以測試技術在現(xiàn)代汽車上的應用和現(xiàn)代汽車傳感器為核心，詳細介紹了汽車測試技術的基礎理論和方法以及汽車傳感器的結構、工作原理及檢測方法，全書包括信號的描述及信號的數(shù)字處理，測試裝置的動態(tài)特性分析與動態(tài)性能測試方法，信號調理與記錄，各類汽車常用傳感器的工作原理、性能和特點以及其在汽車上的應用，新型傳感器的工作原理及其在汽車上的應用，典型汽車傳感器的測量檢測方法等12章。
《汽車測試技術及傳感器》從實用角度出發(fā)，講解了測試技術的基本原理和方法，重點突出了測試技術在汽車上的應用和汽車常用傳感器以及典型傳感器的測試方法，并且拓展介紹了新型傳感器在汽車上的應用。
《汽車測試技術及傳感器》可作為高等教育和高職教育車輛工程、汽車服務工程、交通運輸工程等專業(yè)教材之外，還可供有關汽車專業(yè)師生和從事汽車設計制造、汽車維修管理的工程技術人員閱讀參考。
本書是筆者在總結長期從事測試技術以及汽車電子控制技術教學實踐經(jīng)驗的基礎上，編寫而成的融合機械測試技術基礎理論與汽車車用傳感器技術的教材，適應汽車類專業(yè)教學改革的需要。
該教材的主要內容包括：現(xiàn)代測試技術的應用和發(fā)展及汽車測試技術的應用和發(fā)展；信號及其分類方法，信號的時域分析、頻域分析及數(shù)字信號處理基礎；測試裝置的動態(tài)特性分析與動態(tài)性能測試方法；信號調理與記錄；信號的放大與隔離、調制與解調、濾波器、信號記錄裝置等內容；變磁阻式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁敏式傳感器、光電式傳感器、傳統(tǒng)及新型熱電式傳感器、數(shù)字式傳感器、光纖傳感器、智能傳感器、固態(tài)圖像傳感器及其他新型傳感器的結構、工作原理及典型汽車傳感器檢測方法。
本書是為車輛工程、汽車服務工程、交通運輸工程專業(yè)的本科生而編寫的，同時也可供有關工程技術人員及高職汽車類專業(yè)學生參考。
現(xiàn)代機械產(chǎn)品已成為集機械、電子、信息、控制為一體的復雜機電系統(tǒng)，這些機電產(chǎn)品的運行監(jiān)測、故障診斷與維護以及工作可靠性等相關的問題，都與信息的獲取密不可分，測試技術作為機電產(chǎn)品運行中獲取準確、定量信息的重要手段，因此掌握測試技術對應用型人才的培養(yǎng)起著非常重要的作用。汽車作為復雜機電產(chǎn)品的代表，隨著電子技術的發(fā)展，汽車電子化程度的不斷提高，機械系統(tǒng)已經(jīng)難以解決與汽車功能要求相關的某些問題，已經(jīng)被電子控制系統(tǒng)代替。一般電子控制系統(tǒng)由傳感器、控制電腦、執(zhí)行器組成。因此，傳感器作為汽車電控系統(tǒng)的獲取信息的關鍵部件，其性能好壞直接影響汽車技術性能的發(fā)揮。汽車傳感器已廣泛地應用于汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和導航等眾多系統(tǒng)中。據(jù)統(tǒng)計，一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器，而豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達二百余只。因此掌握汽車車用傳感器的結構、工作原理及在汽車上的應用和檢測方法尤為重要。
目前的教材是將測試技術與汽車傳感器內容分割開的，其不足之處在于學習測試技術時缺乏明確的應用對象，且公式居多，不利于汽車類專業(yè)學生有的放矢地掌握與汽車測試相關知識�；诖嗽�，筆者總結長期從事測試技術以及汽車電子控制技術教學實踐經(jīng)驗，編寫一本融合機械測試技術基礎理論與汽車車用傳感器技術的教材，以適應汽車類專業(yè)教學改革的需要。
該教材的主要內容包括：現(xiàn)代測試技術的應用和發(fā)展及汽車測試技術的應用和發(fā)展；信號及其分類方法，信號的時域分析、頻域分析及數(shù)字信號處理基礎；測試裝置的動態(tài)特性分析與動態(tài)性能測試方法；信號調理與記錄；信號的放大與隔離、調制與解調、濾波器、信號記錄裝置等內容；變磁阻式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁敏式傳感器、光電式傳感器、傳統(tǒng)及新型熱電式傳感器、數(shù)字式傳感器、光纖傳感器、智能傳感器、固態(tài)圖像傳感器及其他新型傳感器的結構、工作原理及典型汽車傳感器檢測方法。
