?shù)孽忯~鰭天線）。在安裝了OnStar系統(tǒng)的汽車上，多個(gè)碰撞傳感器安裝在車身的各個(gè)部位，甚至在車門車頂上也有安裝，以便于更精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)碰撞強(qiáng)度和角度。一旦車輛碰撞力度大于了規(guī)定的數(shù)值，Onstar系統(tǒng)會(huì)在第一時(shí)間給OnStar服務(wù)中心撥通電話。根據(jù)GPS傳感器的信號(hào)，車輛所處的位置也會(huì)一并發(fā)送到服務(wù)中心。處在國內(nèi)的車輛，電話會(huì)連線至位于上海的Onstar服務(wù)中心，駕駛員可以立即與OnStar的工作人員進(jìn)行語音通話。如果駕駛員在事故中受傷嚴(yán)重，沒有清醒的意識(shí)，Onstar系統(tǒng)就會(huì)將車輛的位置信息以及碰撞強(qiáng)度等系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送出去，使事故后救援人員能及時(shí)的趕到事故地點(diǎn)救援。

Onstar系統(tǒng)功能主要包含10小項(xiàng)：（1）碰撞自助求助：只要車輛發(fā)生了碰撞（即使輕微的碰撞也會(huì)觸發(fā)該功能）系統(tǒng)就會(huì)連接服務(wù)中心，將碰撞角度、力度、次數(shù)等信息發(fā)送到服務(wù)中心。工作人員會(huì)立即做出反應(yīng)通過語音通話的方式詢問駕駛員事故發(fā)生情況，是否需要醫(yī)療救援等。（2）安全氣囊爆開求助：車輛的安全氣囊因碰撞爆開后，說明碰撞力度強(qiáng)大，系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)自助求助功能，必要時(shí)聯(lián)系警方、消防、急救等部門前往事故現(xiàn)場(chǎng)。（3）緊急救援協(xié)助：緊急情況下，按動(dòng)車內(nèi)后視鏡上的紅色按鈕，Onstar工作人員將此信號(hào)視為緊急情況，立即做出反應(yīng)，緊急協(xié)調(diào)相關(guān)救援部門前往事故地救援。（4）援助路人：發(fā)現(xiàn)其它車輛或行人遇到困難，也可以呼叫Onstar中心請(qǐng)求幫助。(5)車門遠(yuǎn)程應(yīng)急開啟：在特殊情況下需要緊急開啟車門時(shí)，可以通過自行撥打電話或者通過車內(nèi)通訊裝置呼叫Onstar服務(wù)中心，在驗(yàn)證駕駛員身份后，服務(wù)中心可對(duì)該車車門遠(yuǎn)程開啟。（6）停車位置提示：同上，同樣可以通過語音的方式聯(lián)系服務(wù)中心，可以遠(yuǎn)程使車輛聲光報(bào)警，·

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使駕駛員容易的找到車輛具體位置。（7）路邊救援協(xié)助：行駛途中如果出現(xiàn)車輛故障、車輛燃油耗盡、電力耗盡等情況，可以進(jìn)行求助。（8）被盜車輛定位：如果車輛被盜，Onstar客服務(wù)中心會(huì)提供相關(guān)的車輛定位信息，協(xié)助公安部門破案找回車輛。（9）全程音控導(dǎo)航：與普通車載導(dǎo)航不同的是，該系統(tǒng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)是通過無線通信模塊實(shí)時(shí)傳輸?shù)杰囕d導(dǎo)航系統(tǒng)，是最新的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，導(dǎo)航準(zhǔn)確性高。（10）車況檢測(cè)報(bào)告：通過安裝在車身各個(gè)部位的檢測(cè)硬件，定期會(huì)收到一份檢測(cè)報(bào)告，能及時(shí)了解汽車各個(gè)重要部位的狀況。

先進(jìn)軟件的開發(fā)給車用傳感器帶來更大的發(fā)展空間，越來越體現(xiàn)出傳感器在汽車安全中的重要性。未來的車用軟件依然要向智能化、多功能化方向發(fā)展。結(jié)束語

近年來，我國機(jī)動(dòng)車保有量迅速增長(zhǎng)，車輛密度不斷增大，大型交通事故頻有發(fā)生。況且，道路擁擠、停車難幾乎是在所有城市都存在普遍現(xiàn)象，這不可避免的導(dǎo)致了很多刮蹭、追尾等小型事故的發(fā)生，在高峰時(shí)段，這更加劇了道路擁堵。本課題深入分析了國內(nèi)外高端中小型汽車安全配置中應(yīng)用的傳感器，并結(jié)合自己的設(shè)計(jì)理念，發(fā)現(xiàn)將傳感器應(yīng)用于汽車的安全系統(tǒng)可有效的避免多類事故的發(fā)生。

因此，將傳感器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)在的汽車安全中勢(shì)在必行，但根據(jù)目前的國內(nèi)情況，由于價(jià)格和技術(shù)的原因，將傳感器應(yīng)用于大部分中低端汽車還難以實(shí)現(xiàn)。將來，我們?cè)陂_發(fā)新型傳感器、不斷研發(fā)新科技的同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)想辦法降低科技產(chǎn)品的成本，提高科技產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，使科技成果為更多的人服務(wù)，相信科技造福人類！

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致謝

經(jīng)歷了一個(gè)多月的時(shí)間，我的畢業(yè)論文終于完成了。由于是第一次寫論文，在完成的過程中出現(xiàn)了許多困擾，遇到了許多困難，都在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下得以解決。在此，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師王德彰教授，他為了使我的論文順利完成，夜以繼日的修改，默默的付出了許多不為人知的汗水。在研究過程中遇到的許多高深的計(jì)算、技術(shù)性問題通過王教授通俗、耐心的講解使我最終領(lǐng)悟，在完成論文的同時(shí)也擴(kuò)寬了自己的知識(shí)面。我還要感謝一下圖書館的老師，正是因?yàn)樗麄兊闹С郑业靡哉业綄氋F的資料。還要感謝這些資料的作者，正是得到他們的啟發(fā)我才順利完成本篇論文的寫作。

最后，我還要感謝不惜辛苦批閱論文的中國刑事警察學(xué)院的老師，由于我自身水平有限，難免有不足之處，勞您費(fèi)心，請(qǐng)您指導(dǎo)。

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參考文獻(xiàn)

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第二篇：傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

提到智能時(shí)代，不得不提的就是物聯(lián)網(wǎng)和傳感器，物聯(lián)網(wǎng)就是整個(gè)的智能網(wǎng)絡(luò)，傳感器則是一個(gè)重要的組成部分。如果將物聯(lián)網(wǎng)比作一個(gè)人，那傳感器就是神經(jīng)末梢，是全面感知外界的最核心元件。傳感器就是將外界的各種信息轉(zhuǎn)換為可測(cè)量可計(jì)算的電信號(hào)，經(jīng)過設(shè)置的程序輸出結(jié)果，發(fā)送指令使各種事物可以不由人控制而只是由外界條件的變化自覺地調(diào)整行為。

物聯(lián)網(wǎng)，傳感器早已滲透日常生活中的每一個(gè)領(lǐng)域，上至宇宙海洋，下至醫(yī)學(xué)日用，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器?，F(xiàn)在只是智能技術(shù)的最初階段，例如：圖像傳感器，指紋傳感器，壓力傳感器等，人類需求的不斷提升，必然導(dǎo)致其技術(shù)的不斷進(jìn)步創(chuàng)新。

一、物聯(lián)網(wǎng)概念與定義

物聯(lián)網(wǎng)(TheInternetofthings)的概念是在1999年提出的,它的定義很簡(jiǎn)單:把所有物品通過射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進(jìn)行信息交換和通訊,實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

現(xiàn)在對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義至少有幾十種,都是不同領(lǐng)域?qū)＜覐牟煌I(lǐng)域定義的,我們?nèi)追N有代表性的供大家參考: 1.英語中“物聯(lián)網(wǎng)”一詞:InternetofThings,可譯成物的互聯(lián)網(wǎng)。

