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生物传感器的研究现状及应用摘要：简述了生物传感器尤其是微生物传感器近年来在发酵工业及环境监测领域中的研究与应用，对其发展前景及市场化作了预测及展望。生物电极是以固定化生物体组成作为分子识别元件的敏感材料，与氧电极、膜电极和燃料电极等构成生物传感器，在发酵工业、环境监测、食品监测、临床医学等方面得到广泛的应用。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展，生物传感器在市场上具有极强的竞争力。 关键词：生物传感器；发酵工业；环境监测。中图分类号：tp212.3 文献标识码：a 文章编号：1006-883x(2002)10-0001-06一、 引言 从1962年，clark和lyons最先提出生物传感器的设想距今已有40 年。生物传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。在最初15年里，生物传感器主要是以研制酶电极制作的生物传感器为主，但是由于酶的价格昂贵并不够稳定，因此以酶作为敏感材料的传感器，其应用受到一定的限制。近些年来，微生物固定化技术的不断发展，产生了微生物电极。微生物电极以微生物活体作为分子识别元件，与酶电极相比有其独到之处。它可以克服价格昂贵、提取困难及不稳定等弱点。此外，还可以同时利用微生物体内的辅酶处理复杂反应。而目前，光纤生物传感器的应用也越来越广泛。而且随着聚合酶链式反应技术（pcr）的发展，应用pcr的dna生物传感器也越来越多。二、 研究现状及主要应用领域 1、 发酵工业各种生物传感器中，微生物传感器最适合发酵工业的测定。因为发酵过程中常存在对酶的干扰物质，并且发酵液往往不是清澈透明的，不适用于光谱等方法测定。而应用微生物传感器则极有可能消除干扰，并且不受发酵液混浊程度的限制。同时，由于发酵工业是大规模的生产，微生物传感器其成本低设备简单的特点使其具有极大的优势。(1). 原材料及代谢产物的测定微生物传感器可用于原材料如糖蜜、乙酸等的测定，代谢产物如头孢霉素、谷氨酸、甲酸、甲烷、醇类、青霉素、乳酸等的测定。测量的原理基本上都是用适合的微生物电极与氧电极组成，利用微生物的同化作用耗氧，通过测量氧电极电流的变化量来测量氧气的减少量，从而达到测量底物浓度的目的。在各种原材料中葡萄糖的测定对过程控制尤其重要，用荧光假单胞菌（psoudomonas fluorescens）代谢消耗葡萄糖的作用，通过氧电极进行检测，可以估计葡萄糖的浓度。这种微生物电极和葡萄糖酶电极型相比，测定结果是类似的，而微生物电极灵敏度高，重复实用性好，而且不必使用昂贵的葡萄糖酶。当乙酸用作碳源进行微生物培养时，乙酸含量高于某一浓度会抑制微生物的生长，因此需要在线测定。用固定化酵母（trichosporon brassicae），透气膜和氧电极组成的微生物传感器可以测定乙酸的浓度。此外，还有用大肠杆菌（e.coli）组合二氧化碳气敏电极，可以构成测定谷氨酸的微生物传感器，将柠檬酸杆菌完整细胞固定化在胶原蛋白膜内，由细菌―胶原蛋白膜反应器和组合式玻璃电极构成的微生物传感器可应用于发酵液中头孢酶素的测定等等。(2). 微生物细胞总数的测定在发酵控制方面，一直需要直接测定细胞数目的简单而连续的方法。人们发现在阳极表面，细菌可以直接被氧化并产生电流。这种电化学系统已应用于细胞数目的测定，其结果与传统的菌斑计数法测细胞数是相同的[1]。(3). 代谢试验的鉴定传统的微生物代谢类型的鉴定都是根据微生物在某种培养基上的生长情况进行的。这些实验方法需要较长的培养时间和专门的技术。微生物对底物的同化作用可以通过其呼吸活性进行测定。用氧电极可以直接测量微生物的呼吸活性。因此，可以用微生物传感器来测定微生物的代谢特征。这个系统已用于微生物的简单鉴定、微生物培养基的选择、微生物酶活性的测定、废水中可被生物降解的物质估计、用于废水处理的微生物选择、活性污泥的同化作用试验、生物降解物的确定、微生物的保存方法选择等[2]。2、 环境监测(1). 生化需氧量的测定生化需氧量（biochemical oxygen demand ?bod）的测定是监测水体被有机物污染状况的最常用指标。常规的bod测定需要5天的培养期，操作复杂、重复性差、耗时耗力、干扰性大，不宜现场监测，所以迫切需要一种操作简单、快速准确、自动化程度高、适用广的新方法来测定。目前，有研究人员分离了两种新的酵母菌种spt1和spt2，并将其固定在玻璃碳极上以构成微生物传感器用于测量bod，其重复性在±10%以内。将该传感器用于测量纸浆厂污水中bod的测定，其测量最小值可达2 mg/l，所用时间为5min[3]。还有一种新的微生物传感器，用耐高渗透压的酵母菌种作为敏感材料，在高渗透压下可以正常工作。并且其菌株可长期干燥保存，浸泡后即恢复活性，为海水中bod的测定提供了快捷简便的方法[4]。 除了微生物传感器，还有一种光纤生物传感器已经研制出来用于测定河水中较低的bod值。该传感器的反应时间是15min，最适工作条件为30°c，ph=7。这个传感器系统几乎不受氯离子的影响（在1000mg/l范围内），并且不被重金属（fe3+、cu2+、mn2+、cr3+、zn2+）所影响。该传感器已经应用于河水bod的测定，并且获得了较好的结果[4]。现在有一种将bod生物传感器经过光处理（即以tio2作为半导体，用6 w灯照射约4min）后，灵敏度大大提高，很适用于河水中较低bod的测量[5]。同时，一种紧凑的光学生物传感器已经发展出来用于同时测量多重样品的bod值。它使用三对发光二极管和硅光电二极管，假单胞细菌（pseudomonas fluorescens）用光致交联的树脂固定在反应器的底层，该测量方法既迅速又简便，在4℃下可使用六周，已经用于工厂废水处理的过程中[5]。(2). 各种污染物的测定常用的重要污染指标有氨、亚硝酸盐、硫化物、磷酸盐、致癌物质与致变物质、重金属离子、酚类化合物、表面活性剂等物质的浓度。目前已经研制出了多种测量各类污染物的生物传感器并已投入实际应用中了。测量氨和硝酸盐的微生物传感器，多是用从废水处理装置中分离出来的硝化细菌和氧电极组合构成。目前有一种微生物传感器可以在黑暗和有光的条件下测量硝酸盐和亚硝酸盐(nox-)，它在盐环境下的测量使得它可以不受其他种类的氮的氧化物的影响。用它对河口的nox-进行了测量，其效果较好[6]。硫化物的测定是用从硫铁矿附近酸性土壤中分离筛选得到的专性、自养、好氧性氧化硫硫杆菌制成的微生物传感器。在ph=2.5、31℃时一周测量200余次，活性保持不变，两周后活性降低20%。传感器寿命为7天，其设备简单，成本低，操作方便。目前还有用一种光微生物电极测硫化物含量，所用细菌是chromatium.sp，与氢电极连接构成[7]。最近科学家们在污染区分离出一种能够发荧光的细菌，此种细菌含有荧光基因，在污染源的刺激下能够产生荧光蛋白，从而发出荧光。可以通过遗传工程的方法将这种基因导入合适的细菌内，制成微生物传感器，用于环境监测。现在已经将荧光素酶导入大肠杆菌（e.coli）中，用来检测砷的有毒化合物[8]。水体中酚类和表面活性剂的浓度测定已经有了很大的发展。目前，有9种革兰氏阴性细菌从西西伯利亚石油盆地的土壤中分离出来，以酚作为唯一的碳源和能源。这些菌种可以提高生物传感器的感受器部分的灵敏度。它对酚的监测极限为5 ´10-9mol。该传感器工作的最适条件为：ph=7.4、35℃，连续工作时间为30h[9]。还有一种假单胞菌属（pseudomonas rathonis）制成的测量表面活性剂浓度的电流型生物传感器，将微生物细胞固定在凝胶（琼脂、琼脂糖和海藻酸钙盐）和聚乙醇膜上，可以用层析试纸gf/a，或者是谷氨酸醛引起的微生物细胞在凝胶中的交联，长距离的保持它们在高浓度表面活性剂检测中的活性和生长力。该传感器能在测量结束后很快的恢复敏感元件的活性[10]。还有一种电流式生物传感器，用于测定有机磷杀虫剂，使用的是人造酶。利用有机磷杀虫剂水解酶，对硝基酚和二乙基酚的测量极限为100´10-9mol，在40℃只要4min[11]。还有一种新发展起来的磷酸盐生物传感器，使用丙酮酸氧化酶g，与自动系统cl-fia台式电脑结合，可以检测(32~96)´10-9mol的磷酸盐，在25°c下可以使用两周以上，重复性高[12]。最近，有一种新型的微生物传感器，用细菌细胞作为生物组成部分，测定地表水中壬基酚（nonyl-phenol etoxylate --np-80e）的含量。用一个电流型氧电极作传感器，微生物细胞固定在氧电极上的透析膜上，其测量原理是测量毛孢子菌属（trichosporum grablata）细胞的呼吸活性。该生物传感器的反应时间为15~20min，寿命为7~10天（用于连续测定时）。在浓度范围0.5~6.0mg/l内，电信号与np-80e浓度呈线性关系，很适合于污染的地表水中分子表面活性剂的检测[13]。除此之外，污水中重金属离子浓度的测定也是不容忽视的。目前已经成功设计了一个完整的，基于固定化微生物和生物体发光测量技术上的重金属离子生物有效性测定的监测和分析系统。将弧菌属细菌（vibrio fischeri）体内的一个操纵子在一个铜诱导启动子的控制下导入产碱杆菌属细菌（alcaligenes eutrophus (ae1239)）中，细菌在铜离子的诱导下发光，发光程度与离子浓度成正比。将微生物和光纤一起包埋在聚合物基质中，可以获得灵敏度高、选择性好、测量范围广、储藏稳定性强的生物传感器。目前，这种微生物传感器可以达到最低测量浓度1´10-9mol[14]。还有一种专门测量铜离子的电流型微生物传感器。它用酒酿酵母（saccharomyces cerevisiae）重组菌株作为生物元件，这些菌株带有酒酿酵母cup1基因上的铜离子诱导启动子与大肠杆菌lacz基因的融合体。其工作原理，首先是cup1启动子被cu2+诱导，随后乳糖被用作底物进行测量。如果cu2+存在于溶液中，这些重组体细菌就可以利用乳糖作为碳源，这将导致这些好氧细胞需氧量的改变。该生物传感器可以在浓度范围(0.5~2)´10-3mol范围内测定cuso4溶液。目前已经将各类金属离子诱导启动子转入大肠杆菌中，使得大肠杆菌会在含有各种金属离子的的溶液中出现发光反应。根据它发光的强度可以测定重金属离子的浓度，其测量范围可以从纳摩尔到微摩尔，所需时间为60~100min[15][16]。用于测量污水中锌浓度的生物传感器也已经研制成功，使用嗜碱性细菌alcaligenes cutrophus，并用于对污水中锌的浓度和生物有效性进行测量，其结果令人满意[17]。估测河口出水流污染情况的海藻传感器是由一种螺旋藻属蓝细菌（ cyanobacterium spirlina subsalsa）和一个气敏电极构成的。通过监测光合作用被抑制的程度来估测由于环境污染物的存在而引起水的毒性变化。以标准天然水为介质，对三种主要污染物（重金属、除草剂、氨基甲酸盐杀虫剂）的不同浓度进行了测定，均可监测到它们的有毒反应，重复性和再生性都很高[18]。近来由于聚合酶链式反应技术（pcr）的迅猛发展及其在环境监测方面的广泛应用，不少科学家开始着手于将它与生物传感器技术结合应用。有一种应用pcr技术的dna压电生物传感器，可以测定一种特殊的细菌毒素。将生物素酰化的探针固定在装有链酶抗生素铂金表面的石英晶体上，用1´10-6mol的盐酸可以使循环式测量在同一晶体表面进行。用细菌中提取的dna样品进行同样的杂交反应并由pcr放大，产物为气单胞菌属（aeromonas hydrophila）的一种特殊基因片断。这种压电生物传感器可以鉴别样品中是否含有这种基因，这为从水样中检测是否含带有这种病原的各种气单胞菌提供了可能[19]。还有一种通道生物传感器可以检测浮游植物和水母等生物体产生的腰鞭毛虫神经毒素等毒性物质，目前已经能够测量在一个浮游生物细胞内含有的极微量的psp毒素[20]。dna传感器也在迅速的得到应用，目前有一种小型化dna生物传感器，能将dna识别信号转换为电信号，用于测量水样中隐孢子和其他水源传染体。该传感器着重于改进核酸的识别作用和加强该传感器的特异性和灵敏性，并寻求将杂交信号转化为有用信号的新方法，目前研究工作为识别装置和转换装置的一体化[21]。