绪论…………………………………………………………1 0．1测试技术与传感器……………………………………1 0．1．1测试技术的重要性………………………………1 0．1．2测试技术的内容和任务及测试系统一般组成 ……………………………………………………2 0．1．3测试技术和传感器发展趋势……………………3 0．2汽车测试技术和传感器………………………………4 0．2．1汽车对人类社会发展所做的贡献………………4 0．2．2汽车的发展与测试技术………………………4 0．2．3汽车车用传感器…………………………………5 0．2．4课程的研究对象和性质…………………………7 第1章信号描述及分析……………………………………8 1．1信号分类及其描述……………………………………8 1．1．1信号的分类………………………………………8 1．1．2信号的时域和频域描述………………………l0 1．2信号的频域描述…………………………………11 1．2．1周期信号的频谱………………………………11 1．2．2非周期信号的频谱……………………………15 1．2．3典型信号的频谱………………………………18 1．3信号的时域分析……………………………………23 1．3．1时域分析参数…………………………………23 1．3．2时域参数分析法的应用………………………25 1．4信号的相关分析……………………………………26 1．4．1 自相关函数……………………………………26 1．4．2互相关函数……………………………………28 1．5信号的频谱分析……………………………………31 1．5．1 自功率谱密度函数……………………………31 1．5．2互谱密度函数…………………………………32 1．6数字信号处理基础…………………………………34 1．6．1时域采样和采样定理…………………………35 1．6．2截断、泄漏和窗函数……………………………37 1．6．3频率采样与栅栏效应…………………………38 复习思考题…………………………………………………39 第2章测试装置动态特性分析与性能测试………………41 2．1测试系统及其主要性质……………………………41 2．2测试系统的静态特性………………………………43 2．3测试系统动态特性的数学描述……………………45 2．3．1 传递函数………………………………………45 2．3．2频率响应函数…………………………………46 2．3．3脉冲响应函数…………………………………47 2．4典型测试系统的动态特性分析……………………47 2．4．1测试系统的频率特性…………………………47 2．4．2测试系统动态特性的指标与评价……………50 2．5信号失真及其实现不失真的条件…………………51 2．5．1输出信号的失真………………………………51 2．5．2不失真测量的条件……………………………52 2．6测试系统的动态性能指标测试……………………53 2．6．1时域测定法……………………………………53 2．6．2频域测定法……………………………………55 2．7改善测试系统动态性能指标的途径………………55 复习思考题…………………………………………………56 第3章信号调理与记录……………………………………58 3．1 电桥………………………………………………58 3．1．1直流电桥………………………………………58 3．1．2交流电桥………………………………………61 3．2信号的放大与隔离…………………………………63 3．2．1基本放大器……………………………………63 3．2．2测量放大器……………………………………64 3．2．3隔离放大器……………………………………65 3．3调制与解调…………………………………………67 3．3．1幅值调制与解调………………………………68 3．3．2频率调制与解调………………………………72 3．4滤波器………………………………………………74 3．4．1理想滤波器与实际滤波器……………………74 3．4．2 RC调谐式滤波器………………………………76 3．4．3常用带通滤波器的类型………………………78 3．5信号的显示与记录…………………………………79 3．5．1信号的显示……………………………………79 3．5．2信号记录………………………………………81 复习思考题…………………………………………………82 第4章电阻式传感器………………………………………83 4．1变阻器式传感器……………………………………83 4．1．1工作原理………………………………………83 4．1．2测量电路………………………………………84 4．2电阻应变式传感器…………………………………85 4．2．1工作原理………………………………………85 4．2．2测量电路………………………………………87 4．3工程应用……………………………………………93 4．4电阻式传感器在汽车上的应用……………………95 4．4．1翼片式空气流量计……………………………95 4．4．2节气门位置传感器……………………………97 4．4．3半导体压阻式进气压力传感器………………98 4．4．4加速踏板位置传感器…………………………99 4．4．5安全气囊中央碰撞传感器……………………99 4．4．6燃油液位传感器………………………………100 复习思考题………………………………………………10l 第5章变磁阻式传感器…………………………………102 5．1 自感式电感传感器…………………………………102 5．1．1工作原理………………………………………102 5．1．2测量电路………………………………………104 5．2互感式电感传感器…………………………………107 5．