2.2005年ITU關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的定義:是一個(gè)具有可識(shí)別,可定位的傳感網(wǎng)絡(luò)。3.經(jīng)過與無線網(wǎng)絡(luò)(也含固定網(wǎng)絡(luò))連接,使物體與物體之間實(shí)現(xiàn)溝通和對(duì)話,人與物體之間實(shí)現(xiàn)溝通與對(duì)話。能實(shí)現(xiàn)上述功能的網(wǎng)稱為物聯(lián)網(wǎng)。

4.作者比較贊成一種基于泛網(wǎng)及其多制式、多系統(tǒng)、多終端等綜合的物聯(lián)網(wǎng)的定義——或稱為廣義物聯(lián)網(wǎng)。

二、國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

從國際上看,歐盟、美國、日本等國都十分重視物聯(lián)網(wǎng)的工作,并且已作了大量研究開發(fā)和應(yīng)用工作。如美國把它當(dāng)成重振經(jīng)濟(jì)的法寶,所以非常重視物聯(lián)網(wǎng) 和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,它的核心是利用信息通信技術(shù)(ICT)來改變美國未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式和結(jié)構(gòu)(金融、制造、消費(fèi)和服務(wù)等),改變政府、企業(yè)和人們的交互方式 以提高效率、靈活性和響應(yīng)速度。按歐盟專家講,歐盟發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)先于美國,確實(shí)歐盟圍繞物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用作了不少創(chuàng)新性工作。在北京全球物聯(lián)網(wǎng)會(huì)議上,他們 介紹了《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃》(Internetofthings-AnactionplanforEurope)其目的也是企圖在“物聯(lián)網(wǎng)”的發(fā)展上引 領(lǐng)世界。

我國在“物聯(lián)網(wǎng)”的啟動(dòng)和發(fā)展上與國際相比并不落后,我國中長(zhǎng)期規(guī)劃《新一代寬帶移動(dòng)無線通信網(wǎng)》中有重點(diǎn)專項(xiàng)研究開發(fā)“傳感器及其網(wǎng)絡(luò)”,國內(nèi)不少城市和省份已大量采用傳感網(wǎng)解決電力、交通、公安、農(nóng)漁業(yè)中的“M2M”等信息通信技術(shù)的服務(wù)。

在溫總理關(guān)于“感知中國”的講話后我國“物聯(lián)網(wǎng)”的研究、開發(fā)和應(yīng)用工作進(jìn)入了高潮,江蘇省無錫市一馬當(dāng)先率先提出建立“感知中國”研究中心,中國科學(xué)院、運(yùn)營(yíng)商、知名大學(xué)云集無錫共同協(xié)力發(fā)展我國的物聯(lián)網(wǎng)。

三、傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

一說到傳感器,可能大家就會(huì)往小的方面想,在物聯(lián)網(wǎng)的大概念下,一個(gè)泛在的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),隨著參照物的不同,傳感器可以是一個(gè)“大”的“智能物件”, 它可以是一個(gè)機(jī)器人、一臺(tái)機(jī)床、一列火車,甚至是一個(gè)衛(wèi)星或太空探測(cè)器。物聯(lián)網(wǎng)關(guān)注傳感器的實(shí)際應(yīng)用,下面是按應(yīng)用方式進(jìn)行的分類。

1.液位傳感器:利用流體靜力學(xué)原理測(cè)量液位,是壓力傳感器的一項(xiàng)重要應(yīng)用,適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測(cè)量。

2.速度傳感器:是一種將非電量(如速度、壓力)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏孔兓膫鞲衅?適應(yīng)于速度監(jiān)測(cè)。

3.加速度傳感器:是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備,可應(yīng)用在控制、手柄振動(dòng)和搖晃、儀器儀表、汽車制動(dòng)啟動(dòng)檢測(cè)、地震檢測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)、玩具、結(jié)構(gòu) 物、環(huán)境監(jiān)視、工程測(cè)振、地質(zhì)勘探、鐵路、橋梁、大壩的振動(dòng)測(cè)試與分析,以及鼠標(biāo),高層建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性和安全保衛(wèi)振動(dòng)偵察上。

4.濕度傳感器:分為電阻式和電容式兩種,產(chǎn)品的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕膜?？諝庵械乃羝接诟袧癫牧虾?元件的阻抗、介質(zhì)常數(shù)發(fā)生很大的變化,從而制成濕敏元件,適用于濕度監(jiān)測(cè)。

5.氣敏傳感器:是一種檢測(cè)特定氣體的傳感器,適用于一氧化碳?xì)怏w、瓦斯氣體、煤氣、氟利昂(R11、R12)、呼氣中乙醇、人體口腔口臭的檢測(cè)等。

6.壓力傳感器:是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器,廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。

7.激光傳感器:利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器,廣泛應(yīng)用于國防、生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)和非電測(cè)量等。

8.MEMS傳感器:包含硅壓阻式壓力傳感器和硅電容式壓力傳感器,兩者都是在硅片上生成的微機(jī)械電子傳感器,廣泛應(yīng)用于國防、生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)和非電測(cè)量等。

9.紅外線傳感器:利用紅外線的物理性質(zhì)來進(jìn)行測(cè)量的傳感器,常用于無接觸溫度測(cè)量、氣體成分分析和無損探傷,應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等。

10.超聲波傳感器:是利用超聲波的特性研制而成的傳感器,廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等。

11.遙感傳感器:是測(cè)量和記錄被探測(cè)物體的電磁波特性的工具,用在地表物質(zhì)探測(cè)、遙感飛機(jī)上或是人造衛(wèi)星上。

12.視覺傳感器:能從一整幅圖像捕獲光線數(shù)以千計(jì)的像素,工業(yè)應(yīng)用包括檢驗(yàn)、計(jì)量、測(cè)量、定向、瑕疵檢測(cè)和分撿。

雖然,物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈包括傳感器和芯片供應(yīng)商、應(yīng)用設(shè)備提供商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)及服務(wù)提供商、軟件與應(yīng)用開發(fā)商和系統(tǒng)集成商。但是,作為“金字塔”的 塔座,傳感器將會(huì)是整個(gè)鏈條需求總量最大和最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)?！皞鞲衅魇俏锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐、應(yīng)用的支撐和未來泛在網(wǎng)的支撐,傳感器感知了物體的信息,RFID 賦予它電子編碼,傳感網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)的演變是信息技術(shù)發(fā)展的階段表征?！?/p>

0905094128 劉繼源

第三篇：溫度傳感器在工業(yè)中的應(yīng)用

紅外溫度傳感器在工業(yè)中的應(yīng)用

隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，溫度測(cè)量與控制十分重要，溫度參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)輸出品質(zhì)、生產(chǎn)效率和安全可靠的運(yùn)行至關(guān)重要。目前，在熱處理及熱加工中已逐漸開始采用先進(jìn)的紅外溫度計(jì)等非傳統(tǒng)測(cè)溫傳感器，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱電偶、熱電阻類的熱電式溫度傳感器，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程或者重要設(shè)備的溫度監(jiān)視和控制。

基本原理

溫度傳感器 基本原理，最常用的非接觸式溫度傳感器基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測(cè)溫儀表。輻射測(cè)溫法包括亮度法（見光學(xué)高溫計(jì)）、輻射法（見輻射高溫計(jì)）和比色法（見比色溫度計(jì)）。各類輻射測(cè)溫方法只能測(cè)出對(duì)應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對(duì)黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測(cè)溫度才是真實(shí)溫度。如欲測(cè)定物體的真實(shí)溫度，則必須進(jìn)行材料表面發(fā)射率的修正。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長(zhǎng)，而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān)，因此很難精確測(cè)量。在自動(dòng)化生產(chǎn)中往往需要利用輻射測(cè)溫法來測(cè)量或控制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下，物體表面發(fā)射率的測(cè)量是相當(dāng)困難的。對(duì)于固體表面溫度自動(dòng)測(cè)量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測(cè)表面一起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提高被測(cè)表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。利用有效發(fā)射系數(shù)通過儀表對(duì)實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行相應(yīng)的修正，最終可得到被測(cè)表面的真實(shí)溫度。最為典型的附加反射鏡是半球反射鏡。球中心附近被測(cè)表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射，從而提高有效發(fā)射系數(shù)式中ε為材料表面發(fā)射率，ρ為反射鏡的反射率。至于氣體和液體介質(zhì)真實(shí)溫度的輻射測(cè)量，則可以用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑體空腔的方法。通過計(jì)算求出與介質(zhì)達(dá)到熱平衡后的圓筒空腔的有效發(fā)射系數(shù)。在自動(dòng)測(cè)量和控制中就可以用此值對(duì)所測(cè)腔底溫度（即介質(zhì)溫度）進(jìn)行修正而得到介質(zhì)的真實(shí)溫度。