微藻素是一种从蓝藻细菌引起的水华中产生的细菌肝毒素，一种固定有表面细胞质粒基因组的生物传感器已经制得，用于测量水中微藻素的含量，它直接的测量范围是50~1000 ´10-6g/l[22]。 一种基于酶的抑制性分析的多重生物传感器用于测量毒性物质的设想也已经提出。在这种多重生物传感器中，应用了两种传导器―对ph敏感的电子晶体管和热敏性的薄膜电极，以及三种酶―尿素酶、乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶。该生物传感器的性能已经得到测试，效果较好[23]。除了发酵工业和环境监测，生物传感器还深入的应用于食品工程、临床医学、军事及军事医学等领域，主要用于测量葡萄糖、乙酸、乳酸、乳糖、尿酸、尿素、抗生素、谷氨酸等各种氨基酸，以及各种致癌和致变物质。三、 讨论与展望 美国的harold h.weetal指出，生物传感器商品化要具备以下几个条件：足够的敏感性和准确性、易操作、价格便宜、易于批量生产、生产过程中进行质量监测。其中，价格便宜决定了传感器在市场上有无竞争力。而在各种生物传感器中，微生物传感器最大的优点就是成本低、操作简便、设备简单，因此其在市场上的前景是十分巨大和诱人的。相比起来，酶生物传感器等的价格就比较昂贵。但微生物传感器也有其自身的缺点，主要的缺点就是选择性不够好，这是由于在微生物细胞中含有多种酶引起的。现已有报道加专门抑制剂以解决微生物电极的选择性问题。除此之外，微生物固定化方法也需要进一步完善，首先要尽可能保证细胞的活性，其次细胞与基础膜结合要牢固，以避免细胞的流失。另外，微生物膜的长期保存问题也待进一步的改进，否则难于实现大规模的商品化。 总之，常用的微生物电极和酶电极在各种应用中各有其优越之处。若容易获得稳定、高活性、低成本的游离酶，则酶电极对使用者来说是最理想的。相反的，若生物催化需经过复杂途径，需要辅酶，或所需酶不宜分离或不稳定时，微生物电极则是更理想的选择。而其他各种形式的生物传感器也在蓬勃发展中，其应用也越来越广泛。随着固定化技术的进一步完善，随着人们对生物体认识的不断深入，生物传感器必将在市场上开辟出一片新的天地。--------------------------------------------------------------------------------参考文献[1]韩树波，郭光美，李新等.伏安型细菌总数生物传感器的研究与应用[j].华夏医学，2000，63（2）：49-52 [2]蔡豪斌.微生物活细胞检测生物传感器的研究[j]. 华夏医学，2000，13（3）：252-256[3] trosok sp, driscoll bt, luong jht mediated microbial biosensor using a novel yeast strain for wastewater bod measurement[j]. applied micreobiology and biotechnology，2001， 56 (3-4): 550-554 [4] 张悦,王建龙，李花子等.生物传感器快速测定bod在海洋监测中的应用[j].海洋环境科学，2001，20(1)：50-54[5] yoshida n, mcniven sj, yoshida a,etc.a compact optical system for multi-determination of biochemical oxygen demand using disposable strips[j]. field analytical chemistry and technology，2001，5 (5): 222-227[6] meyer rl, kjaer t, revsbech np. use of nox- microsensors to estimate the activity of sediment nitrification and nox- consumption along an 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水位压力传感器检验报告怎么写？回答是：根据情况 这个检验报告一般就可以写这个压力的一些 时间的控制或者是传感器什么时候来进行运作 一般都是写这些东西 然后最后写一些总结性的结论
你没说明白啊
智能水位控制系统毕业设计一、水位智能检测系统设计原理�实验证明，纯净水几乎是不导电的，但自然界存在的以及人们日常使用的水都会含有一定的Mg2+、Ca2+等离子，它们的存在使水导电。本控制装置就是利用水的导电性完成的。�如图1所示，虚线表示允许水位变化的上下限。在正常情况下，应保持水位在虚线范围之内。为此，在水塔的不同高度安装了3根金属棒，以感知水位变化情况。图1 水位检测原理图其中B棒处于下限水位，C棒处于上限水位，A棒接+5V电源，B棒、C棒各通过一个电阻与地相连。�水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动以达到对水位控制之目的。供水时，水位上升。当达到上限时，由于水的导电作用，B、C棒连通+5V。因此，b、c两端均为1状态，这时应停止电机和水泵工作，不再给水塔供水。当水位降到下限时，B、C棒都不能与A棒导电，因此，b、c两端均为0状态。这时应启动电机，带动水泵工作，给水塔供水。当水位处于上下限之间时，B棒与A棒导通，b端为1状态。C端为0状态。这时，无论是电机已在带动水泵给水塔加水，水位在不断上升；或者是电机没有工作，用水使水位在不断下降。都应继续维持原有的工作状态。�二、基于单片机控制的水塔水位控制系统�1�单片机控制电路�水塔水位控制的电路如图2所示。�2�前向通道设计图2 水塔水位控制电路由于所采用的信号是频率随水位变化而变的脉冲信号（开关量），因此电路设计中省去了A/D�转换部分，这不仅降低了硬件电路的成本，而且由于采用数字脉冲信号通信，提高了系统的抗干扰能力、稳定性和精度。�输入的可变脉冲信号送到8031的P10和P11脚电平，当接收到信号时，输入脉冲使其输出高电平，而无信号输入时，无触发脉冲，此时翻转为低电平。程序控制8031周期性地对P11和P10脚电平进行采样，达到控制的目的。�3.微机控制数据处理部分�在电路设计中，充分利用8031已有端口的作用，同时也考虑扩展，做到尽可能节省元件，不仅可降低成本，而且提高可靠性。(1)使用8031单片机。水塔水位控制的电路如图3—1。接受电路得到的是频率随水位变化的调频脉冲，它反映了贮水池水位的高度，对其进行信号处理，便能实现对水位的控制及故障报警等功能。要完成此一工作，最佳的选择是采用微机控制，实验中是以MCS—51系列弹片机8031作CPU。对接受的信号进行数据处理，完成相应的水位控制、故障报警等功能。8031芯片的内部结构框图见图3所示。�由图3可大致看到：它含运算器、控制器、片内存储器、4个I/O接口、串行接口定时器/计数器、中断系统、振荡器等功能部件。图中SP是堆栈指针寄存器，栈区占用了片内RAM的部分单元；未见通用寄存器（工作寄存器），因单片机片内有存储器，与访问工作寄存器一样方便，所以就把一定数量的片内RAM字节划作工作寄存器区；PSW是程序状态字寄存器，简称程序状态字，相当于其他计算机的标志寄存器；DPTR是数据指针寄存器，在访问片外ROM、片外RAM、甚至扩展I/O接口时特别有用；B寄存器又称乘法寄存器，它与累加器A协同工作，可进行乘法操作和除法操作。实验中8031时钟频率为6MHz。由于8031没有内部ROM，因此需外扩展程序存储器。本系统采用2732EPROM扩展4K程序存储器，对应地址空间为0000H～0FFFH。（2）74LS373作为地址锁存器。74LS373片内是8个输出带三态门的D锁存器，其结构示意图见图4所示。当使能端G呈高点平时锁存器中的内容可更新，而在返回低电平瞬间实现锁存。如此时芯片的输出控制端为低，也即输出三态门打开，锁存器中的地址信息便可经由三态门输出。除74LS373外，84LS273、8282、8212等芯片也可用作地址锁存器，但使用时接法稍有不同，由于接线稍繁、多用硬件和价格稍贵，故不如74LS373用的普遍。 图3 8031芯片内部结构框图（3）两个水位信号由P10和P11输入，这两个信号共有四种组合状态。如表3—1所示。其中第三种组合（b=1、c=0）正常情况下是不能发生的，但在设计中还是应该考虑到，并作为一种故障状态。�表3-1 水位信号状态表C(P11) B(P10) 操作 0 0 电机运转 0 1 维持原状 1 0 故障报警 1 1 电机停转 （4）控制信号由P12端输出，去控制电机。为了提高控制的可靠性，使用了光电耦合。4.报警电路�本系统采用发光二极管，当控制电路出现故障状态时，P13置零，发光二极管导通，发光报警。�5.软件设计�一个应用系统，要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是微机应用高速发展的今天，许多由硬件完成的工作，都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编程有时会变得很简单，如数字滤波，信号处理等。因此充分利用其内部丰富的硬件资源和软件资源，采用MCS—51汇编语言和结构化程序设计方法进行软件编程。这个系统程序由主控程序、延时子程序组成。其中主控程序是核心。由它控制着整个系统程序的运行和跳转。流程图如图5所示。包括系统初始化，数据处理，故障报警等。�电路具体工作情况如下：�① 当水位低于B时，由于极棒A和C、A和B之间被空气绝缘，P10和P11得到低电平，全置0，单片机控制电路使P12置零，继电器吸合，启动水泵向水塔灌水；�② 当水位高于B低于C时，P10置1，P11置0，继电器常开触电自保，因此升到B以上时，继电器并不立即释放，电极仍然供水；③ 当水位达到C时，P10 、P11均置1，单片机控制电路使P12置1，继电器释放，水泵停止工作；�④ 用水过程中，水位降到C以下，P11置0，P10置1，维持原状，电机不工作，直到降到B以下，如此循环往复。�系统出现故障时，由P13置零，输出报警信号，驱动一支发光二极管进行光报警。三、结束语�现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术和新工艺、新材料的发展为智能检测系统的发展带来了前所未有的奇迹。在工业、国防、科研等许多应用领域，智能检测系统正发挥着越来越大的作用。检测设备就像神经和感官，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有力工具。现代的广义智能检测系统应包括一切以计算机（单片机、PC机、工控机、系统机）为信息处理核心的检测设备。因此，智能检测系统包括了信息获取、信息传送、信息处理和信息输出等多个硬、软件环节。从某种程度上来说，智能检测系统的发展水平表现了一个国家的科技和设计水平。�本课题研究的内容是“智能水位控制系统”。水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而以往水位的检测是由人工完成的，值班人员全天候地对水位的变化进行监测，用有线电话及时把水位变化情况报知主控室。然后主控室再开动电机进行给排水。很显然上述重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费。同时也容易出差错。因此急需一种能自动检测水位，并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统，我所研究的就是这方面的课题。�水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本实验采用两种方法（单片机和时基集成电路）进行主控制，在水池上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用单片微机或时基集成电路对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、控制及故障报警等功能。�参考文献�1.丁元杰 单片微机原理及应用 机械工业出版社 2000�2.腾召胜 罗隆福 智能检测系统与数据融合 机械工业出版社 20003.孙虎章 自动控制原理 中央广播电视大学出版社 1999