緒論
0.1 測試技術與傳感器
0.1.1 測試技術的重要性
0.1.2 測試技術的內容和任務及測試系統(tǒng)一般組成
0.1.3 測試技術和傳感器發(fā)展趨勢
0.2 汽車測試技術和傳感器
0.2.1 汽車對人類社會發(fā)展所做的貢獻
0.2.2 汽車的發(fā)展與測試技術
0.2.3 汽車車用傳感器
0.2.4 課程的研究對象和性質
第1章 信號描述及分析
1.1 信號分類及其描述
1.1.1 信號的分類
1.1.2 信號的時域和頻域描述
1.2 信號的頻域描述
1.2.1 周期信號的頻譜
1.2.2 非周期信號的頻譜
1.2.3 典型信號的頻譜
1.3 信號的時域分析
1.3.1 時域分析參數(shù)
1.3.2 時域參數(shù)分析法的應用
1.4 信號的相關分析
1.4.1 自相關函數(shù)
1.4.2 互相關函數(shù)
1.5 信號的頻譜分析
1.5.1 自功率譜密度函數(shù)
1.5.2 互譜密度函數(shù)
1.6 數(shù)字信號處理基礎
1.6.1 時域采樣和采樣定理
1.6.2 截斷、泄漏和窗函數(shù)
1.6.3 頻率采樣與柵欄效應
復習思考題
第2章 測試裝置動態(tài)特性分析與性能測試
2.1 測試系統(tǒng)及其主要性質
2.2 測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性
2.3 測試系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學描述
2.3.1 傳遞函數(shù)
2.3.2 頻率響應函數(shù)
2.3.3 脈沖響應函數(shù)
2.4 典型測試系統(tǒng)的動態(tài)特性分析
2.4.1 測試系統(tǒng)的頻率特性
2.4.2 測試系統(tǒng)動態(tài)特性的指標與評價
2.5 信號失真及其實現(xiàn)不失真的條件
2.5.1 輸出信號的失真
2.5.2 不失真測量的條件
2.6 測試系統(tǒng)的動態(tài)性能指標測試
2.6.1 時域測定法
2.6.2 頻域測定法
2.7 改善測試系統(tǒng)動態(tài)性能指標的途徑
復習思考題
第3章 信號調理與記錄
3.1 電橋
3.1.1 直流電橋
3.1.2 交流電橋
3.2 信號的放大與隔離
3.2.1 基本放大器
3.2.2 測量放大器
3.2.3 隔離放大器
3.3 調制與解調
3.3.1 幅值調制與解調
3.3.2 頻率調制與解調
3.4 濾波器
3.4.1 理想濾波器與實際濾波器
3.4.2 RC調諧式濾波器
3.4.3 常用帶通濾波器的類型
3.5 信號的顯示與記錄
3.5.1 信號的顯示
3.5.2 信號記錄
復習思考題
第4章 電阻式傳感器
4.1 變阻器式傳感器
4.1.1 工作原理
4.1.2 測量電路
4.2 電阻應變式傳感器
4.2.1 工作原理
4.2.2 測量電路
4.3 工程應用
4.4 電阻式傳感器在汽車上的應用
4.4.1 翼片式空氣流量計
4.4.2 節(jié)氣門位置傳感器
4.4.3 半導體壓阻式進氣壓力傳感器
4.4.4 加速踏板位置傳感器
4.4.5 安全氣囊中央碰撞傳感器
4.4.6 燃油液位傳感器
復習思考題
第5章 變磁阻式傳感器
5.1 自感式電感傳感器
5.1.1 工作原理
5.1.2 測量電路
5.2 互感式電感傳感器
5：2.1 工作原理
5.2.2 測量電路
5.3 電渦流式傳感器
5.3.1 工作原理
5.3.2 測量電路
5.4 磁電式傳感器
5.5 工程應用
5.5.1 自感式傳感器工程應用
5.5.2 互感式傳感器工程應用
5.5.3 電渦流傳感器工程應用
5.6 電感式傳感器在汽車上的應用
5.6.1 可變電感式進氣壓力傳感器
5.6.2 磁致伸縮式爆震傳感器
5.6.3 車輪輪速傳感器
5.6.4 曲軸位置傳感器
5.6.5 減速傳感器
復習思考題
第6章 電容式傳感器