在水泥制造生產(chǎn)中的應(yīng)用

紅外溫度傳感器在水泥制造生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。據(jù)調(diào)查目前我國每年因紅窯事故造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2000萬元，間接損失達(dá)3億元。用常規(guī)的方法很難對(duì)非勻速旋轉(zhuǎn)的水泥胴體進(jìn)行測(cè)溫，國際上先進(jìn)的辦法是在窯尾預(yù)熱平臺(tái)上安裝一套紅外掃描測(cè)溫儀，系統(tǒng)的軟件部分主要由數(shù)據(jù)采集濾波、同步掃描控制、數(shù)據(jù)通訊處理等，紅外輻射測(cè)溫儀按預(yù)定的掃描方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)窯胴體軸向每一個(gè)測(cè)量段成的溫度的測(cè)量，在一個(gè)掃描周期內(nèi)，紅外溫度傳感器將在掃描裝置的驅(qū)動(dòng)下，將每一個(gè)測(cè)量元表面的紅外輻射轉(zhuǎn)換成溫度相關(guān)的電信號(hào)，送進(jìn)數(shù)據(jù)采集裝置作為數(shù)據(jù)采集，同步裝置保證數(shù)據(jù)采集與回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)保持嚴(yán)格同步，要讓測(cè)量的溫度值與測(cè)量元下確對(duì)應(yīng)，測(cè)溫儀由掃描起點(diǎn)掃描到終點(diǎn)后，即對(duì)窯胴體表面各測(cè)量元完成了一次逐元溫度檢測(cè)后，立即快速返回掃描起點(diǎn)，開始下一掃描周期的檢測(cè)，數(shù)據(jù)經(jīng)微機(jī)處理后，給出反映窯內(nèi)狀況的圖像，文字信息，必要時(shí)可以發(fā)射聲光報(bào)警。為保證測(cè)量的精度，定要考慮物體的發(fā)射率，周圍環(huán)境影響。紅外測(cè)溫儀要垂直對(duì)準(zhǔn)窯胴體的表面，因因水汽，塵埃，煙霧的影響，要采取加裝水冷，風(fēng)吹掃裝置。意義： 1.生產(chǎn)過程中對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)控與監(jiān)視，只要溫度控制在設(shè)定值內(nèi)，產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)有保證，過低過高都浪費(fèi)能源； 2.在線安全的檢測(cè)可以起到保護(hù)人以及設(shè)備安全； 3.降低能耗，節(jié)約能源。

在熱處理行業(yè)中的應(yīng)用

紅外溫度傳感器可以廣泛的應(yīng)用于鋼鐵生產(chǎn)過程中，對(duì)生產(chǎn)過程的溫度進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)于提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量至重要。紅外溫度傳感器可精確地監(jiān)視每個(gè)階段，使鋼材在整個(gè)加工過程中保持正確的冶金性能。紅外溫度傳感器可以幫助鋼鐵生產(chǎn)過程中提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率、降低能耗、增強(qiáng)人員安全、減少停機(jī)時(shí)間等。

紅外溫度傳感器在鋼鐵加工和制造過程中主 要應(yīng)用在連鑄、熱風(fēng)爐、熱軋、冷軋、棒材和線材軋制等過程中。

紅外溫度傳感器傳感頭有數(shù)字和模擬輸出兩種，發(fā)射率可調(diào)?！@對(duì)于發(fā)射率變化金屬材料尤其重要。要生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和提高生產(chǎn)率，在煉鋼的全過程中，精確測(cè)溫是關(guān)鍵。連鑄將鋼水變?yōu)楸馀?、板坯或方坯時(shí)，有可能出現(xiàn)減產(chǎn)或停機(jī)，需精確的實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)，配以水嘴和流量的調(diào)節(jié)，以提供合適的冷卻，從而確保鋼坯所要求的冶金性能，最終獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品、提高生產(chǎn)率和延長(zhǎng)設(shè)備壽命。所選傳感頭的型號(hào)由生產(chǎn)過程和傳感頭安放位置決定。如安裝在惡劣的環(huán)境中，視線受到灰塵、水霧或蒸汽的阻擋，光纖雙色傳感頭和一體化 比色測(cè)溫探頭是最佳選擇。如需要鑄坯邊緣到邊緣的溫度分布圖，可使用行掃描式紅外測(cè)溫儀。熱軋的類型以及軋制過程中軋機(jī)的數(shù)量和類型隨所加工的產(chǎn)品的類型而變化。為了消除控制冷卻區(qū)內(nèi)蒸汽和灰塵對(duì)測(cè)溫的影響，使用比色測(cè)溫儀即使在目標(biāo)的能量被阻擋95%的情況下仍可準(zhǔn)確測(cè)溫。在熱軋過程中，通常冷卻的鋼板由卷取機(jī)卷成鋼卷，以便運(yùn)輸至冷軋或其它設(shè)備處。為保持層流冷卻區(qū)合理冷卻，在卷取機(jī)處需要準(zhǔn)確測(cè)溫。該點(diǎn)的溫度是至關(guān)重要的，因?yàn)槠錄Q定成卷前的鋼材是否被合理的冷卻。否則不合理的冷卻可能改變鋼材的冶金性能以致造成廢品。由于該點(diǎn)溫度較低且鋼材以 75～100 英尺/秒的速度在運(yùn)行，因此就需要一種具有快速響應(yīng)時(shí)間的低溫系列的紅外測(cè)溫儀。有些軋鋼廠成卷方法是在粗軋之后熱鋼成卷，運(yùn)到工廠的 其它地方。然后熱軋開卷，并送入精軋，經(jīng)冷卻，然后在卷取機(jī)上重新成卷。在熱軋開卷之處，準(zhǔn)確測(cè)量及監(jiān)視溫度非常重要，因?yàn)椴僮魅藛T依此正確設(shè)置精軋 機(jī)軋輥的參數(shù)。經(jīng)常在完成精軋冷卻之后進(jìn)行成卷，鋼卷被運(yùn)至本廠另一個(gè)廠區(qū)冷軋或運(yùn)至其它工廠。冷軋使鋼材成為更薄而更平整的產(chǎn)品，這時(shí)鋼材是在大約94℃軋制或在環(huán)境溫度下完成的。在各精軋機(jī)之間安裝的測(cè)溫儀使操作員根據(jù)檢測(cè)的溫度變化來對(duì)軋機(jī)進(jìn)行調(diào)整。

在有些生產(chǎn)過程中，如高速軋制和振動(dòng)的細(xì)棒或線材產(chǎn)品的溫度測(cè)量是很困難的，高性能紅外雙色測(cè)溫儀就可以解決這個(gè)問題。當(dāng)目標(biāo)偏離視場(chǎng)或局部受阻擋（灰塵、蒸汽、障礙物等）的情況下，雙測(cè)溫儀仍能精確測(cè)溫。熱風(fēng)爐為高爐提供高溫穩(wěn)定的熱風(fēng)，為了安全操作，需監(jiān)測(cè)熱風(fēng)爐拱頂溫度。目前，我國熱風(fēng)爐拱頂溫度測(cè)量大多采用熱電偶。由于熱電偶的使用環(huán)境（高溫，高壓）和結(jié)構(gòu)的 限制，在溫度波動(dòng)大、振動(dòng)及安裝方式等諸多因素的影響下，造成熱電偶?jí)勖?、測(cè)量準(zhǔn)確度不穩(wěn)定、維護(hù)麻煩等缺點(diǎn)。一種專用于熱風(fēng)爐拱頂溫度測(cè)量的紅外測(cè)溫保護(hù)裝置可以取代熱電偶測(cè)溫方法以避免由此方法所帶來的諸多缺點(diǎn)，用戶使用結(jié)果證明該裝置運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、效果良好。