土壤水分测量方法主要分为以下三种：第一种是直接测量土壤的重量含水量或容积含水量，如取样称重烘干法、中子仪法、驻波法（SWR）、时域反射法（TDR）、频域反射法（FDR）等第二种是测量土壤的基质势，如张力计法、电阻法、干湿计法等；第三种是非接触式的间接测量方法，如远红外遥测法、地面热辐射测量法、卫星遥感法等。目前应用比较多的是传感器测量，选择合适的传感器对土壤水分监测具有重要作用。随着传感器技术的不断发展，市场上出现了多种类型的土壤水分传感器。其中基于介电法原理的传感器技术，如时域反射法（TDR）、频域分解法（FR）及驻波比法（SWR）以其测量时间短、非破坏性、无放射性等优点应用最为广泛。TDR型传感器是通过测量电磁波在传感器探头始末端反射的时间差来间接测量土壤水分的产品。目前市场上主要有德国IMKO公司的TRIM-PICO系类传感器以及美国的TDR100、TDR200、TDR300、AQUA-TEL-TDR、“Trase”系列传感器等，FD型传感器是一种利用矢量电压技术分解土壤介电常数，进一步获取土壤水分的产品。目前市场上主要有英国的SM300传感器、美国的GS3、10HS、5TM、Hydra Probe II 传感器，英国的ML2x、PR2传感器等，SWR型传感器是通过测量传输线上驻波比的变化而间接获取土壤水分的产品。目前市场上主要有中国农业大学王一鸣教授和孙宇瑞教授研发SWR系列传感器。在性能方面，TDR、SWR传感器受土壤质地、温度等因素的影响较小，精度相对较高。由于传感器的标定没有形成一个统一的标准，不同厂家提供的标定曲线可能产生较大，因此，在应用过程中，必须严格按照操作规范，以烘干法为基础进行误差分析，必要时需进行传感器的二次标定及误差校正。
在《Irrigation Science》、《水利学报》等国内外刊物与会议发表论文102篇，其中以第一或通讯作者发表的论文被SCI收录30篇、EI收录40篇。[1]Haosu Sun, Yunkai Li*, Ji Feng, Haisheng Liu, Yaoze Liu. Effects of flow path boundary optimizations on particles transporting in drip irrigation emitters. Irrigation and Drainage (Accepted, SCI)[2]Haisheng Liu, Haosu Sun, Yunkai Li*, Ji Feng, Peng Song, Mindi Zhang. Visualizing particle movement in flat drip irrigation emitters with Digital Particle Image Velocimetry. Irrigation and Drainage (Accepted, SCI)[3]Ji Feng, Yunkai Li*, Haosu Sun, Peng Song, Haisheng Liu. Visualizing particle movement in cylindrical drip irrigation emitters with Digital Particle Image Velocimetry. Irrigation and Drainage (Accepted, SCI)[4]Tianzhi Wang, Yunkai Li *, Tingwu Xu, Naiyang Wu, Mingchao Liang, Hynds Paul. Biofilm microbial community structure in an urban lake utilizing reclaimed water. 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李云开，杨培岭，刘澄澄，李鹏翔，梁名超，毛晓敏．国家发明专利：河湖包气带渗滤性能的模拟调控系统及其方法．2013．专利号：ZL201110216894.4[15] 李云开，张庆龙，徐飞鹏，贾瑞卿．国家发明专利：一种滴灌加氧方法及装置．2013．专利号：ZL201110411130.0[16] 李云开，孙昊苏，杨培岭，刘耀则，吴丹，徐飞鹏，杜少卿，郭文哲．国家发明专利：一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置．2013．专利号：ZL201110121453.6[17] 李云开，刘海生，杨培岭，徐宏兵，刘洪禄，徐飞鹏．国家发明专利：一种滴灌灌水器迷宫流道内流动的全场测试方法．2012．专利号：ZL201010163676.4[18] 李云开；郎琪；杨培岭；任树梅；梁名超；路璐；张庆龙．国家发明专利：一种湿地水生态系统健康状况的模拟监测装置．2012．专利号：201210001634.x[19] 李云开；裴旖婷；吴丹；周博；施泽；杜少卿．国家发明专利：一种滴灌系统灌水器堵塞特性的综合评价方法及测试系统．2011．专利号：201110414418.3[20] 李云开；孙昊苏．国家发明专利：一种叠片式自适应滴灌灌水器及其使用方法．2011．专利号：201110327831.6 [1]“农业化学节水调控关键技术与系列新产品产业化开发及应用”获2010年度国家科技进步奖二等奖（第3名）[2]“京郊主要果蔬农业化控节水集成技术的试验研究与示范推广”获2007年度北京市科学技术奖一等奖（第6名）[3]“智能决策精量灌溉施肥系统研发与应用”获2008年度北京市科学技术奖二等奖（第3名）[4]“生态灌区建设的支撑技术体系与综合模式研究及应用”获2012年度北京市科学技术三等奖（第4名）[5]“《现代工程项目管理学》课程体系及教学模式的建设与实践”获2008年北京市教育教学成果奖二等奖（第4名）[6]“专业大类招生环境下学院创新型人才培养模式的研究与实践”获2011年度中国农业大学教学成果奖一等奖（第4名）[7]“现代工程项目管理学课程体系及教学模式的建设与实践”获2008年度学校教学成果一等奖（第5名）[8]“滴灌灌水器迷宫流道内流动特征的DPIV测试及CFD模拟”获第十届北京青年优秀科技论文一等奖（第1名）[9] 李云开，杨培岭，任树梅，杨玲，吴显斌．“重力滴灌灌水器水力性能及其流道内流体流动机理”一文获中国农业机械学会优秀学术论文二等奖．2006[10] 杨培岭，李云开，任树梅．“全紊流滴灌灌水器设计开发的思路与方法”一文被评为“中国水利学会2006学术年会优秀论文”．2006[11] 杨培岭，李云开．“北京市农村水管理发展战略研究”获“2006年度北京科协系统优秀调研成果奖三等奖”．2007[12] 李云开，杨培岭，任树梅．建设项目水资源论证中的生态环境需水理论与计算方法．第八届北京青年优秀科技论文一等奖．2005[13] 博士学位论文“滴头分形流道设计及其流动特性的试验研究与数值模拟”获“2005年度中国农业大学十篇优秀博士学位论文” [1] 2012年获“第五届全国优秀科技工作者”称号[2] 2012年获“第十四届茅以升北京青年科技奖”[3] 2012年获“中国农业工程学会第六届青年科技奖”[4] 2010年入选教育部新世纪优秀人才支持计划[5] 2009年入选北京市优秀人才资助计划[6] 2008年入选北京市科技新星计划[7] 2011年获“2010年北京市科学技术协会科技套餐工程突出贡献专家”称号[8] 2012年获“973计划‘海河流域水循环演变机理与水资源高效利用’项目优秀青年人才”称号
土壤水分的测定方法：1,烘干法——测量土壤水分界的flag烘干法是测定土壤水分最经典的方法，也是标准方法，是衡量其他方法是否靠谱的标尺。它需要从野外获得新鲜土样，为了避免土壤水分蒸发，一拿到土样就得赶紧伺候到铝盒，盖紧八百里加急送回实验室，立即称重。2,电阻法这次人类没有选择和土壤亲密接触，而是利用了第三者，即电阻。电阻法是一种比较古老的方法，把嵌有电极的电阻块放到土壤中，当电阻块中的水势与土壤水势平衡后，测量电阻块的电阻，然后得出土壤水势。所谓的电阻是由多孔渗水介质（如石膏、尼龙、玻璃纤维）制成，利用它们的电阻大小与含水量相关的特性测量土壤水分。 3,中子散射法中子法适合测定野外土壤水分。它是将中子源埋入土壤中，中子源不断发射快中子，快中子进入土壤介质与各种原子离子相碰撞，快中子损失能量，从而使其慢化。当快中子与氢原子碰撞时，损失能量最大，更易于慢化；慢中子云密度与氢元素含量呈正比。土壤中水分含量越高，氢就越多，使得慢中子云密度就越大，从而可以由慢中子云密度得到相应的土壤水分含量。
参考下： 进入21世纪后，特别在我国加入WTO后，国内产品面临巨大挑战。各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。例如纺织行业，温湿度是影响纺织品质量的重要因素，但纺织企业对温湿度的测控手段仍很粗糙，十分落后，绝大多数仍在使用干湿球湿度计，采用人工观测，人工调节阀门、风机的方法，其控制效果可想而知。制药行业里也基本如此。而在食品行业里，则基本上凭经验，很少有人使用湿度传感器。值得一提的是，随着农业向产业化发展，许多农民意识到必需摆脱落后的传统耕作、养殖方式，采用现代科学技术来应付进口农产品的挑战，并打进国外市场。各地建立了越来越多的新型温室大棚，种植反季节蔬菜，花卉；养殖业对环境的测控也日感迫切；调温冷库的大量兴建都给温湿度测控技术提供了广阔的市场。我国已引进荷兰、以色列等国家较先进的大型温室四十多座，自动化程度较高，成本也高。国内正在逐步消化吸收有关技术，一般先搞调温、调光照，控通风；第二步搞温湿度自动控制及CO2测控。此外，国家粮食储备工程的大量兴建，对温湿度测控技术提也提出了要求。 但目前，在湿度测试领域大部分湿敏元件性能还只能使用在通常温度环境下。在需要特殊环境下测湿的应用场合大部分国内包括许多国外湿度传感器都会“皱起眉头”！例如在上面提到纺织印染行业，食品行业，耐高温材料行业等，都需要在高温情况下测量湿度。一般情况下，印染行业在纱锭烘干中，温度能达到120摄氏度或更高温度；在食品行业中，食物的烘烤温度能达到80-200摄氏度左右；耐高温材料，如陶瓷过滤器的烘干等能达到200摄氏度以上。在这些情况下，普通的湿度传感器是很难测量的。 高分子电容式湿度传感器通常都是在绝缘的基片诸如玻璃、陶瓷、硅等材料上，用丝网漏印或真空镀膜工艺做出电极，再用浸渍或其它办法将感湿胶涂覆在电极上做成电容元件。湿敏元件在不同相对湿度的大气环境中，因感湿膜吸附水分子而使电容值呈现规律性变化，此即为湿度传感器的基本机理。影响高分子电容型元件的温度特性，除作为介质的高分子聚合物的介质常数ε及所吸附水分子的介电常数ε受温度影响产生变化外，还有元件的几何尺寸受热膨胀系数影响而产生变化等因素。根据德拜理论的观点，液体的介电常数ε是一个与温度和频率有关的无量纲常数。水分子的ε在T＝5℃时为78.36，在T＝20℃时为79.63。有机物ε与温度的关系因材料而异，且不完全遵从正比关系。在某些温区ε随T呈上升趋势，某些温区ε随T增加而下降。多数文献在对高分子湿敏电容元件感湿机理的分析中认为：高分子聚合物具有较小的介电常数，如聚酰亚胺在低湿时介电常数为3.0一3.8。而水分子介电常数是高分子ε的几十倍。因此高分子介质在吸湿后，由于水分子偶极距的存在，大大提高了吸水异质层的介电常数，这是多相介质的复合介电常数具有加和性决定的。由于ε的变 化，使湿敏电容元件的电容量C与相对湿度成正比。在设计和制作工艺中很难组到感湿特性全湿程线性。作为电容器，高分子介质膜的厚度d和平板电容的效面积S也和温度有关。温度变化所引起的介质几何尺寸的变化将影响C值。高分子聚合物的平均热线胀系数可达到 的量级。例如硝酸纤维素的平均热线胀系数为108x10-5/℃。随着温度上升，介质膜厚d增加，对C呈负贡献值；但感湿膜的膨胀又使介质对水的吸附量增加，即对C呈正值贡献。可见湿敏电容的温度特性受多种因素支配，在不同的湿度范围温漂不同；在不同的温区呈不同的温度系数；不同的感湿材料温度特性不同。总之，高分子湿度传感器的温度系数并非常数，而是个变量。所以通常传感器生产厂家能在-10-60摄氏度范围内是传感器线性化减小温度对湿敏元件的影响。 国外厂家比较优质的产品主要使用聚酰胺树脂，产品结构概要为在硼硅玻璃或蓝宝石衬底上真空蒸发制作金电极，再喷镀感湿介质材料（如前所述）形式平整的感湿膜，再在薄膜上蒸发上金电极.