6.1 工作原理
6.1.1 極距變化型
6.1.2 面積變化型
6.1.3 介質變化型
6.2 測量電路
6.2.1 電橋電路
6.2.2 調頻電路
6.2.3 脈沖調寬電路
6.2.4 運算放大器電路
6.3 工程應用
6.3.1 電容法測泥料水分
6.3.2 電容測厚傳感器在板材軋制中的應用
6.3.3 電容式液位計
6.3.4 電容式壓力傳感器
6.3.5 電容式振動、位移測量儀
6.4 電容式傳感器在汽車上的應用
6.4.1 電容式進氣壓力傳感器
6.4.2 電容式燃油性質傳感器
復習思考題
第7章 壓電式傳感器
7.1 壓電效應
7.2 工作特性
7.2.1 等效電路
7.2.2 靈敏度
7.2.3 頻率特性
7.3 測量電路
7.3.1 電壓放大器
7.3.2 電荷放大器
7.4 工程應用
7.4.1 壓電式測力傳感器
7.4.2 測表面粗糙度
7.4.3 壓電引爆
7.4.4 煤氣灶電子點火裝置
7.4.5 汽輪發(fā)電機工況檢測系統(tǒng)
……
第8章 磁敏式傳感器
第9章 光電式傳感器
第10章 熱電式傳感器
第11章 新型傳感器及其在汽車上的應用
第12章 典型汽車傳感器檢測
參考文獻
0．2．3汽車車用傳感器
現(xiàn)代測試技術，即是促進科技發(fā)展的重要技術，又是科學發(fā)展的結果。汽車發(fā)展的智能化、安全化和舒適化要求對汽車零部件及整車性能進行測試，而傳感器是信息之源頭，只有擁有良好而多樣的傳感器，才能有效地使用這些設備和技術。
隨著電子技術的發(fā)展及汽車電子化程度不斷提高，通常的機械系統(tǒng)已經(jīng)難以解決某些與汽車功能要求有關的問題，而被電子控制系統(tǒng)代替。傳感器的作用就是根據(jù)規(guī)定的被測大小，定量提供有用的電輸出信號的部件，亦即傳感器把光、時間、電、溫度、壓力及氣體等的物理、化學量轉換成電信號的變換器。傳感器作為汽車電控系統(tǒng)的關鍵部件，它直接影響汽車的技術性能的發(fā)揮。目前，普通汽車上裝有10-20只傳感器，高級豪華轎車則更多，這些傳感器主要分布在發(fā)動機控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)和車身控制系統(tǒng)中。
1）發(fā)動機控制用傳感器
發(fā)動機控制用傳感器有許多種，其中包括溫度傳感器、壓力傳感器、轉速和角度傳感器、流量傳感器、位置傳感器、氣體濃度傳感器、爆震傳感器等。這些傳感器是整個發(fā)動機的核心，利用它們可提高發(fā)動機動力性、降低油耗、減少廢氣、反映故障等。由于其工作在發(fā)動機振動、汽油蒸氣、污泥和泥水等惡劣環(huán)境中，因此它們耐惡劣環(huán)境技術指標要高于一般的傳感器。對于它們的性能指標要求有很多種，其中最關鍵的是測量精度與可靠性，否則由傳感器檢測帶來的誤差最終將導致發(fā)動機控制系統(tǒng)故障。
�。�1）溫度傳感器：主要檢測發(fā)動機溫度、進氣溫度、冷卻液溫度、燃油溫度、機油溫度、催化溫度等。實際應用的溫度傳感器主要有線繞電阻式、熱敏電阻式和熱電偶式。線繞電阻式溫度傳感器精度較高，但響應特性差，熱敏電阻式傳感器靈敏度高，響應特性較好，但線性差，適用溫度較低熱電偶式傳感器精度高，測溫范圍寬，但需考慮放大器和冷端處理問題。
�。�2）壓力傳感器：主要檢測發(fā)動機進氣歧管絕對壓力、真空度、大氣壓力、發(fā)動機油壓、制動器油壓、輪胎壓力等。車用壓力傳感器有若干種，應用較多的有電容式、壓敏電阻式、膜盒傳動的可變電感式（LVDT）、表面彈性波式（SAW）。電容式傳感器具有輸入能量高，動態(tài)響應好、環(huán)境適應性好等特點；壓敏電阻式受溫度影響大，需另設溫度補償電路，但適用于大量生產(chǎn)；LVDT式有較大輸出，易于數(shù)字輸出，但抗振性較差；SAw式具有體積小、質量輕、功耗低、可靠性強、靈敏度高、分辨率高、數(shù)字量輸出等特點，是一種較為理想的傳感器。
�。�3）轉速、角度和車速傳感器：主要用于檢測曲軸轉角、發(fā)動機轉速、車速等。主要有發(fā)電機式、磁阻式、霍爾效應式、光學式、振動式等。
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