在電力方面的作用

1.連接器-電連接部位會(huì)逐漸放松連接器，由于反復(fù)的加熱(膨脹)和冷卻(收縮)產(chǎn)生熱量、或者表面臟物、炭沉積和腐蝕。非接觸式紅外測(cè)溫探頭HE-155K可以迅速確定表明有嚴(yán)重問題的溫升。

2.電動(dòng)機(jī)-為了保持電動(dòng)機(jī)的壽命期，檢查供電連接線和電路斷路器(或者保險(xiǎn)絲)溫度是否一致。3.電動(dòng)機(jī)軸承-檢查發(fā)熱點(diǎn)，在出現(xiàn)的問題導(dǎo)致設(shè)備故障之前定期維修或者更換。4.電動(dòng)機(jī)線圈絕緣層-通過測(cè)量電動(dòng)機(jī)線圈絕緣層的溫度，延長(zhǎng)它的壽命。

5.各相之間的測(cè)量-檢查感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、大型計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備的電線和連接器各相之間的溫度是否相同。6.變壓器-空冷器件的繞組可直接用非接觸式紅外測(cè)溫探頭HE-155K測(cè)量以查驗(yàn)過高的溫度，任何熱點(diǎn)都表明變壓器繞組的損壞。

7.不間斷電源-確定UPS輸出濾波器上連接線的發(fā)熱點(diǎn)。一個(gè)溫度低的點(diǎn)表明可能直流濾波線路是開路。8.備用電池-檢查低壓電池以確保連接正確。與電池接頭接觸不良可能會(huì)加熱到足以燒毀電池芯棒。9.鎮(zhèn)流器-在鎮(zhèn)流器開始冒煙之前檢查出它的過熱。

在生活中的具體應(yīng)用

1.冰箱中的溫度傳感器。當(dāng)冰箱內(nèi)的溫度高于設(shè)定值時(shí)，制冷系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)；而當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，制冷系統(tǒng)又會(huì)自動(dòng)停止 冰箱溫度的控制是通過溫度傳感器實(shí)現(xiàn)的。2..汽車中的溫度傳感器。車用傳感器是汽車電子設(shè)備的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著信息收集的任務(wù)。在汽車電噴發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中，溫度是需測(cè)量和控制的重要參數(shù)之一。發(fā)動(dòng)機(jī)熱狀態(tài)的測(cè)量、氣體及液體溫度的測(cè)量，都需要溫度傳感器來完成。因而車用溫度傳感器是必不可少的。由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高溫(發(fā)動(dòng)機(jī)表面溫度可達(dá)150℃、排氣歧管可達(dá)650℃)、振動(dòng)(加速度30g)、沖擊(加速度50g)、潮濕(100%RH，-40℃-120℃)以及蒸汽、鹽霧、腐蝕和油泥污染的惡劣環(huán)境中，因此發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用傳感器耐惡劣環(huán)境的技術(shù)指標(biāo)要比一般工業(yè)用傳感器高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，其中最關(guān)鍵的是測(cè)量精度和可靠性。否則，由傳感器帶來的測(cè)量誤差將最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)難以正常工作或產(chǎn)生故障。溫度傳感器主要用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度以及催化溫度等。溫度用傳感器有線繞電阻式、熱敏電阻式和熱偶電阻式三種主要類型。三種類型傳感器各有特點(diǎn)，其應(yīng)用場(chǎng)合也略有區(qū)別。線繞電阻式溫度傳感器的精度高，但響應(yīng)特性差；熱敏電阻式溫度傳感器靈敏度高，響應(yīng)特性較好，但線性差，適應(yīng)溫度較低；熱偶電阻式溫度傳感器的精度高，測(cè)量溫度范圍寬，但需要配合放大器和冷端處理一起使用。已實(shí)用化的產(chǎn)品有非接觸式紅外溫度傳感器(通用型0℃～500℃，精度1%，響應(yīng)時(shí)間500ms；高溫型300℃～1600℃，精度0.5%，響應(yīng)時(shí)間100ms)等。

3..家用電器中的溫度傳感器。溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器(微波爐、空調(diào)、油煙機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、烤面包機(jī)、電磁爐、炒鍋、暖風(fēng)機(jī)冰箱、冷柜、熱水器、飲水機(jī)、洗碗機(jī)、消毒柜、洗衣機(jī)、烘干機(jī)以及中低溫干燥箱、恒溫箱等場(chǎng)合的溫度測(cè)量與控制等)、醫(yī)用/家用體溫計(jì)，便攜式非接觸紅外溫度測(cè)溫儀等等許多方面。

紅外溫度傳感器的益處工業(yè)用紅外溫度傳感器的益處

便捷！紅外溫度傳感器可快速提供溫度測(cè)量，紅外溫度傳感器為一體化集成式紅外測(cè)溫儀，傳感器、光學(xué)系統(tǒng)與電子線路共同集成在金屬殼體內(nèi)。另外由于紅外測(cè)溫儀堅(jiān)實(shí)、輕巧，時(shí)代瑞資HE-155k易于安裝，金屬殼體上的標(biāo)準(zhǔn)螺紋可與安裝部位快速連接；同時(shí)HE-155k還有各型選件（例如吹掃保護(hù)套、90°可調(diào)安裝支架、數(shù)字顯示表等）以滿足各種工況場(chǎng)合要求。

精確!紅外溫度傳感器的另一個(gè)先進(jìn)之處是精確，通常精度都是1度以內(nèi)。這種性能在你做預(yù)防性維護(hù)時(shí)特別重要，如監(jiān)視惡劣生產(chǎn)條件和將導(dǎo)致設(shè)備損壞或停機(jī)的特別事件時(shí)。因?yàn)榇蠖鄶?shù)的設(shè)備和工廠運(yùn)轉(zhuǎn)365天，停機(jī)等同于減少收入，要防止這樣的損失，通過掃描所有現(xiàn)場(chǎng)電子設(shè)備-斷路器、變壓器、保險(xiǎn)絲、開關(guān)、總線和配電盤以查找熱點(diǎn)。用紅外測(cè)溫儀，你甚至可快速探測(cè)操作溫度的微小變化，在其萌芽之時(shí)就可將問題解決，減少因設(shè)備故障造成的開支和維修的范圍。

安全!安全是使用紅外溫度傳感器最重要的益處。不同于接觸測(cè)溫儀，非接觸測(cè)溫是紅外測(cè)溫儀的最大的優(yōu)點(diǎn)，使用戶可以方便的測(cè)量難以接近或移動(dòng)的目標(biāo),你可以在儀器允許的范圍內(nèi)讀取目標(biāo)溫度。非接觸溫度測(cè)量還可在不安全的或接觸測(cè)溫較困難的區(qū)域進(jìn)行，像蒸汽閥門或加熱爐附近，他們不需接觸測(cè)溫時(shí)一不留神就燒傷手指的風(fēng)險(xiǎn)。高于頭頂25英尺的供/回風(fēng)口溫度的精確測(cè)量就象在手邊測(cè)量一樣容易。HE-155k紅外測(cè)溫儀有激光瞄準(zhǔn)，便于識(shí)別目標(biāo)區(qū)域。有了它你的工作變的輕松多了。

出紅外線。紅外溫度傳感器通過紅外探測(cè)器將物體輻射的功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，成像裝置的輸出信號(hào)就可以完全一一對(duì)應(yīng)地模擬掃描物體表面溫度的空間分布，經(jīng)電子系統(tǒng)處理，傳至顯示屏上，得到與物體表面熱分布相應(yīng)的熱像圖。運(yùn)用這一方法，便能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離熱狀態(tài)圖像成像和測(cè)溫并進(jìn)行分析判斷。