湿敏元件的电容值与相对湿度成正比关系，线性度约±2%。虽然，测湿性能还算可以但其耐温性、耐腐蚀性都不太理想，在工业领域使用，寿命、耐温性和稳定性、抗腐蚀能力都有待于进一步提高。 陶瓷湿敏传感器是近年来大力发展的一种新型传感器。优点在于能耐高温，湿度滞后，响应速度快，体积小，便于批量生产，但由于多孔型材质，对尘埃影响很大，日常维护频繁，时常需要电加热加以清洗易影响产品质量，易受湿度影响，在低湿高温环境下线性度差，特别是使用寿命短，长期可靠性差，是此类湿敏传感器迫切解决的问题。 当前在湿敏元件的开发和研究中，电阻式湿度传感器应当最适用于湿度控制领域，其代表产品氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点，氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史，有着多种多样的产品型式和制作方法，都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强。 氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料，在众多的感湿材料之中，首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件，氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。 氯化锂湿敏器件的衬底结构分柱状和梳妆，以氯化锂聚乙烯醇涂覆为主要成份的感湿液和制作金质电极是氯化锂湿敏器件的三个组成部分。多年来产品制作不断改进提高，产品性能不断得到改善，氯化锂感湿传感器其特有的长期稳定性是其它感湿材料不可替代的，也是湿度传感器最重要的性能。在产品制作过程中，经过感湿混合液的配制和工艺上的严格控制是保持和发挥这一特性的关键。 在国内九纯健科技依托于国家计量科学研究院、中科院自动化研究所、化工研究院等大型科研单位从事温湿度传感器产品的研制、生产。选用氯化锂感湿材料作为主攻方向，生产氯化锂湿敏传感器及相关变送器，自动化仪表等产品，在吸取了国内外此项技术的成功经验的同时，努力克服传统产品存在的各项弱点，取得实质性进展。产品选用了Al2O3及SiO2陶瓷基片为衬底，基片面积大大缩小，采用特殊的工艺处理，耐湿性和粘覆性均大大提高。使用烧结工艺，在衬底集片上烧结5个9的工业纯金制成的梳妆电极，氯化锂感湿混合液使用新产品添加剂和固有成份混合经过特殊的老化和涂覆工艺后，湿敏基片的使用寿命和长期稳定性大大提高，特别是耐温性达到了-40℃-120℃，以多片湿敏元件组合的独特工艺，是传感器感湿范围为1%RH-98%RH，具备了15%RH范围以下的测量性能，漂移曲线和感湿曲线均实现了较好的线性化水平，使湿度补偿得以方便实施并较容易地保证了宽温区的测湿精度。采用循环降温装置封闭系统，先对对被测气体采样，然后降温检测并确保绝对湿度的恒定，使探头耐温范围提高到600℃左右，大大增强了高温下测湿的功能。成功解决了“高温湿度测量”这一湿度测量领域难题。现在，不采用任何装置直接测量150度以内环境中的湿度的分体式高温型温湿度传感器JCJ200W已成功应用在木材烘干，高低温试验箱等系统中。同时，JCJ200Y产品能耐温高达600度，也已成功应用在印染行业纱锭自动烘干系统、食品自动烘烤系统、特殊陶瓷材料的自动烘干系统、出口大型烘干机械等方面，并表现出良好的效果,为国内自动化控制域填补了高温湿度测量的空白，为我国工业化进程奠定了一定基础。传感器论文： 低温下压阻式压力传感器性能的实验研究 Experimental Study On Performance Of Pressure Transducer At Low Temperature .... 灌区水位测量记录设备及安装技术 摘要：水位测量施测简单直观，易于为广大用水户所接受而且便于自动观测，因而在灌区水量计量乃至在整个灌区信息化建设中都占有十分重要的地位。目前我国灌区中水位监测采用的传感器依据输出量的不同主要分为模拟传感.... 主成分分析在空调系统传感器故障检测与诊断中的应用研究 摘要 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按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。 一 霍尔器件的工作原理 在磁场作用下，通有电流的金属片上产生一横向电位差如图1所示： 这个电压和磁场及控制电流成正比： VH＝K╳｜H╳IC｜ 式中VH为霍尔电压，H为磁场，IC为控制电流，K为霍尔系数。 在半导体中霍尔效应比金属中显著，故一般霍尔器件是采用半导体材料制作的。 用霍尔器件，可以进行非接触式电流测量，众所周知，当电流通过一根长的直导线时，在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系，因此可利用霍尔器件测得的讯号大小，直接反应出电流的大小，即： I∞B∞VH 其中I为通过导线的电流，B为导线通电流后产生的磁场，VH为霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压、当选用适当比例系数时，可以表示为等式。霍尔传感器就是根据这种工作原理制成的。 二 霍尔传感器的应用 1 霍尔接近传感器和接近开关 在霍尔器件背后偏置一块永久磁体，并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内，做成一个探头，将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来，构成如图1所示的接近传感器。它们的功能框见图19。(a)为霍尔线性接近传感器，(b)为霍尔接近开关。 图1 霍尔接近传感器的外形图 a)霍尔线性接近传感器 (b)霍尔接近开关 图2 霍尔接近传感器的功能框图 霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数，黑色金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、角度检测等。 霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置，完成所需的位置控制，加工尺寸控制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测等等。3.2.7霍尔翼片开关 霍尔翼片开关就是利用遮断工作方式的一种产品，它的外形如图20所示，其内部结构及工作原理示于图21。 图3 霍尔翼片开关的外形图 2 霍尔齿轮传感器 如图4所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器，广泛用于新一代的汽车智能发动机，作为点火定时用的速度传感器，用于ABS（汽车防抱死制动系统）作为车速传感器等。 在ABS中，速度传感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意图如图23所示。图中，1是车速齿轮传感器；2是压力调节器；3是控制器。在制动过程中，控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理，得到车辆的滑移率和减速信号，按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令，调节器及时准确地作出响应，使制动气室执行充气、保持或放气指令，调节制动器的制动压力，以防止车轮抱死，达到抗侧滑、甩尾，提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中，霍尔传感器作为车轮转速传感器，是制动过程中的实时速度采集器，是ABS中的关键部件之一。 在汽车的新一代智能发动机中，用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度，以提供更准确的点火时间，其作用是别的速度传感器难以代替的，它具有如下许多新的优点。 （1）相位精度高，可满足0.4°曲轴角的要求，不需采用相位补偿。 （2）可满足0.05度曲轴角的熄火检测要求。 （3）输出为矩形波，幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时，会降低成本。 用齿轮传感器，除可检测转速外，还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。 图4 霍尔速度传感器的内部结构 1. 车轮速度传感器2.压力调节器3.电子控制器 2. 图4 ABS气制动系统的工作原理示意图 3 旋转传感器 按图5所示的各种方法设置磁体，将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。霍尔电路通电后，磁体每经过霍尔电路一次，便输出一个电压脉冲。 (a)径向磁极(b)轴向磁极(c)遮断式 图5 旋转传感器磁体设置 由此，可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体，用流体（气体、液体）去推动叶轮转动，便可构成流速、流量传感器。在车轮转轴上装上磁体，在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路，可制成车速表，里程表等等，这些应用的实例如图25所示。 图6的壳体内装有一个带磁体的叶轮，磁体旁装有霍尔开关电路，被测流体从管道一端通入，推动叶轮带动与之相连的磁体转动，经过霍尔器件时，电路输出脉冲电压，由脉冲的数目，可以得到流体的流速。若知管道的内径，可由流速和管径求得流量。霍尔电路由电缆35来供电和输出。 图6 霍尔流量计 由图7可见，经过简单的信号转换，便可得到数字显示的车速。 利用锁定型霍尔电路，不仅可检测转速，还可辨别旋转方向，如图27所示。 曲线1对应结构图（a）,曲线2对应结构图(b)，曲线3对应结构图(c)。 图7 霍尔车速表的框图 图8 利用霍尔开关锁定器进行方向和转速测定 4 在大电流检测中的应用 在冶金、化工、超导体的应用以及高能物理（例如可控核聚变）试验装置中都有许多超大型电流用电设备。用多霍尔探头制成的电流传感器来进行大电流的测量和控制，既可满足测量准确的要求，又不引入插入损耗，还免除了像使用罗果勘斯基线圈法中需用的昂贵的测试装置。图9示出一种用于DⅢ－D托卡马克中的霍尔电流传感器装置。采用这种霍尔电流传感器，可检测高达到300kA的电流。 图9（a）为G－10安装结构，中心为电流汇流排，(b)为电缆型多霍尔探头，(c)为霍尔电压放大电路。 (a)G�10安装结构(b)电缆型多霍尔探头(c)霍尔电压放大电路 图9 多霍尔探头大电流传感器 图10霍尔钳形数字电流表线路示意图 图11霍尔功率计原理图 (a)霍尔控制电路 (b)霍尔磁场电路 图12霍尔三相功率变送器中的霍尔乘法器 图13霍尔电度表功能框图 图14霍尔隔离放大器的功能框图 5 霍尔位移传感器 若令霍尔元件的工作电流保持不变，而使其在一个均匀梯度磁场中移动，它输出的霍尔电压VH值只由它在该磁场中的位移量Z来决定。图15示出3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线，将它们固定在被测系统上，可构成霍尔微位移传感器。从曲线可见，结构（b）在Z<2mm时，VH与Z有良好的线性关系，且分辨力可达1μm，结构（C）的灵敏度高，但工作距离较小。 图15 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性 用霍尔元件测量位移的优点很多：惯性小、频响快、工作可靠、寿命长。 以微位移检测为基础，可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。 6 霍尔压力传感器 霍尔压力传感器由弹性元件，磁系统和霍尔元件等部分组成，如图16所示。在图16中，（a）的弹性元件为膜盒，(b)为弹簧片，(c)为波纹管。磁系统最好用能构成均匀梯度磁场的复合系统，如图29中的(a)、(b)，也可采用单一磁体，如（c）。加上压力后，使磁系统和霍尔元件间产生相对位移，改变作用到霍尔元件上的磁场，从而改变它的输出电压VH。由事先校准的p～f(VH)曲线即可得到被测压力p的值。 图16 几种霍尔压力传感器的构成原理 7 霍尔加速度传感器 图17示出霍尔加速度传感器的结构原理和静态特性曲线。在盒体的O点上固定均质弹簧片S,片S的中部U处装一惯性块M，片S的末端b处固定测量位移的霍尔元件H，H的上下方装上一对永磁体，它们同极性相对安装。盒体固定在被测对象上，当它们与被测对象一起作垂直向上的加速运动时，惯性块在惯性力的作用下使霍尔元件H产生一个相对盒体的位移，产生霍尔电压VH的变化。可从VH与加速度的关系曲线上求得加速度。 图17 霍尔加速度传感器的结构及其静态特性 三 小结 目前霍尔传感器已从分立元件发展到了集成电路的阶段，正越来越受到人们的重视，应用日益广泛。