2．1 工作原理………………………………………107 5．2．2测量电路………………………………………110 5．3电涡流式传感器……………………………………112 5．3．1工作原理………………………………………112 5．3．2测量电路………………………………………113 5．4磁电式传感器………………………………………114 5．5工程应用……………………………………………116 5．5．1 自感式传感器工程应用………………………116 5．5．2互感式传感器工程应用………………………117 5．5．3电涡流传感器工程应用………………………119 5．6电感式传感器在汽车上的应用……………………122 5．6．1可变电感式进气压力传感器…………………122 5．6．2磁致伸缩式爆震传感器………………………123 5．6．3车轮轮速传感器………………………………124 5．6．4曲轴位置传感器………………………………125 5．6．5减速传感器……………………………………125 复习思考题………………………………………………126 第6章电容式传感器……………………………………127 6．1工作原理……………………………………………127 6．1．1极距变化型……………………………………127 6．1．2面积变化型……………………………………128 6．1．3介质变化型……………………………………129 6．2测量电路……………………………………………130 6．2．1 电桥电路………………………………………130 6．2．2调频电路………………………………………130 6．2．3脉冲调宽电路…………………………………131 6．2．4运算放大器电路………………………………132 6．3工程应用……………………………………………133 6．3．1 电容法测泥料水分……………………………133 6．3．2电容测厚传感器在板材轧制中的应用………134 6．3．3电容式液位计…………………………………135 6．3．4电容式压力传感器……………………………136 6．3．5 电容式振动、位移测量仪……………………137 6．4电容式传感器在汽车上的应用……………………137 6．4．1 电容式进气压力传感器………………………137 6．4．2电容式燃油性质传感器………………………138 复习思考题………………………………………………139 第7章压电式传感器……………………………………140 7．1压电效应……………………………………………140 7．2工作特性……………………………………………142 7．2．1等效电路………………………………………142 7．2．2灵敏度…………………………………………143 7．2．3频率特性………………………………………144 7．3测量电路……………………………………………144 7．3．1电压放大器……………………………………144 7．3．2电荷放大器……………………………………145 7．4工程应用……………………………………………145 7．4．1压电式测力传感器……………………………145 7．4．2测表面粗糙度…………………………………147 7．4．3压电引爆………………………………………147 7．4．4煤气灶电子点火装置…………………………147 7．4．5汽轮发电机工况检测系统……………………147 7．4．6压电式料位测量系统………………………148 7．5压电式传感器在汽车上的应用……………………149 7．5．1压电式爆震传感器……………………………149 7．5．2压电式电控悬架载荷传感器…………………151 7．5．3燃油压力传感器………………………………151 复习思考题………………………………………………152 第8章磁敏式传感器……………………………………153 8．1磁敏电阻……………………………………………153 8．1．1磁阻效应………………………………………153 8．1．2磁敏电阻分类…………………………………154 8．1．3磁敏电阻结构…………………………………154 8．1．4磁敏电阻的基本特征…………………………155 8．2霍尔式传感器………………………………………155 8．2．1霍尔效应及霍尔元件…………………………155 8．2．2霍尔元件结构和主要参数……………………157 8．2．3霍尔集成传感器………………………………158 8．3磁敏二极管…………………………………………159 8．3．1磁敏二极管的结构……………………………159 8．3．2磁敏二极管工作原理…………………………160 8．3．3磁敏二极管主要特性…………………………160 8．4磁敏晶体管………………………………………162 8．4．1磁敏晶体管的结构……………………………162 8．4．2磁敏晶体管工作原理…………………………162 8．4．3磁敏晶体管的主要特性………………………163 8．5工程应用……………………………………………164 8．5．1霍尔式传感器的应用…………………………164 8．5．2磁敏二极管的应用……………………………165 8．6磁敏式传感器在汽车上的应用……………………165 8．6．1磁敏式转速传感器……………………………165 8．6．2霍尔式传感器………………………………166 复习思考题………………………………………………167 第9章光电式传感器……………………………………168 9．1光电效应……………………………………………168 9．2光电管及光电倍增管………………………………169 9．2．1光电管…………………………………………169 9．2．2光电倍增管……………………………………169 9．