第四篇：磁懸浮技術(shù)在汽車工程中的應(yīng)用分析

磁懸浮技術(shù)在汽車工程中的應(yīng)用分析

摘要：電磁懸浮系統(tǒng)具有較好的可控性，永磁懸浮系統(tǒng)具有良好的非線性剛度特性，且具有使用壽命長(zhǎng)、技術(shù)實(shí)施要求不高、無噪聲、無污染等優(yōu)點(diǎn)。本文綜述和分析了磁懸浮技術(shù)在汽車主動(dòng)懸架、汽車減振器、汽車座椅、救護(hù)車擔(dān)架中的應(yīng)用，提出了一些需要思考和解決的問題，并展望了磁懸浮技術(shù)在汽車工程中應(yīng)用的前景。

關(guān)鍵詞：磁懸浮 汽車 應(yīng)用前言

磁懸浮是在沒有接觸性約束的條件下，在磁力作用下，使物體在空間處于穩(wěn)定的一種狀態(tài)。由于它具有非接觸、無摩擦、無污染等特征，使其在工程中的應(yīng)用場(chǎng)合顯示出極大的優(yōu)越性，近年來倍受工程技術(shù)人員關(guān)注。

按懸浮方式分，如圖1 所示，磁懸浮機(jī)構(gòu)可分為排斥式和吸引式兩種類型。排斥懸浮的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)應(yīng)于負(fù)荷上下位置比較穩(wěn)定，但為防止其側(cè)向移動(dòng)而需垂直導(dǎo)向；吸引懸浮的優(yōu)點(diǎn)是左右位置比較穩(wěn)定，但上下位置不能調(diào)整，左右位置需導(dǎo)向。按動(dòng)力來源分，磁懸浮機(jī)構(gòu)可分為電磁懸浮和永磁懸浮兩種類型。電磁懸浮系統(tǒng)是通過控制電磁鐵的電流來達(dá)到控制間隙、懸浮物體的目的。目前，磁懸浮產(chǎn)品的研制尚主要限于超導(dǎo)技術(shù)、電磁技術(shù)范疇，其在振動(dòng)控制中亦主要用于主動(dòng)隔振。隨著超導(dǎo)技術(shù)的飛速發(fā)展，磁懸浮列車已步入實(shí)用化階段，磁懸浮軸承在工業(yè)中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。但因電磁懸浮系統(tǒng)需要較強(qiáng)的動(dòng)力供給，控制系統(tǒng)較復(fù)雜，技術(shù)水平要求較高且價(jià)格昂貴，從而限制了其在工程中的應(yīng)用。永磁懸浮系統(tǒng)是利用永磁體的磁感現(xiàn)象以及永磁體之間的斥力和引力來達(dá)到懸浮的目的。20 世紀(jì)70 年代以來，永磁材料的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。目前，永磁材料已進(jìn)入第三代，并在磁性材料的研究上取得了重要突破。Nd-Fe-B系永磁材料被稱為現(xiàn)代磁王，其潛在磁能積的理論值高達(dá)525.4KJ/m3，能推起相當(dāng)于自身重量640 倍的重物，而一般鐵氧體也能推起相當(dāng)于自重120 倍的重物。由于永磁懸浮系統(tǒng)具有技術(shù)實(shí)施及維修保養(yǎng)水平要求不高、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，其在工程中的應(yīng)用愈來愈廣泛。

圖1 磁懸浮機(jī)構(gòu)懸浮方式原理示意圖

目前，成熟的磁懸浮系統(tǒng)在汽車工程中的應(yīng)用較少，但磁懸浮技術(shù)在磁懸浮列車中的應(yīng)用給我們帶來了啟示：既然采用磁場(chǎng)作為彈性介質(zhì)的磁懸浮列車比采用鋼板彈簧和螺旋彈簧的舊式列車有更好的減振性能，那么將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用于汽車也應(yīng)當(dāng)有類似的結(jié)果。因而，一些有識(shí)之士已開始探討將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用于汽車工程中。本文綜述和分析、探討了磁懸浮技術(shù)在汽車工程中的應(yīng)用，并展望了應(yīng)用前景。磁懸浮技術(shù)在汽車主動(dòng)懸架中的應(yīng)用

通過改變電磁鐵線圈中電流，不但可以改變電磁力的大小，而且可以改變電磁力的方向。因此，可基于電磁鐵設(shè)計(jì)汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)[1,2]。汽車磁懸浮主動(dòng)懸架系統(tǒng)的工作原理框圖如圖2 所示[1]，主動(dòng)懸架系統(tǒng)的機(jī)械部分由工作缸筒、永磁體和鑄鋼體等組成?？刂葡到y(tǒng)由電子元件、超聲波傳感器、控制器、功率放大器和線圈組成。由超聲波傳感器檢測(cè)位移激振信號(hào)，該信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后經(jīng)過控制器處理，來調(diào)整線圈電壓的大小，使作用在鑄鋼體上的力發(fā)生變化，達(dá)到調(diào)整系統(tǒng)剛度和阻尼系數(shù)的目的。為了克服主動(dòng)懸架系統(tǒng)中電磁力控制穩(wěn)定性差和電磁懸浮剛度小等缺點(diǎn)，可采用彈簧和電磁力共同構(gòu)成懸掛系統(tǒng)的剛度，如圖3 所示。

圖2 汽車磁懸浮主動(dòng)懸架系統(tǒng)的工作原理框圖

圖3 電磁力、彈簧復(fù)合剛度控制器

仿真結(jié)果表明，由于電磁懸浮主動(dòng)懸架系統(tǒng)的控制器參數(shù)可調(diào)，使得該系統(tǒng)具有很好的動(dòng)力可調(diào)特性，其剛度和阻尼在線可調(diào)。但電磁懸浮技術(shù)在汽車主動(dòng)懸架中的應(yīng)用還有許多問題需要進(jìn)一步研究，如系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化，控制策略和算法，電磁懸浮系統(tǒng)的工程實(shí)現(xiàn)等。磁懸浮技術(shù)在汽車減振器中的應(yīng)用

如采用由兩塊同極相對(duì)的高強(qiáng)度永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)作為汽車減振器的彈性介質(zhì)，兩磁鐵同極間的斥力隨著兩磁級(jí)間距離的減小而變大，因此具有良好的非線性剛度特性，而且可根據(jù)負(fù)載自動(dòng)調(diào)整剛度及車身高度，可以很好地滿足汽車行駛平順性的要求。

一種磁懸浮汽車減振器的結(jié)構(gòu)如圖4 所示[3]。此磁懸浮減振器的彈性力主要由上、下主磁鐵29、18的N 極間的排斥力產(chǎn)生。行程開關(guān)觸點(diǎn)11 通過連桿2 與活塞柱1 相連接，塑料套筒19、26 和橡膠隔塊32、33 起限定聚磁磁鐵16、31、34 位置的作用，密封圈4 起防塵、密封的作用。當(dāng)活塞柱1 相對(duì)壓蓋5向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧7 起緩沖的作用，當(dāng)活塞柱1 相對(duì)基筒6 向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，橡膠墊片17、20、30 起緩沖的作用。固定片27 與橡膠墊片17 間的空腔內(nèi)充有油液，導(dǎo)管15 分別與套筒8 及一儲(chǔ)液罐（上部空腔內(nèi)充有氣體）相連。當(dāng)該減振器被壓縮時(shí)，套筒8 內(nèi)的油液通過導(dǎo)管15 進(jìn)入一儲(chǔ)液罐，由于此時(shí)儲(chǔ)液罐內(nèi)的阻尼片可隨油液上升，所以油液阻力很小。當(dāng)該減振器被壓縮后復(fù)原時(shí)，活塞柱1 向上運(yùn)動(dòng)，儲(chǔ)液罐內(nèi)的氣體壓力較大，把油液下壓，經(jīng)阻尼片上的阻尼孔壓回套筒8 內(nèi)，油液經(jīng)阻尼片上的阻尼孔時(shí)發(fā)熱，振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能。另外，通過控制電路液力左右移動(dòng)活塞柱24，可運(yùn)用聚磁原理調(diào)整減振器的剛度特性，并可改變減振器的長(zhǎng)度，從而調(diào)整車高。1、24–活塞柱 2–連桿 3、22–壓環(huán) 4、23、28–密封圈 5–壓蓋 6–基筒 7–螺旋彈簧