你好！接近开s关是利用电磁感应原理来工q作的，与b金属物体接触时，磁场作用让电路起振。开s关管接通（或关断），接近开t关只工i作在0、5两种状态；电感式位移传感器也n是电磁感应的原理，但其工t作电路可以8根据电磁感应的强弱，（也g就是靠近物体的远近。来判定磁场的强弱）从1而电路输出变量的模拟信号。电感式位移传感器是线性输出模拟量。iúマまt
厚度传感器 测量材料及其表面镀层厚度的传感器。它在工业生产中常用于材料厚度检验和厚度控制系统的误差测量。在厚度控制系统中通常不要求测量厚度的绝对尺寸，而只要求测量厚度的变化值或与某一标准尺寸的差值，以便控制加工过程。厚度传感器可分为接触式和非接触式两类。接触式厚度传感器通常采用电感式位移传感器、电容式位移传感器、电位器式位移传感器、霍耳式位移传感器等(见位移传感器)进行接触式厚度测量。为了连续测量移动着的材料的厚度，常在位移传b感器的可动端头上安装滚动触头，以减少磨损。还常采用两个相同的位移传感器分别安装于被测材料的上下两面，将两个传感器的测量值平均，以提高测量精度。接触式厚度传感器可测量移动速度较低(小于5米/秒)的材料,精度可达0.1~1%。非接触式厚度传感器它的特点是适于连续快速测量，按工作原理可分为电涡流厚度传感器、磁性厚度传感器、电容厚度传感器、超声波厚度传感器、核辐射厚度传感器、X射线厚度传感器、微波厚度传感器等。电涡流厚度传感器它可用于测量金属材料厚度，特点是测量范围宽、反应快和精度高。可分为低频透射式(见电涡流式传感器)和高频反射式两类。高频反射式也由上下两个线圈(分别位于金属材料两面)和激励电路及测量电路组成，所不同的是线圈磁场并不穿透金属材料，电涡流效应对磁场的减弱程度与线圈至材料表面的距离有关。材料厚度等于两线圈间的距离减去上下两个测量距离之和。因此根据输出电压即可求出材料厚度。磁性厚度传感器用于测量磁性材料的厚度。图1是这种传感器的原理图。由于所测材料是磁性电路的一部分，故绕于铁心上的线圈的电感与材料的厚度有关。图中线圈又是振荡器的组成元件，因此振荡器的频率决定于线圈的电感。通过测量振荡器的频率可确定线圈电感，从而测出材料的厚度。电容厚度传感器用于测量绝缘材料(如绝缘塑料)的厚度。图2是这种传感器的原理图。在被测绝缘材料的两边设置了两块金属电极板，形成一个电容器。由于电容器的容量与介质厚度有关，而电容器又是振荡器的组成元件，因此通过测量振荡器的振荡频率可确定电容值，从而测出材料的厚度。超声波厚度传感器利用超声振动来检测材料的厚度。超声振动是以气体、液体或固体为介质的机械振动，其振动频率超出音频范围,即高于2万赫。超声振动由变送器产生，变送器将振荡器输出的电信号转换为相应的超声振动。超声波变送器分为磁致伸缩型和压电型两种(见超声波传感器)。磁致伸缩型超声波变送器由线圈和磁致伸缩棒(由铁磁材料制成)组成。在线圈产生的交变磁场的作用下，磁致伸缩棒按磁场交变频率而交替伸缩，它的一端被固定，另一端推拉膜片而产生超声波。压电型超声波变送器由压电材料(一般为石英晶体)制成。当加在压电材料上的电压以超声频率交变时，压电材料随之以超声频率伸缩，并带动膜片而产生超声波。图3是用超声波测量材料厚度的原理图。变送器置于材料上面，使超声波可穿过材料而至另一平面。超声波到达另一平面后再反射回到变送器。在相同条件下，超声波在材料内的往返时间取决于材料的厚度。若往返时间恰好等于超声振动的周期，就会产生共振。在共振时，变送器加给振荡器的负荷会突然改变，随之使振荡器电流相应改变。通过指示器记下电流改变时的振荡频率，就可确定超声波往返一次所需的时间，从而测出材料的厚度。核辐射厚度传感器又称同位素厚度传感器，它利用核辐射线进行测量。可分为穿透式和反射式两类。穿透式传感器由同位素核辐射源和核辐射传感器组成(图4)。被测的塑料料板、纸板、橡皮板等材料在辐射源和传感器之间经过。当射线穿过板材时，一些射线被板材吸收，使传感器接收到的射线减弱。对于密度不变的材料，辐射吸收量随厚度变化，因此可测出厚度。传感器的测量范围与材料密度有关，一般按被测表面单位面积所含质量计算，称为质量厚度(均匀材料的厚度与质量厚度正比)。穿透式核辐射传感器的测量范围在500毫克/厘米2以下。若采用γ射线，则可达100克/厘米2。精度为1%。反射式核辐射厚度传感器利用射线的弹性散射特性测量厚度。射线的反射强度是被测材料厚度的函数，因此测量反射强度就可确定厚度。这种传感器还适于测量镀层或涂层的厚度。镀层或涂层与基层物质的原子序数相差越大，界面处反射差异就越大，测量灵敏度也就越高。这种传感器的测量范围在150毫克/厘米2之内，精度可达1%。X射线厚度传感器它的结构类似于核辐射厚度传感器，不同之处是用X射线源代替核辐射源。特点是X射线的强度可控、发射可控，因此比较安全。测量范围大于10克/厘米2，精度可达1%。微波厚度传感器它利用波长为1毫米至1米的无线电波所具有的强辐射性和极小的绕射性制成。微波传感器受烟、尘、光强等外界影响不大，是一种新型厚度传感器。它由微波发生器、终端器、左右环形器、测量电路、调整电路和转换电路组成(图5)。微波信号由终端器向被测材料发射后，碰到材料反射回来又被终端器接收，因此左环形器左边微波路径的长度(称为电长度)与被测材料的厚度有关，而右环形器右边的电长度由可逆电机控制补偿短路器进行调整。当两侧电长度恰好相等时，对补偿短路器进行调整的量，经转换后变为正比于被测材料厚度的电信号。微波厚度传感器的精度可达1%。当厚度小于0.2毫米时，精度为10%。
传感器(英文名称：transducer/sensor)是直接作用于被测量、并能按一定规律将其转化为同种或别种量值输出的器件。这是我为大家整理的传感器技术论文 范文 ，仅供参考!传感器技术论文范文篇一 传感器及其概述 摘 要 传感器(英文名称：transducer/sensor)是直接作用于被测量、并能按一定规律将其转化为同种或别种量值输出的器件。目前，传感器转换后的信号大多是电信号，因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换为电信号的装置。 【关键词】传感器 种类 新型 1 前言 传感器是测试系统的一部分，其作用类似于人类的感觉器官，也可以认为是人类感官的延伸。人们借助传感器可以去探测那些人们无法用或不便用感官直接感知的事物，如用热电偶可以测量炽热物体的温度;用超声波换能器可以测海水深度;用红外遥感器可从高空探测地面形貌、河流状态及植被的分布等。因此，可以说传感器是人们认识自然界事物的有力工具，是测量仪器与被测量物体之间的接口。通常情况下，传感器处于测试装置的输入端，是测试系统的第一个环节，其性能直接影响着整个测试系统，对测试精度有很大影响。 2 传感器的分类 按被测物理量的不同，可以分为位移、力、温度、流量传感器等;按工作的基础不同，可以分为机械式传感器、电气式传感器、光学式传感器、流体式传感器等;按信号变换特征可以分为物性型传感器和结构型传感器;根据敏感元件与被测对象直接的能量关系，可以分为能量转换型传感器与能量控制型传感器。 3 常见传感器介绍 3.1 电阻应变式传感器 电阻应变式传感器又叫电阻应变计，其敏感元件是电阻应变。应变片是在用苯酚，环氧树脂等绝缘材料浸泡过的玻璃基板上，粘贴直径为0.025mm左右的金属丝或金属箔制成。敏感元件也叫敏感栅。其具有体积小、动态响应快、测量精度高、使用简单等优点。在航空、机械、建筑等各行业获得了广泛应用。电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应，即金属导体在外力作用下产生机械形变，其电阻值随机械变形的变化而变化。其可以分为：金属电阻应变片和半导体应变片式两类。金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高(通常是丝式、箔式的几十倍)、横向效应小等优点。它们的主要区别在于：金属电阻应变片式是利用导体形变引起电阻变化，而半导体应变片式则是利用电阻率变化引起电阻的变化。 3.2 电容式传感器 电容式传感器是将被测物理量转换成电容量变化的装置，它实质是一个具有可变参数的电容器。由于电容与极距成反比，与正对面积和介质成正比，因此其可以分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三类。极距变化型电容传感器的优点是可进行动态非接触式测量，对被测系统的影响小，灵敏度高，适用于较小位移的测量，但这种传感器有非线性特性，因此使用范围受到一定限制。面积变化型传感器的优点是输出与输入成线性关系，但与极距型传感器相比，灵敏度较低，适用于较大的直线或角位移的测量。介质变化型则多用于测量液体的高度等场合。 3.3 电感式传感器 电感式传感器是将被测物理量，如力、位移等，转换为电感量变换的一种装置，其变换是基于电磁感应原理。电感式传感器种类很多，常见的有自感式，互感式和涡流式三种。 电感式传感器具有以下特点：结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。灵敏度和分辨力高，能测出0.01微米的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。线性度和重复性都比较好，在一定位移范围(几十微米至数毫米)内，传感器非线性误差可达0.05%～0.1%。同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。 3.4 磁电式传感器 磁电式传感器是把被测物理量转换为感应电动势的一种传感器，又称电磁感应式或电动力式传感器。其工作原理是一个匝数为N的线圈，当穿过它的磁通量变化时，线圈产生了感应电动势。磁通量的变化可通过多种方式来实现，如磁铁与线圈做切割磁力线运动、磁路的磁阻变化、恒定磁场中线圈面积的变化，因此可制造出不同类型的传感器用于测量速度、扭矩等。 3.5 压电式传感器 压电式传感器是一种可逆传感器，是利用某些物质的压电效应进行工作的器件。最简单的压电式传感器是在压电晶片的两个工作面上进行金属蒸镀，形成金属膜，构成两个电极。当晶片受压力时，两个极板上聚集数量相等而极性相反的电荷，形成电场。因此压电传感器可以看成是电荷发生器，又可以看作电容器。 4 新型传感器 4.1 生物传感器 生物传感器是用生物活性材料(酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等)与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测 方法 与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分析方法。各种生物传感器有以下共同的结构：包括一种或数种相关生物活性材料(生物膜)及能把生物活性表达的信号转换为电信号的物理或化学换能器(传感器)，二者组合在一起，用现代微电子和自动化仪表技术进行生物信号的再加工，构成各种可以使用的生物传感器分析装置、仪器和系统。生物传感器的原理：待测物质经扩散作用进入生物活性材料，经分子识别，发生生物学反应，产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号，再经二次仪表放大并输出，便可知道待测物浓度。 4.2 激光传感器 激光传感器：利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。