3光敏电阻……………………………………………170 9．3．1光敏电阻的结构与材料………………………170 9．3．2光敏电阻的主要参数…………………………170 9．3．3光敏电阻的主要特性…………………………171 9．4光敏二极管及光敏晶体管…………………………172 9．4．1工作原理………………………………………172 9．4．2基本特性………………………………………173 9．5光电池………………………………………………174 9．5．1结构及工作原理………………………………174 9．5．2基本特性………………………………………175 9．6光电式传感器测量电路……………………………176 9．6．1光敏电阻测量电路……………………………176 9．6．2光敏二极管测量电路…………………………176 9．6．3光敏晶体管测量电路…………………………177 9．6．4光电池的测量电路……………………………177 9．7工程应用……………………………………………178 9．7．1光电测速计与光电式转速仪…………………178 9．7．2光电开关………………………………………179 9．8光电式传感器在汽车上的应用……………………180 9．8．1光电式(曲轴角度)转速传感器……………180 9．8．2 日照传感器……………………………………180 复习思考题………………………………………………182 第10章热电式传感器……………………………………183 10．1 热电阻……………………………………………183 10．1．1金属热电阻传感器…………………………183 10．1．2半导体热敏电阻……………………………186 10．2热电偶温度传感器………………………………187 10．2．1热电效应……………………………………187 10．2．2热电势的组成………………………………187 10．2．3热电偶的基本定律…………………………188 10．2．4热电偶材料及常用热电偶…………………191 10．2．5热电偶传感器结构…………………………191 10．2．6热电偶冷端温度补偿………………………192 10．2．7热电偶测温线路……………………………193 10．3 PN结温度传感器…………………………………194 10．3．1 PN结温度传感器……………………………194 10．3．2压电型温度传感器…………………………195 10．3．3磁热敏传感器………………………………195 10．4工程应用…………………………………………196 10．4．1热电阻的应用………………………………196 10．4．2热电偶的应用………………………………198 10．5热电式传感器在汽车上的应用…………………200 10．5．1进气温度传感器……………………………200 10．5．2热敏电阻式水温表传感器…………………201 复习思考题………………………………………………2u2 第11章新型传感器及其在汽车上的应用………………203 11．1光纤传感器………………………………………203 11．1．1光纤传感器的组成与分类…………………203 11．1．2光导纤维以及光在其中的传输……………204 11．1．3光纤传感器的光源和光探测器……………208 11．1．4光的调制技术………………………………209 11．1．5光纤传感器在汽车上的应用………………212 11．2智能传感器………………………………………215 11．2．1 智能传感器构成及各部分的功能…………215 11．2．2智能传感器的软件设计……………………217 11．2．3智能传感器在汽车上的发展方向…………218 11．3 固态图像传感器…………………………………220 11．3．1 CCD工作原理………………………………22l 11．3．2 CCD图像传感器……………………………221 11．3．3 CCD图像传感器及其在汽车上的应用……223 11．4其他新型传感器在汽车上的应用………………225 11．4．1红外传感器…………………………………225 11．4．2超声波传感器………………………………226 11．4．3气体浓度传感器……………………………228 复习思考题………………………………………………230 第12章典型汽车传感器检测……………………………231 12．1速度传感器检测…………………………………231 12．1．1 电磁感应式车速传感器检测………………231 12．1．2光电式车速传感器检测……………………233 12．1．3霍尔式轮速传感器检测……………………234 12．2位移传感器检测…………………………………235 12．2．1 电磁感应式曲轴位置传感器的检测方法…235 12．2．2线性节气门位置传感器的检测方法………236 12．2．3超声波传感器检测…………………………237 12．3压力传感器检测…………………………………239 12．3．1 半导体压敏电阻式进气压力传感器检测方法 ………………………………………………239 12．3．2电容式进气压力传感器检测………………241 12．4温度传感器检测…………………………………241 12．4．1 热敏电阻式发动机冷却液温度传感器检测 …………………………………………………………242 12．4．2热敏电阻式车内、外温度传感器检测………243 12．4．3热敏电阻式排气温度传感器的检测………244 12．4．4热敏铁氧体温度传感器检测………………245 12．5气体浓度传感器检测……………………………245 12．6流量传感器检测…………………………………248 复习思考题………………………………………………250 参考文献……………………………………………………251