8–套筒 9、10、12、13、14–行程開關(guān) 11–行程開關(guān)觸點(diǎn) 15–導(dǎo)管 16、21、31、34–聚磁磁鐵17、20、30–橡膠墊片 18–下主磁鐵 19、26–塑料套筒 25–基座 27–固定片 29–上主磁鐵 32、33–橡膠隔塊

圖4 磁懸浮汽車減振器結(jié)構(gòu)示意圖

由以上可以看出，此磁懸浮減振器原理正確，具有很好的可行性，但其減振性能仍需做深入細(xì)致的仿真分析和實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證。值得一提的是，通過上、下主磁鐵間充有油液的方式緩沖振動(dòng)一方面會(huì)增加減振器的加工技術(shù)要求（如密封技術(shù)），另一方面會(huì)使減振器發(fā)熱，而溫度對(duì)磁性材料的性能有一定的影響，如采用加裝散熱片散熱，將使結(jié)構(gòu)更趨復(fù)雜。如采用將此減振器與一阻尼器并聯(lián)的工作方式，可能會(huì)具有更好的可行性。磁懸浮技術(shù)在汽車座椅中的應(yīng)用

為提高汽車乘坐舒適性和操縱性能，可將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用于汽車座椅上[4,5]。

圖5 所示為按照吸引懸浮的原理設(shè)計(jì)的汽車磁懸浮座椅[4]。該座椅所采用的磁鐵為斷面尺寸為30mm(H)×24mm(W)(W/H 比為0.8)的釹-鐵-硼磁鐵，磁鐵間距在1～5mm 內(nèi)可調(diào)。上導(dǎo)槽的上下升程為10mm，為了使懸浮磁鐵不接觸下導(dǎo)軌，上下導(dǎo)軌間安裝了樹脂襯墊，當(dāng)產(chǎn)生沖擊時(shí)，為了不使座椅脫開，采用了上導(dǎo)槽夾住下導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)。為了使左右方向磁鐵間隔一定，外側(cè)安裝軸承來定位。左右上導(dǎo)槽間以剛性結(jié)合來限制向外的偏移。試驗(yàn)結(jié)果表明，試制的座椅前后滑動(dòng)時(shí)，與常規(guī)座椅相比，滑動(dòng)阻力減小到1/5～1/10。

圖5 汽車磁懸浮座椅的可調(diào)軌道機(jī)構(gòu)

為克服排斥型磁懸浮系統(tǒng)剛度大、難于控制的缺陷，可采用線性彈簧和非線性磁浮裝置組合的方法設(shè)計(jì)汽車座椅[5]，使該座椅具有小變形時(shí)較“軟”的線性特性，大變形時(shí)較“硬”的非線性特性。試驗(yàn)結(jié)果表明，該種座椅隔振性能良好，基本相當(dāng)于半主動(dòng)隔振系統(tǒng)，抗沖擊性能良好，可克服常規(guī)座椅在大載荷下“撞底（bottoming）”的現(xiàn)象，同時(shí)該種座椅還具有行程小的優(yōu)點(diǎn)。磁懸浮技術(shù)在救護(hù)車擔(dān)架隔振中的應(yīng)用

一種救護(hù)車磁懸浮擔(dān)架的結(jié)構(gòu)如圖6 所示[6]，該磁懸浮擔(dān)架由支架、安裝在支架下方及地板上方磁極相對(duì)的上磁體和下磁體、支架與地板之間的四邊形連桿機(jī)構(gòu)組成。在上述兩塊磁體的作用下，擔(dān)架支架通過四邊形連桿機(jī)構(gòu)懸浮在地板上，從而可有效吸收擔(dān)架支架的振動(dòng)。

圖6 救護(hù)車磁懸浮擔(dān)架結(jié)構(gòu)示意圖 幾點(diǎn)探討

6.1 磁屏蔽問題

磁場(chǎng)是否損壞人體健康、能否有效屏蔽是磁懸浮技術(shù)在汽車工程中應(yīng)用最值得注意的主要問題之一。在現(xiàn)有磁懸浮技術(shù)在汽車工程中應(yīng)用方面的文獻(xiàn)中，對(duì)磁屏蔽問題都沒有述及，但該問題已在磁懸浮列車中得到有效解決。根據(jù)日本的報(bào)告，磁懸浮系統(tǒng)形成的電磁回路所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，僅相當(dāng)于地磁，對(duì)人體絲毫不會(huì)產(chǎn)生危害。而德國的測(cè)量結(jié)果更明確：坐在他們的磁懸浮列車上所感受到的磁場(chǎng)影響，小于坐在4米遠(yuǎn)的地方看一臺(tái)21 英寸的黑白電視機(jī)。因此，根據(jù)磁懸浮列車的研究成果，磁屏蔽問題能夠在汽車工程中應(yīng)用的磁懸浮機(jī)構(gòu)中得到有效解決。

6.2 磁懸浮系統(tǒng)阻尼問題

在現(xiàn)有的磁懸浮機(jī)構(gòu)中，有些系統(tǒng)采用磁懸浮與阻尼器并聯(lián)使用的方式[2,3,5]，有些系統(tǒng)僅采用了磁懸浮方式，未加阻尼[1,6,7]。有的研究者認(rèn)為，磁懸浮自身可產(chǎn)生阻尼，且阻尼因子d=0.23[7]，有的研究者認(rèn)為，磁懸浮自身產(chǎn)生阻尼是因相位變化而引起的[5]。磁懸浮系統(tǒng)的阻尼是自身產(chǎn)生還是因?qū)驒C(jī)構(gòu)的摩檫力造成，其產(chǎn)生阻尼的機(jī)理如何，尚需進(jìn)一步研究。

6.3 正負(fù)剛度不對(duì)稱問題

磁懸浮系統(tǒng)正負(fù)剛度不對(duì)稱，即向下壓縮時(shí)的剛度大于向上運(yùn)動(dòng)時(shí)的剛度，從而造成了磁懸浮系統(tǒng)時(shí)域振動(dòng)曲線的非對(duì)稱性，這一問題在磁懸浮系統(tǒng)設(shè)計(jì)中值得注意。結(jié)語

電磁懸浮系統(tǒng)具有較好的可控性，可將其應(yīng)用于汽車主動(dòng)懸架設(shè)計(jì)中。永磁懸浮系統(tǒng)具有良好的非線性剛度特性，且具有使用壽命長(zhǎng)、技術(shù)實(shí)施要求不高、非接觸、無噪聲、無污染等優(yōu)點(diǎn)，可將其應(yīng)用于汽車減振器、座椅、救護(hù)車擔(dān)架中。隨著磁懸浮技術(shù)的完善，還可進(jìn)一步開發(fā)出磁懸浮式發(fā)動(dòng)機(jī)支架、磁懸浮式防撞保險(xiǎn)杠等產(chǎn)品。因此，磁懸浮技術(shù)在汽車工程中具有良好的應(yīng)用前景，但有些問題諸如磁屏蔽、工程實(shí)施、磁懸浮阻尼等尚需做進(jìn)一步做深入細(xì)致的研究。

參考文獻(xiàn) 劉小英，王凌，趙淑英等.汽車磁懸浮減振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析與模型研究.武漢汽車工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000（3）：14~17 陳渝光，李太福，肖蕙蕙等.基于磁懸浮剛度控制器與可調(diào)阻尼器的智能減振器研究.重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)，2001（2）：62~64 李輝，何锃.磁懸浮減振器的研究.汽車工藝與材料，1999(5)：34~37 4 劉繼承.磁懸浮技術(shù)在汽車座椅上的應(yīng)用，國外汽車，1992(1)：25~28 Etsunori Fujita, Noritoshi Nakagawa etc.Vibration Characteristics of Vertical Suspension Using Magneto-Spring.1999 Society of Automotive Engineers, 1999-01-1781,2893~2908 坂本豐.防振擔(dān)架架，專利號(hào)：JP10277095 崔瑞意，申仲翰，劉玉標(biāo).磁懸浮隔振裝置的研制及基本機(jī)理研究.力學(xué)與實(shí)踐，1999(4)：54~56(end)