激光传感器原理：激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号。 5 结束语 随着科技的飞速发展，人们不断提高着自身认知世界的能力。传感器在获取自然和生产领域中发挥着巨大上的作用。目前，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面起到重要的推动作用。相信未来，传感器技术将会出现一个飞跃。 作者简介 杨天娟(1991-)，女，河北省邯郸市人。现为郑州大学本科生，主要研究方向为机械工程及自动化。 作者单位 郑州大学机械工程学院 河南省郑州市 450001 传感器技术论文范文篇二 温度传感器 摘 要：温度传感器是最早开发、也是应用最广泛的一种传感器。据调查，早在1990年，温度传感器的市场份额就大大超出了 其它 传感器。从17世纪初，伽利略发明温度计开始，人们便开始了温度测量。而真正把温度转换成电信号的传感器，是1821年德国物理学家赛贝发明的，也就是我们现在使用的热电偶传感器。随后，铂电阻温度传感器、半导体热电偶温度传感器、PN结温度传感器、集成温度传感器相继而生。也使得温度传感器更加广泛的应用到我们的生产和生活中。本文主要介绍了温度传感器的分类、工作原理及应用。 关键词：温度传感器;温度;摄氏度 中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章 编号：1674-7712 (2014) 02-0000-01 温度传感器(temperature transducer)，利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。 一、温度的相关知识 温度是用来表征物体冷热程度的物理量。温度的高低要用数字来量化，温标就是温度的数值表示方法。常用温标有摄氏温标和热力学温标。 摄氏温标是把标准大气压下，沸水的温度定为100摄氏度，冰水混合物的温度定为0摄氏度，在100摄氏度和0摄氏度之间进行100等份，每一等份为1摄氏度。热力学温标是威廉汤姆提出的，以热力学第二定律为基础，建立温度仅与热量有关而与物质无关的热力学温标。由于是开尔文 总结 出来的，所以又称为开尔文温标。 二、温度传感器的分类 根据测量方式不同，温度传感器分为接触式和非接触式两大类。接触式温度传感器是指传感器直接与被测物体接触，从而进行温度测量。这也是温度测量的基本形式。其中接触式温度传感器又分为热电偶温度传感器、热电阻温度传感器、半导体热敏电阻温度传感器等。 非接触式温度传感器是测量物体热辐射发出的红外线，从而测量物体的温度，可以进行遥测。 三、温度传感器的工作原理 (一)热电偶温度传感器。热电偶温度传感器结构简单，仅由两根不同材料的导体或半导体焊接而成，是应用最广泛的温度传感器。 热电偶温度传感器是根据热电效应原理制成的：把两种不同的金属A、B组成闭合回路，两接点温度分别为t1和t2，则在回路中产生一个电动势。 热电偶也是由两种不同材料的导体或半导体A、B焊接而成，焊接的一端称为工作端或热端。与导线连接的一端称为自由端或冷端，导体A、B称为热电极，总称热电偶。测量时，工作端与被测物相接触，测量仪表为电位差计，用来测出热电偶的热电动势，连接导线为补偿导线及铜导线。 从测量仪表上，我们观测到的便是热电动势，而要想知道物体的温度，还需要查看热电偶的分度表。 为了保证温度测量结果足够精确，在热电极材料的选择方面也有严格的要求：物理、化学稳定性要高;电阻温度系数小;导电率高;热电动势要大;热电动势与温度要有线性或简单的函数关系;复现性好;便于加工等。根据我们常用的热电极材料，热电偶温度传感器可分为标准化热电偶和非标准化热电偶。铂铑-铂热电偶是常用的标准化热电偶，熔点高，可用于测量高温，误差小，但价格昂贵，一般适用于较为精密的温度测量。铁-康铜为常用的非标准化热电偶，测温上限为600摄氏度，易生锈，但温度与热电动势线性关系好，灵敏度高。 (二)电阻式温度传感器。热电偶温度传感器虽然结构简单，测量准确，但仅适用于测量500摄氏度以上的高温。而要测量-200摄氏度到500摄氏度的中低温物体，就要用到电阻式温度传感器。 电阻式温度传感器是利用导体或者半导体的电阻值随温度变化而变化的特性来测量温度的。大多数金属在温度升高1摄氏度时，电阻值要增加0.4%到0.6%。电阻式温度传感器就是要将温度的变化转化为电阻值的变化，再通过测量电桥转换成电压信号送至显示仪表。 (三)半导体热敏电阻。半导体热敏电阻的特点是灵敏度高，体积小，反应快，它是利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成的。可分为三种类型：(1)NTC热敏电阻，主要是Mn，Co，Ni，Fe等金属的氧化物烧结而成，具有负温度系数。(2)CTR热敏电阻，用V，Ge，W，P等元素的氧化物在弱还原气氛中形成烧结体，它也是具有负温度系数的。(3)PTC热敏电阻，以钛酸钡掺和稀土元素烧结而成的半导体陶瓷元件，具有正温度系数。也正是因为PTC热敏电阻具有正温度系数，也制作成温度控制开关。 (四)非接触式温度传感器。非接触式温度传感器的测温元件与被测物体互不接触。目前最常用的是辐射热交换原理。这种测温方法的主要特点是：可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可用来测量温度场的温度分布，但受环境温度影响比较大。 四、温度传感器的应用举例 (一)温度传感器在汽车上的应用。温度传感器的作用是测量发动机的进气，冷却水，燃油等的温度，并把测量结果转换为电信号输送给ECU.对于所有的汽油机电控系统，进气温度和冷却水温度是ECU进行控制所必须的两个温度参数，而其他的温度参数则随电控系统的类型及控制需要而不尽相同。进气温度传感器通常安装在空气流量计或从空气滤清器到节气门体之间的进气道或空气流量计中，水温传感器则布置在发动机冷却水路，汽缸盖或机体上上的适当位置.可以用来测量温度的传感器有绕线电阻式，扩散电阻式，半导体晶体管式，金属芯式，热电偶式和半导体热敏电阻式等多种类型，目前用在进气温度和冷却水温度测量中应用最广泛的是热敏电阻式温度传感器。 (二)利用温度传感器调节卫生间的温度。温度传感器还能调节卫生间内的温度，尤其是在洗澡的时候，能自动调节卫生间内的温度是很有必要的。通过温湿度传感器和气体传感器就能很好的控制卫生间内的环境从而使我们能够拥有一个舒适的生活。现在大部分旅馆和一些公共场所都实现了自动调节，而普通家庭的卫生间都还是人工操作，尚未实现自动调节这主要是一般客户不知道能够利用传感器实现自动化，随着未来人们的进一步了解，普通家庭的卫生间也能实现自动调节。 参考文献： [1]周琦.集成温度传感器的设计[D].西安电子科技大学，2007.
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电喷车冷起动困难故障的修复 姓名XXX工作单位 XXXXX一、摘要 本文主要介绍一部曰产蓝鸟轿车，由于发动机ECU的部分控制功能有故障，造成该车冷起动困难，通过增加一个由水温传感器和继电器组成的电路，即使不更换新的ECU这一昂贵电脑部件，也能使该轿车回复良好的起动性能。 关键词：冷起动困难；喷油脉宽；水温传感器 二、前言 汽车电子控制燃油喷射发动机是机电一体化高新技术的产物，尤其是发动机的控制系统，它设置有多个传感器、执行器和电子控制元件。控制系统工作时，各种信号相互交叉渗透，控制进气、喷油和点火。一旦发生故障，则症状的界限模糊。而且只是局部发生故障而其他部分仍完好的可能性极高。而控制单元一般都是一个整体，为排除局部故障而去整体更换总成，经济上不合算。所以我们必须全面深刻了解电子控制燃油喷射发动机的结构原理，掌握有关功能作用，运用科学的分析方法和维修技巧，制定出切实可行而又经济的维修方案，通过采取一些简单的补偿措施，去弥补这部分的功能作用。以达到排除此局部故障的目的。 三、正文 (一)故障现象 有台曰产蓝鸟U13的轿车，发动机型号为SB20DE，冷起动时，要起动十多次才能着车，起动时踩不踩油门对着车影响不大，热车相对好一些，起动后发动机工作一切正常，无其他异常现象。但这起动困难的现象会大大缩短蓄电池和起动机的使用寿命。 (二)故障检测与分析 电子控制燃油喷射系统的发动机，工作时，通过控制系统不断地检测各传感器输入的信号，按程序中设定的算法进行运算，计算出最佳喷油量、最佳初级电路导通时间，并转变成控制信号，控制喷油器、点火线圈等执行机构工作，以控制喷油量和点火提前角。从而使发动机在各种工况下都能获得最佳工作状态。 从汽油发动机的工作原理可知，要使发动机能顺利着车，必须具备以下条件：①供给的混合气要符合工作状况所需的空燃比(浓度)；②工作时要有合适的气缸压缩压力和喷油压力；③点火时要有足够的电火花能量。为诊断出上述车辆故障的原因，根据上述的分析进行如下的检测： (1)起动发动机，连续4次起动，都没有着车迹象。把油门踏到底，再继续起动2次，依然没有着火迹象。用万用表测量，起动时蓄电池电压为11V，属于正常。用声音探听器对着喷油器，起动时可听到针阀“嗒、嗒”的动作声，喷油器动作正常。 (2)拔掉中央高压线对着缸盖约距7mm，起动发动机试火，高压线发出呈蓝白色的强火花，声音响亮、不断火。拆下4个缸的火花塞，没有发现湿润现象。把火花塞分别插到分火线上，插回中央高压线试火，发出火花也正常。 (3)拔下燃油泵保险丝，起动3次，释放燃油压力，测量冷车状态下的气缸压力。依次测得4个气缸的气缸压力值为1108kPa、1110kPa、1112kPa、1110kPa，与标准值1226kPa(热机状态下测得)及最小值1030kPa(热机状态下测得)相比较是正常的。 (4)测量燃油压力。把燃油压力表用三通管连接在汽油滤清器至发动机输油管中间，装回燃油泵保险丝，打开点火开关，重复一次，看到压力表读数为295kPa，起动时燃油压力不下降，与标准值294kPa相比是正常的。 (5)分析以上测试结果，发动机起动时喷油压力、电火花能量、压缩压力等均正常，故障原因可能是混合气的浓度过稀所致。于是拆开空气滤清器上盖，用化油器清洗剂边加浓、边起动，结果一起动，即能着车，再重复2次，都能顺利着车，证明上述判断是正确的。 那么，影响混合气浓度的因素有哪些呢?辅助空气控制AAC阀、节气门传感器、空气流量计、水温传感器等都有可能。但从该车故障现象和已检测的结果分析，起动后发动机工作正常。发动机故障灯又没有亮起，以及参照ECU的故障——保险系统的设置条件，节气门传感器、空气流量计、水温传感器至少没有存在硬性故障。辅助空气控制AAC阀也不会在起动时造成混合气过稀现象。根据电子控制燃油喷射系统的工作原理，发动机在起动时，ECU在收到起动信号后，会提供起动加浓补偿喷油脉宽，补偿量的大小取决于检测到的发动机温度。现在问题是在起动时ECU有没有收到起动信号?水温传感器信号有没有问题?提供的喷油脉宽补偿量够不够?参阅BLUEBIRD U13 SR20DE发动机的线路图(见附页)，用万能表测量ECU的34号脚，在起动时的电压为llV，证明已有起动信号送至ECU。拔掉水温传感器配线插头，打开点火开关，测量信号电压为4.9V，属于正常。测量此时水温传感器的电阻为1.4kΩ。关闭点火开关，拆下电池头，拔掉ECU配线插头，测量水温传感器配线到对应ECU的18号、21号脚接柱，正常导通。装回配线插头及电池头。再更换一个新的水温传感器、实测电阻为1.5kΩ，插上配线插头，起动发动机，仍然不能马上着车。说明该车水温传感器无问题。 (6)用发动机故障检测仪测量喷油脉宽，连接好配线，打开点火开关，点击菜单进入故障诊断程序。首先，读取发动机故障码，显示“系统正常”。选择“读取数据流”显示当前温度为30℃起动发动机，喷油脉宽为8.8ms。由于查不到起动时相关详细的喷油脉宽数据资料，故只能用另外一台同一型号的正常车去测取数据作为参考。用检测仪实测得到的不同温度下正常车起动时的喷油脉宽数值如表1。 表1 发动机温度(℃) 起动时喷油脉宽(ms) 26 sp; 12.4 30 11.3 60 9.5 80 9.0 (三)故障诊断 通过与测得的数据对比分析，发现该车在起动时的喷油脉宽加浓补偿痹积常车小了。会不会是ECU自身出了问题呢?为了尽快得出结论，决定将正常车的ECU与其互换。结果该车互换ECU后冷起动能顺利着车，重复几次，都能顺利起动。而另外一台“正常车”却不能马上起动，要在第四次起动后才能着车。试验结果说明了该车冷起动困难就是由于ECU自身存在故障造成的。 装回该车有故障的ECU，拔下水温传感器插头，冷车起动发动机，着车顺利，但此时发动机故障灯亮起，读取发动机故障码为“13”，表示水温传感器故障，表明ECU已启动故障—保险系统。按20℃时预存值进行起动，此时测得20℃的预存起动喷油脉宽为17.8ms。根据前面检查，正常车发动机在温度30℃时起动喷油脉宽为11.5ms，而测得该车在当前温度30℃时，喷油脉宽只为8.7ms，由此得出结论，在同一温度下，ECU内预存的起动喷油脉宽与依据水温传感器信号所提供的起动喷油脉宽存在一定的差值。 这就反映出该ECU在发动机冷起动时所检测到的信号，不能运算出对应起动温度所需要的喷油脉宽，使喷油脉宽减少，造成起动时喷油量减少，令混合气的浓度变稀，不适应起动状态的需要，故要多次起动待混合气浓度加大了才能着车。 起动后发动机工作一切正常的现象表明，该ECU只是冷起动这部分功能失效而其他功能还是正常的，如更换新的ECU，价钱很昂贵。只是为恢复起动功能而去换新的ECU，既浪费也不值得，能否在不需要换新的ECU的情况下，去克服冷起动困难的故障呢? (四)故障排除 根据水温传感器的负温度变化特性，水温越低，水温传感器的电阻值就越大。令ECU所检测到输入信号后，根据运算提供的喷油脉宽也就越大，使供给发动机的混合气越浓。既然有故障的ECU把起动时检测到的输入信号变小了，不能运算出足够的喷油脉宽去提供足够的燃油，以满足低温时需要浓混合气的要求，那只要我们通过增大水温传感器两端电阻，就可以弥补ECU内起动控制部分的故障，令ECU检测到的信号相应提高，使其本身喷油脉宽相应提高，以满足起动时的浓度需要。 增加电阻值虽能使发动机在冷状态下顺利起动，但也会影响起动后发动机的正常工作。要保证起动后发动机回复正常工作状态，就要考虑冷起动时增加的电阻，在起动后能自动消除，要满足以上条件，可以通过加装一个继电器电路(如图3)来实现。 通过一个五脚继电器，利用起动信号作为控制电源，在起动时，触点1—3闭合，把电阻R串联在水温传感器的回路上增加电阻，实现起动加浓；在起动后，触点1—3断开，触点1—2闭合，恢复原水温传感器电阻以满足发动机起动后的正常工作不受影响。 电阻R的选用，根据以上的检测结果可知，当温度约为30Ω左右时，2个水温传感器的串联电阻阻值约为2.5kΩ，此时ECU提供的喷油脉宽可以使冷车顺利起动。热车是否能顺利起动呢?根据对起动时喷油脉宽的检测结果分析，从理论上讲，只要使电阻R保持不小于一定的阻值，就可以达到热车顺利起动的目的。为实现这一目的，只需将电阻R(1个水温传感器)安置在不受发动机温度影响的位置，使总的电阻值在起动时，能让ECU按收到的水温信号提供足够的喷油脉宽，满足顺利起动即可。以热车发动机80℃时为例，水温传感器标准电阻为330Ω，外界温度在29℃时，电阻R约1.3kΩ，此时的总阻值约1.63kΩ，在起动时ECU提供的喷油脉宽将为11.0ms左右，可以使发动机顺利起动。 把电阻R(1个水温传感器)、继电器用导线按照改装后的电路图(如图3)安装好。为保证电阻R在起动时保持不小于一定的阻值，把电阻R安置在ECU旁边，以避免受发动机温度的影响。然后，起动发动机，一次就能顺利起动，重复一次，测得此时的起动喷油脉宽为11.1ms，温度显示为34℃。让发动机暧机，使水温达到80℃，关闭点火开关，重新起动，顺利着车，测得起动喷油脉宽为9.1ms，重复多次，都能顺顺利利起动。实验证明，电阻R选用1个水温传感器是可行的。让发动机再次降温、试车，冷、热状态下发动机都可以顺利起动，故障排除。 (五)维修后的效果 该车经过加装电阻后，冷热状态下发动机都能顺利起动，发动机的正常工作性能没有受到影响，恢复了该车的正常使用。从维修至今仍在继续运行，再没有出现过冷起动困难的故障，实践证明这次维修是成功的，加装的设备是有效的。而且经济效益也相当可观，因为换ECU的费用约6500元，而改装所需的材料费不足130元，大大降低了维修费用。 (六)结论 综上所述，当遇上冷起动困难，且只是ECU冷起动这部分控制功能失效，而其他功能正常的故障时，我们就不必考虑更换整个ECU系统，而只需在温度传感器上再串联一个适当阻值的电阻，就可以解决冷起动困难的故障。 以上用了较多篇幅叙述轿车故障排除的方法，是为了更具体论述一个观点，就是当贵重的电脑元件有故障时，不一定非要采用更换的做法。尤其只是某部分功能有问题，而其他功能还是完好时，可否通过某种适当的措施，去恢复其有问题的那部分功能，用简单修复的方法，达到既解决问题又节约费用的效果
一辆佳美车装用直列四缸1.8L SV20发动机，采用中央单点喷射（CFI）和集成式点火系统（IIA），发生启动不着的故障。检查处理先在喷油器燃油输入侧接上油压表，启动发动机，此时油压表指示为0.26MPa，表示燃油系统供油正常。接着进行跳火试验，无火花；直接用最长的分电器线一端套在火花塞上，另一端靠近点火线圈次级端子进行跳火试验，火花正常，说明分电器盖或分火头有缺陷。检测证实是分电器盖不良（中心触头接触不好以及各侧电极与分火头间的间隙过大）。换上新件再试，发动机能顺利启动，但车头发抖较严重，且怠速约为500r/min。转动怠速调整螺钉，却无法调高怠速，然而发动机加速性能良好，说明怠速失常。从排放黑烟的情况可知混合气过浓。于是，拆下中央喷油器总成进行清洗，此时发现由水温控制的怠速空气阀积炭严重，节气门起始位置调节螺钉不起作用，节气门处于完全关闭位置。安装好喷油器总成（安装时应避免损坏密封胶圈），并把节气门调整至正确位置，使怠速为750r/min，点火提前角调到5°，故障排除。92款佳美，装备SXV10 5S—FE型发动机。抛锚在外，车主打电话要求救援。故障检修我们带了一套组合工作、万用表匆匆赶到现场，先检查点火系统，拔出高压线插进带来的备用火花塞，打马达试跳火，发现有火花，点火系统基本无问题；接下来检查油路，打马达轻踩油门用带来的化油器清洗剂向进气歧管内喷射，仍不着车。有油、有电、有气，怎么不着车呢?因带来的工具和检测仪无法继续深入检测，决定将车托回厂内维修。到厂后拆下进气管发现节气门体较脏，拆下节气门体和怠速马达进行清洗，清洗后装后仍着不了车。短接诊断座TEl—E1脚调码，无故障码出现。重新检查点火系统，测量分电器中点火线圈的初级、次级电阻，均在正常标准范围，高压线电阻均小于25k欧姆，用仪器测量跳火电压均在10kV左右，也在正常范围。当我们拔出高压线重新插上拆下来的火花塞时，打马达发现有火花但火花特别弱。是什么原因导致火花弱呢?我们决定用调换的方式将同种车型的分电器总成调换过来试验。打马达火花还是弱，高压线无问题，难道是火花塞问题?换上原厂白金火花塞，打马达试验火花特别强。将白金火花塞换上，打马达后便很顺利着车，至此故障解决故障现象：一辆丰田佳美（CAMRY）轿车，5S-FE型发动机，此车放置了两天后，再起动却无法起动。据此车车主说：此车在出差的过程中没有异常情况，但不知怎么了，回来后停放了两天再起动，怎么也起动不着了，到附近的一家修理厂检修时，他们说是点火放大器坏了，但换上新件后，故障依旧，等了几天还是没有修好。故障检测诊断：打开点火开关，将点火开关置起动位置，可怎么也起动不了，在起动过程中发动机运转很协调，说明电源电压正常，可见此故障现象正如车主所述。本想通过故障诊断接口调取故障代码，但由于线路已有所改动，找不到故障诊断接口只好作罢。将点火开关置起动位置，倾听喷油器的动作声，结果都无动作，当即拔掉高压电缆线进行跳火试验，结果没有火花。很明显此时电脑处于安全失效保护状态，电脑接不到点火信号当然就控制喷油器不让其工作。根据此依据分析，故障很可能是点火系统的故障而导致不能起动。为了能准确查找故障部位，防止点火系统有隐性故障或出现其他故障的可能，只好对点火系统进行彻底的清查，虽然比较浪费时间，但已别无其他办法。将万用表置于欧姆档，测得点火线圈初级电阻值为0.46Ω；次级电阻为13.8Ω，此值都在正常范围内；点火线圈已没有问题了。因点火放大器是刚换上的新件，故障存在于此的可能性较小，但在此地步为了放心一些，只好对其进行检查，结果正常。难道是拾波线圈是有问题而导致电脑接不到其信号？关闭点火开关，拔下插接件对其分别检测，结果测量其电阻值分别为：G+（曲轴位置信号）与G-之间的电阻值为260Ω；Ne+（发动机转速信号）与G-之间的电阻值为520Ω检测值均在正常值范围内。又对分电器和相关线路进行检查，结果没有发现异点。是电脑坏了吗？此次检查已到了非常棘手的地步。再检查就要检查电脑了，但为了缩小故障范围，又再一次将点火系统细致地检查了一遍，其各组件及线路都很正常。 怎么办？只能对电脑进行检查了，通过认真的考虑后，决定拆下电脑检查。正当准备拆下电脑时，脑子里忽然这么想：仅测点火系统的相关电阻与线路，电压正常不正常呢？这一非常重要的环节？当即对电脑的工作电压检查，结果电压为0V，因为，此电压是受主继电器控制，所以认为主继电器损坏，拆下主继电器，此为四插脚式，当对其进行导通检查时，发现其余两端不导通，可见主继电器已损坏，换一新件后故障完全消失。原来由于主继电器不工作，致使电脑无工作电压，而导致发电机不能起动。此故障完全排除。丰田佳美3VZ-FE V6 3.0L发动机怠速不稳，加速无力，故障指示灯亮故障现象：怠速不稳，加速无力，故障指示灯亮。 故障检测:首先调取故障代码，为45——混合气过稀；12——空气流量计信号不良。怠速时，测量空气流量计信号电压为0.6V左右，偏离标准值(1.1~1.5V)较多。空气流量计信号低，必然造成喷油量减小，混合气过稀。那么，空气流量计信号偏低的原因是什么呢?根据经验与分析，大致有两点:①真空漏气；②空气流量计故障。首先从漏气查起，没有明显泄漏处。接入真空表测其怠速下真空度为52.63kPa，歧管真空度正常。说明从节气门以后的歧管各处不存在漏气，那么最大可能是在节气门前漏气。仔细检查发现主气道与节气门接口松动，重新紧固后，发动机性能明显变好，再测空气流量计信号为1.2V，正常。故障指示灯熄灭，故障排除。 故障分析:此车的空气流量计为叶板式，叶板转动的角度与空气流量大小相关联。与此同时，叶板带动电位计触点滑动到一个位置上，此点便有一个代表空气量的电压信号输入电脑。由于空气道漏气，它没有经过空气流量计的测量，故使叶板转动的角度变小，即信号变小，造成混合气过稀。为什么检测真空度时是正常的呢?这是因为怠速时，节气门是全关闭状态，进入歧管的空气只能经过怠速控制阀旁通气道，节气门前漏气与歧管内真空度无关。若检测时发现真空度较低，应重点检查节气门之后是否有漏气部位。丰田佳美轿车起动困难故障排除故障现象：一辆87年产丰田佳美轿车，3S-FE发动机。起动困难，没有快怠速，尤其是冷起动更加困难。点火开关至ST挡发动机着火，回到IG挡发动机在30S左右熄火，连续起动十几次，发动机工作温度达到40℃ 以上才能维持着火。发动机怠速转数900r/min，加速响应性不好，尤其低速向高速过渡不佳，发动机转速超过2500r/min时能正常工作。快速进入中国汽车修理网有问必答区几十万海量问答,解决你的各种修车问题故障检测：根据以上故障现象得知，维持发动机怠速运转时的空燃比太稀。影响发动机空燃比的因素很多，尤其是EFI系统机电结合的非常紧密，很难直接判断故障点。只好求助于故障代码，在发动机左侧空气流量计附近找到长方型诊断座。点火开关至OFF挡，将诊断座的TE1和E1用跨线短接，点火开关至ON挡，仪表板上的“CHECK”指示灯只亮不闪。又用故障码检测仪(元征公司431ME7.0版电眼睛)进行检测，点火开关至OFF挡，将故障码检测仪连接诊断座，点火开关至ON 挡，操作故障码检测仪使其进入发动机诊断系统主菜单，读故障代码功能菜单，故障码检测仪显示“发动机ECU无应答”，这表明发动机ECU与故障码检测仪ECU不能进行信息交换。是没有故障码，还是自诊断系统出现故障呢？在CD机下面找到发动机ECU，拆下固定螺丝，用数字表直流电压挡测ECU插座，测W端子对地电压为0.3V，标准电压为10-14V，显然电压太低，当短接诊断座TE1和E1时发现数字表显示的电压由0-0.3V有规律的变化。为了看的更清楚，用指针表直流电压1V挡测试，点火开关至OFF挡，将红表笔接在W端子上，黑表笔搭铁，点火开关至IG挡，4S后指针摆动2次，2次摆动间隔0.5S，而后间隔1.5S又摆动2次，这表示故障码为22，冷却水温传感器或线路有问题，用数字表测冷却水温传感器为开路状态，电阻值不随发动机温度变化。 