第五篇：傳感器技術(shù)應(yīng)用概述論文 (作業(yè))

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)

結(jié)課論文

題目：稱重傳感器在電梯中的應(yīng)用

學(xué)號(hào)：11230319

姓名：李永健 班級(jí)：電力傳動(dòng)一班

傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

摘要：傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)測(cè)試和自動(dòng)控制的重要環(huán)節(jié)。它的主要特征是能準(zhǔn)確地傳遞和檢測(cè)出某一形態(tài)的信息,并將它轉(zhuǎn)換成另一形態(tài)的信息。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,其越來越廣泛的應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。傳感器是一種檢測(cè)裝置,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。它能感受到被測(cè)量的信息,將檢測(cè)感受到的信息,并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào),來滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄以及控制等的要求。在機(jī)電一體化的系統(tǒng)中,傳感器處系統(tǒng)之首,是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的有效保證。隨著人類探知領(lǐng)域的不斷深入,各種信息的傳遞速度將越來越快, 處理信息的能力也將越來越強(qiáng),因此,就要求相對(duì)應(yīng)的信息采集傳感技術(shù)也要跟上發(fā)展的步伐,這也就決定了傳感器將越來越被廣泛運(yùn)用、無處不在，同時(shí)，傳感器也與我們的生活息息相關(guān)。

關(guān)鍵詞：稱重傳感器

電梯

應(yīng)用 一.引言

通過學(xué)習(xí)和查閱，我發(fā)現(xiàn)傳感器在現(xiàn)代生產(chǎn)中有著非常普遍的應(yīng)用，在實(shí)際生產(chǎn)過程中傳感器配合電腦中控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)的檢測(cè)生產(chǎn)中的每一個(gè)指標(biāo)，以便能夠?qū)崟r(shí)的做出相應(yīng)的調(diào)整，保證了生產(chǎn)過程中的安全、高效。據(jù)初步調(diào)查統(tǒng)計(jì)，目前在眾多大中型商場(chǎng)、酒店、學(xué)校、娛樂場(chǎng)所等客流量大的地方都使用了智能電梯。它的普及無疑給人們的生活傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

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帶來了極大的便利，節(jié)省了很多寶貴的時(shí)間，可以說，現(xiàn)代智能電梯技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是，據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)，電梯在運(yùn)行效率方面還存在著一些問題，于是提出了改進(jìn)現(xiàn)代智能電梯的設(shè)想。此篇主要討論稱重傳感器在電梯中的作用，以及電梯中各個(gè)部位傳感器類型及其功用。

二.傳感器的選擇要求

2.1、根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型

要進(jìn)行個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小；被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。

2．2、靈敏度的選擇

通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

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號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡員減少從外界引入的廠擾信號(hào)。傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測(cè)量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

2.3、頻率響應(yīng)特性

傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過火的誤差。

2.4、穩(wěn)定性

傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

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傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。

2.5、線性范圍

傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來極大的方便。要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。

2.6、精度

精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

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某些特殊使用場(chǎng)合，無法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。

三.稱重傳感器

3.1稱重傳感器簡(jiǎn)介

電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個(gè)原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在它表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小），再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過程。

由此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測(cè)電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少的幾個(gè)主要部分。下面就這三方面簡(jiǎn)要論述。

稱重傳感器

一、電阻應(yīng)變片

傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上，即成為一片應(yīng)變片。他的一個(gè)重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。我們來介紹一下它的意義。

設(shè)有一個(gè)金屬電阻絲，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作ρ，這種材料的泊松系數(shù)是μ。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時(shí)，它的電阻值為R： R = ρL/S（Ω）

1--1 當(dāng)他的兩端受F力作用時(shí)，將會(huì)伸長(zhǎng)，也就是說產(chǎn)生變形。設(shè)其伸長(zhǎng)ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少Δr。此外，還可用實(shí)驗(yàn)證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會(huì)有所改變，記作Δρ。

對(duì)式（1--1）求全微分，即求出電阻絲伸長(zhǎng)后，他的電阻值改變了多少。我們有：

ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2

1--2 用式（1--1）去除式（1--2）得到

ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S

1--3 另外，我們知道導(dǎo)線的橫截面積S = πr2，則 Δs = 2πr*Δr，所以

ΔS/S = 2Δr/r

1--4 從材料力學(xué)我們知道

Δr/r =-μΔL/L

1--5 其中，負(fù)號(hào)表示伸長(zhǎng)時(shí)，半徑方向是縮小的。μ是表示材料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式（1--4）（1--5）代入（1--3），有: 傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

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ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L =（1 + 2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L））*ΔL/L = K *ΔL/L（2--6）

其中

K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L）

1--7 式（1--6）說明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率（電阻相對(duì)變化）和電阻絲伸長(zhǎng)率（長(zhǎng)度相對(duì)變化）之間的關(guān)系。

需要說明的是：靈敏度系數(shù)K值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質(zhì)決定的一個(gè)常數(shù)，它和應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無關(guān)，不同的材料的K值一般在1.7—3.6之間；其次K值是一個(gè)無因次量，即它沒有量綱。

在材料力學(xué)中ΔL/L稱作為應(yīng)變，記作ε，用它來表示彈性往往顯得太大，很不方便

常常把它的百萬分之一作為單位，記作με。這樣，式（1--6）常寫作： ΔR/R = Kε

(1--8)

二、彈性體

彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個(gè)，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對(duì)外力產(chǎn)生反作用力，達(dá)到相對(duì)靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個(gè)高品質(zhì)的應(yīng)變場(chǎng)（區(qū)），使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想的完成應(yīng)變棗電信號(hào)的轉(zhuǎn)換任務(wù)。以稱重傳感器的彈性體為例，來介紹一下其中的應(yīng)力分布。

設(shè)有一帶有肓孔的長(zhǎng)方體懸臂梁。

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肓孔底部中心是承受純剪應(yīng)力，但其上、下部分將會(huì)出現(xiàn)拉伸和壓縮應(yīng)力。主應(yīng)力方向一為拉神，一為壓縮，若把應(yīng)變片貼在這里，則應(yīng)變片上半部將受拉伸而阻值增加，而應(yīng)變片的下半部將受壓縮，阻值減少。下面列出肓孔底部中心點(diǎn)的應(yīng)變表達(dá)式，而不再推導(dǎo)。

ε =（3Q（1+μ）/2Eb）*（B（H2-h2）+bh2）/（B（H3-h3）+bh3）

2--9 其中：Q--截面上的剪力；E--揚(yáng)氏模量：μ—泊松系數(shù)；B、b、H、h—為梁的幾何尺寸。

需要說明的是，上面分析的應(yīng)力狀態(tài)均是―局部‖情況，而應(yīng)變片實(shí)際感受的是―平均‖狀態(tài)。

三、檢測(cè)電路

檢測(cè)電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?。因?yàn)榛菟沟请姌蚓哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補(bǔ)償問題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。

3.2稱重傳感器工作原理

負(fù)荷傳感器是稱重傳感器、測(cè)力傳感器的統(tǒng)稱，用單項(xiàng)參數(shù)評(píng)價(jià)它的計(jì)量特性。

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電阻應(yīng)變式稱重傳感器主要由彈性元件、電阻應(yīng)變片、測(cè)量電路和傳輸電纜4部分組成。電阻應(yīng)變片貼在彈性元件上，彈性元件受力變形時(shí)，其上的應(yīng)變片隨之變形，并導(dǎo)致電阻改變。測(cè)量電路測(cè)出應(yīng)變片電阻的變化并變換為與外力大小成比例的電信號(hào)輸出。電信號(hào)經(jīng)處理后以數(shù)字形式顯示出被測(cè)物的質(zhì)量。電阻應(yīng)變式稱重傳感器的稱量范圍為幾十克至數(shù)百噸，計(jì)量準(zhǔn)確度達(dá)1/1000～1/10000，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，可靠性較好。大部分電子衡器都使用這種傳感器。電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個(gè)原理：彈性體彈性元件，敏感梁在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片轉(zhuǎn)換元件也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化增大或減小，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)電壓或電流，從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過程。在測(cè)量過程中，重量加載到稱重傳感器的彈性體上會(huì)引起塑性變形。電阻應(yīng)變式稱重傳感器的工作過程應(yīng)變正向和負(fù)向通過安裝在彈性體上的應(yīng)變片轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)。最簡(jiǎn)單的彎曲梁稱重傳感器只有一個(gè)應(yīng)變片。通常，彈性體和應(yīng)變片通過多種方式來結(jié)合，類似外殼密封部件等來保護(hù)應(yīng)變片。

稱重傳感器在選用時(shí)要考慮到很多因素，實(shí)際的使用當(dāng)中我們主要從下列幾個(gè)因素考慮。稱重傳感器的量程根據(jù)你的用途，稱重傳感器的量程選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

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用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體自重、可產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載因素綜合評(píng)價(jià)來決定。一般來講，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但是在實(shí)際的使用當(dāng)中，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。其次稱重傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)包括傳感器的非線性、蠕變、重復(fù)性、滯后、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用的時(shí)候不應(yīng)該盲目追求高等級(jí)的傳感器，應(yīng)該考慮電子衡的準(zhǔn)確度等級(jí)和成本。一般情況下，選用傳感器的總精度為非線性、不重復(fù)性和滯后三項(xiàng)指標(biāo)的之和的均方根值略高于秤的精度。稱重傳感器形式的選擇主要取決于稱重的類型和安裝空間，保證安裝合適，稱重安全可靠；另一方面要考慮廠家的建議。對(duì)于傳感器制造廠家來講，它一般規(guī)定了傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)形式、彈性體的材質(zhì)等。

四.稱重傳感器在電梯中的功用

智能電梯為在樓宇中的作用是非常大的，為人們的生活提供了很大的便利。智能電梯中應(yīng)用的傳感器是非常多的，比如稱重傳感器，光電傳感器等。以下主要說明一下稱重傳感器在智能電梯中的作用，智能電梯中安裝了稱重傳感器裝置更加保證了電梯的安全運(yùn)行。

電梯上一般應(yīng)用稱重傳感器為橋式稱重傳感器和輪輻傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

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式稱重傳感器，它們應(yīng)用的特點(diǎn)主要區(qū)分在安裝方式上。而他們的工作原理都是一樣，由稱重傳感器將重量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)傳輸電纜與控制儀連接，經(jīng)控制儀求和放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)電子稱重。當(dāng)轎廂內(nèi)的重量達(dá)到或超過設(shè)定值的95%、102%時(shí)，控制儀內(nèi)滿載、超載繼電器分別動(dòng)作，與電梯控制系統(tǒng)連接，使電梯安全、可靠的運(yùn)行。

控制儀正常工作后，每月應(yīng)觀察儀器是否工作正常：觀察控制儀數(shù)碼管顯示是否隨載荷變化而變化，每隔三個(gè)月(90天)控制儀按照以下步驟需要做一次檢查保養(yǎng)。首先就是必須檢查稱重傳感器安裝螺栓是否有松動(dòng)，將稱重傳感器安裝螺栓緊固。

2、檢查控制儀超載功能：方法一：將電梯?？康讓樱瑢⒖刂苾x側(cè)稱重傳感器連接線拔下，控制儀作一次清零操作，然后將稱重傳感器與控制儀連接好，應(yīng)顯示超載以上，如果顯示低于超載值，加入適當(dāng)?shù)闹亓?，使控制儀顯示超載以上，此時(shí)檢查是否輸出超載信號(hào)。方法二：將電梯停靠底層，控制儀斷電，檢查電梯是否接收到超載信號(hào)。以上兩種方法只要有一種方法檢查出超載信號(hào)正常即可。

3、以上兩個(gè)步驟檢查正常之后，需要將電梯停到底層，作一次清零操作。

4、將電梯放入一定的載荷檢查控制儀顯示是否在正常范圍之內(nèi)，例如800公斤的電梯，放入100公斤重物，因摩擦因素，控制儀數(shù)碼管應(yīng)顯示在8%～14%之間，證明控制儀正常。如不在此范圍內(nèi)，應(yīng)按照說明書調(diào)試步驟傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

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進(jìn)行修正。不難看出智能電梯的稱重傳感器是相當(dāng)?shù)闹匾Q重傳感器的性能決定了電梯的性能以及安全。

智能電梯為在樓宇中的作用是非常大的，為人們的生活提供了很大的便利。智能電梯中應(yīng)用的傳感器是非常多的，比如稱重傳感器，光電傳感器等。大家對(duì)于傳感器在智能電梯中發(fā)揮著什么作用都了解過嗎？今天小編就來為大家主要說明一下稱重傳感器在智能電梯中的作用，智能電梯中安裝了稱重傳感器裝置更加保證了電梯的安全運(yùn)行。

電梯上一般應(yīng)用稱重傳感器為橋式稱重傳感器和輪輻式稱重傳感器，它們應(yīng)用的特點(diǎn)主要區(qū)分在安裝方式上。而他們的工作原理都是一樣，由稱重傳感器將重量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)傳輸電纜與控制儀連接，經(jīng)控制儀求和放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)電子稱重。當(dāng)轎廂內(nèi)的重量達(dá)到或超過設(shè)定值的95%、102%時(shí)，控制儀內(nèi)滿載、超載繼電器分別動(dòng)作，與電梯控制系統(tǒng)連接，使電梯安全、可靠的運(yùn)行。

控制儀正常工作后，每月應(yīng)觀察儀器是否工作正常：觀察控制儀數(shù)碼管顯示是否隨載荷變化而變化，每隔三個(gè)月(90天)控制儀按照以下步驟需要做一次檢查保養(yǎng)。首先就是必須檢查稱重傳感器安裝螺栓是否有松動(dòng)，將稱重傳感器安裝螺栓緊固。

2、檢查控制儀超載功能：方法一：將電梯?？康讓?，將控制儀側(cè)稱重傳感器連接線拔下，控制儀作一次清零操作，然后將稱重傳感器與控制儀連接好，應(yīng)顯示超載傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

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以上，如果顯示低于超載值，加入適當(dāng)?shù)闹亓?，使控制儀顯示超載以上，此時(shí)檢查是否輸出超載信號(hào)。方法二：將電梯停靠底層，控制儀斷電，檢查電梯是否接收到超載信號(hào)。以上兩種方法只要有一種方法檢查出超載信號(hào)正常即可。

3、以上兩個(gè)步驟檢查正常之后，需要將電梯停到底層，作一次清零操作。

4、將電梯放入一定的載荷檢查控制儀顯示是否在正常范圍之內(nèi)，例如800公斤的電梯，放入100公斤重物，因摩擦因素，控制儀數(shù)碼管應(yīng)顯示在8%～14%之間，證明控制儀正常。如不在此范圍內(nèi)，應(yīng)按照說明書調(diào)試步驟進(jìn)行修正。不難看出智能電梯的稱重傳感器是相當(dāng)?shù)闹匾?，稱重傳感器的性能決定了電梯的性能以及安全。

五.總結(jié)

隨社會(huì)的快速發(fā)展，自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)距離我們的生活也越來越近，這也離不開傳感器技術(shù)發(fā)展，這些技術(shù)的發(fā)展就需要我們這一代進(jìn)行進(jìn)一步的高端化研究，這樣我們的生活才會(huì)更加的方便,因此，做為一名當(dāng)代大學(xué)生，我們更應(yīng)該好好學(xué)習(xí)，為社會(huì)發(fā)展貢獻(xiàn)我們的力量，為實(shí)現(xiàn)“中國夢(mèng)”而不懈奮斗！

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