故障分析：水温传感器在EFI系统的作用是检测发动机冷却水温度，向ECU输入温度信号，作为燃油喷射和点火正时的修正信号，同时也是其它系统的控制信号如图1所示。当水温传感器正常工作时，其输出电压信号在0.1-4.8V范围内变化，如果水温传感器电压低于0.1V(相当于水温高于139℃ )或电压高于4.8V(相当于水温低于-50℃ )时，ECU即判断为故障信号，并设定一故障代码。由于水温传感器开路状态，ECU收到5V的高电平信号，所以水温信号不能参与发动机喷油量和点火正时的修正，低温起动时ECU不能控制喷油 脉冲宽度的增加，从而达到控制喷油量的目的，其结果造成发动机低温起动空燃比太稀，难以起动的后果。为什么跨接诊断座TE1和E1时，仪表板“CHECK”指示灯不闪呢?是因为ECU控制驱动“CHECK”指示灯的功率块损坏。故障码检测仪不能提取故障码是因为诊断座上W线开路，接上诊断座的W线，故障码检测仪显示的结果与万用表所测的故障码一样。 故障排除：找到问题所在，就有解决的办法。为了看到水温传感器在EFI系统的控制作用，笔者用0-20KΩ可变电阻，根据下表所示：找到0℃ 、20℃ 、80℃ 所对应的电阻值，标好刻度，引出线接到水温传感器的插座上，低温起动时人为将电阻值调到3KΩ-5KΩ，相当于给ECU输入一个20℃ 以下，0℃ 以上的控制信号，发动机顺利起动，进入快怠速状态，发动机转速1800r/min，随着发动机水温升高，相应调节电位器怠速转数逐渐下降，当发动机达到正常工作温度时，将可变电阻的阻值调到200Ω-400Ω，发动机怠速为850r/min。试车，发动机加速响应性、动力性、排放性都很好。原车的水温传感器价格很高，又不好买，为了彻底解决这个故障，将损坏的水温传感器拆下，用48钻头从水温传感器的插头端钻到底，但不钻透，用300Ω-15KΩ的NTC热敏电阻，焊上导线，放入孔底部，用树脂胶封好，1小时后将水温传感器装回原处，将引线接到传感器的插座上，故障彻底排除。
[编辑本段]氧传感器的作用在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。电喷车为获得高排气净化率，降低排气中（CO）一氧化碳、（HC）碳氢化合物和（NOx）氮氧化合物成份，必须利用三元催化器。但为了能有效地使用三元催化器，必须精确地控制空燃比，使它始终接近理论空燃比。催化器通常装在排气歧管与消声器之间。氧传感器具有一种特性，在理论空燃比（14.7：1）附近它输出的电压有突变。这种特性被用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比。当实际空燃比变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态（小电动势：O伏）通知ECU。当空燃比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态（大电动势：1伏）通知（ECU）电脑。ECU根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制喷油持续的时间。但是，如氧传器有故障使输出的电动势不正常，（ECU）电脑就不能精确控制空燃比。所以氧传感器还能弥补由于机械及电喷系统其它件磨损而引起空燃比的误差。可以说是电喷系统中唯一有“智能”的传感器。 [编辑本段]氧传感器的组成主氧传感器包括一根加热氧化锆元件的热棒，加热棒受（ECU）电脑控制，当空气进量小（排气温度低）电流流向加热棒加 热传感器，使能精确检测氧气浓度。在试管状态化锆元素（ZRO2）的内外两侧，设置有白金电极，为了保护白金电极，用陶瓷包覆电机外侧，内侧输入氧浓度高于大气，外侧输入的氧浓度低于汽车排出气体浓度。应当指出采用三元催化器后，必须使用无铅汽油，否则三元催化器和氧传感器会很快失效。再注意，氧传感器在油门稳定，配制标准混合时较为重要的作用，而在频繁加浓或变稀混合时，（ECU）电脑将忽略氧传感器的信息，氧传感器就不能起作用。 [编辑本段]氧传感器的工作原理氧传感器是利用陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制炉内燃烧空然比，保证产品质量及尾气排放达标的测量元件，广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制。它是目前最佳的燃烧气氛测量方式，具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高产品质量，又可缩短生产周期，节约能源。 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)，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差，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。 在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多，套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势。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。因此氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器。氧传感器只有在高温时(端部达到300°C以上)其特性才能充分体现，才能输出电压。它在约800°C时，对混合气的变化反应最快，而在低温时这种特性会发生很大变化。 [编辑本段]氧传感器的杂波分析概述1.为什么要研究氧传感器波形上的杂波信号呢? 这是因为杂波可能是由于燃烧效率低造成的，只要上流动系统不是处在正确的工作状态下，催化器就不能被精确地测试，氧传感器波形的杂波能警告各个发动机气缸性能的下降，这时废气诊断是最主要的。因为它能发现催化器转换效率的降低和个别气缸的性能降低。杂波信号也妨碍燃油反馈控制系统控制器的正常运行(在发动机控制电脑中的反馈程序运行)，“燃油反馈控制系统控制器”专门指起作用的软件程序(从现在起，称之为“反馈控制器”)，它是接受氧传感器电压信号并计算正确的即时喷油或混合气控制命令的程序。 通常，反馈控制器程序不是设计成有效地去处理由非正常的系统操作和燃油控制命令所产生的氧传感器信号频率。杂乱的高频变动信号能使反馈控制器失掉控制精度，或失去“反馈节奏”。这里有几个影响，首先，当反馈控制器的操作精度受影响时，燃油混合比就会超出催化剂窗口，这将影响转换器的工作效率和废气排放。其次，当反馈控制器的操作精度受影响时，发动机性能也将受到影响。 杂波可以成为失去控制的废气进入催化剂的判定性指示，经常可发现当杂波存在时，进入催化剂的废气便没有了正确的混合气空燃比，理解氧传感器波形上的杂波对废气排放的修理诊断是很重要的。在一些情况下，杂波是催化转换效率减少的明显信号，随后就是尾气排放超出标准。此外，氧传感器波形上杂波的解释、对发动机性能或行驶能力诊断是一个有价值的工具。杂波是燃烧效率从一缸到另一个缸不平衡指示。对氧传器波形上的杂波的解释和理解对有效地运用氧传感器信号修理验证也是很重要的。 在氧传感强器波形上的杂波表明排气变化从一个缸到另一个缸的不平衡，或者是比较特别地从个别的燃烧过程中没有得到较高的氧的含量。大多数氧传感器当工作正常时能够比较快的反馈各个燃烧过程所产生的电压偏差。杂波的信号限制越大，从各个燃烧过程测得氧成分的差别就越大，在不同行驶方式下看到的杂波不但对确定稳态和瞬态废气试验失效的根本原因是重要的，而且也是有效的可驾驶性能诊断的判断依据。 在加速方式下与BC的峰值毛刺形成一对一废气波形的氧传感器信号杂波是一种非常重要的诊断信号，因为它意味着在有负荷的情况下点火出现断火现象。通常，杂波幅度越大。在排气中氧传感器的成份就越多，所以杂波是由于进入催化器的反馈气平均氧含量升高造成氧化氮排前增加的指示，在浓氧环境中(稀混合气)催化器中的氧化氮不能被减少(化学地)。 综上所述，已知一些反馈类型系统完全正常的氧传感器波形上的杂波信号对废气或发动机性能不产生明显影响。对于少量的杂波可以不去管它，而大量的杂波是重要的。这正说明诊断是一种艺术，要学会判断什么是正常的杂波，什么不是就需要实践，而最好的老师是经验，学习的最好方法是从观察不同行驶里程和不同类型的汽车上观察氧传感器波形。理解什么是正常的杂波，什么是不正常杂波，对有效地进行废气排放修理以及行驶能力诊断是非常有价值的，它值得花时间去学习。 对于大多数普通系统，一个软件波形是绝对有价值的，对正在控制着的系统拥有一张氧传感器参考波形，能判断出什么样的杂波是允许的、正常的，而什么样的杂波是应该关注的，关于好的杂波标准是：如果发动机性能是好的，则应该没有真空泄漏，废气中的碳氢(HC)化合物和氧含量是正常的。 在本部分的试验中将尽可能地给出大量的资料，以便去理解在这个训练中正好有充分的时间和空间来包括所有的关于这个的课题。 2.杂波产生的原因 氧传感器信号的杂波通常由以下原因引起： A.缸的点火不良(各种不同的根本原因，点火系统造成的点火不良，气缸压力造成的点火不良真空泄漏和喷油嘴不平衡造成的点火不良)；B.系统设计，例如不同的进气管通道长度等等； C.由于发动机和零部件老化造成的系统设计问题的扩大(由于气缸压力不平衡造成的不同的进气管通道长度问题的扩大)； D.系统设计，例如不同的进气管通道等等。 3.由点火不良气缸引起氧传感器波形的杂波,发动机的点火不良是如何引起杂波呢？在点火不良状态下波形上的毛刺和杂波由那些燃烧不完全或根本不燃烧的单个燃烧时间或系列燃烧事件引起，它导致在气缸中有效氧化部分被利用，剩下的多余氧走到排气管中，并经过氧传感器。当传感器发现排气中氧成分变化时，它就非常快地产生一个低压或毛刺，一系列这些高频毛刺就组成称之为“杂波”东西。 4.产生毛刺的不同点火不良类型 a)点火系统造成的点火不良(例如：损坏的火花塞、高压线、分电器盖、分火头、点火线圈或只影响单个气缸或一对气缸的初级点火问题)。通常点火示波器可以用来确定这些问题或排除这些故障)； b)送至气缸的混合气浓造成的点火不良(各种可能的原因)对给定的危险混合气空燃比例约为13：1； c)送至气缸的混合气过稀造成的点火不良(各种可能的原因)对给定的危险的混合气空燃比例为17：1； d)由气缸压力造成的点火不良，它是由机械问题造成的，它使得在点火前燃油空气混合气的压力降低，并不能产生足够的热，这就妨碍了燃烧，它增加了排气中的氧含量。(例如气门烧损，活塞环断裂或磨损，凸轮磨损，气门卡住等)； e)一个缸或几个缸有真空泄漏造成的不良，这可以通过对所怀疑的真空泄漏区域(进气叶轮、进气歧管垫、真空管等)加入丙烷的方法来确定，看示波器的波形什么时候因加丙烷使信号变多，尖峰消失，当与一个缸或几个缸有关的真空泄漏造成进入气缸的混合气超过17：1时，真空泄漏造成的点火不良就发生了。 f)就喷油嘴喷射不平衡造成的点火不良仅在多点喷射发动机中，一个缸的油浓或稀混合气造成点火不良是因为喷油时每个喷油嘴实际喷射的油量太多了或太少(喷油嘴堵塞或卡住)造成的。当一个气缸或几个汽油中的混合气空燃比超过危险时17：1就产生了稀点火不良，低于13：1也产生浓点火不良，这就造成了喷油嘴喷油不平衡产生的点火不良。 通常，可以用排除由点火系统造成的点火不良、气缸压力的点火不良和单个气缸真空泄漏造成的可能性来判断。喷油不平衡。可以用汽车示波器排除自点火系统和气缸压力造成的点火不良(用发现点火系统造成的点火不良和动力平衡气缸压力问题)。排除与个别气缸有关的真空泄漏，通常采用往可能产生真空泄漏的区域或周围加丙烷(进气歧管、化油器垫等)的方法，同时像从前说过的那样，从示波器上观察氧传感器信号波形的方法达到目的。通常，在多点燃油喷射发动机，如果不能证实a、b、和c类型造成的点火不良，那么不平衡造成氧传感器波形中的严重杂波的可能性就可以确定。 判断氧传感器的杂波的规则 如果氧传感器的信号上有明显的杂波，这种杂波对所判断的那一类系统是不正常的话，通常这将伴随着重复的、可测试出的怠速时的发动机故障(例如：每次气缸点火的的爆震)。通常，如果杂波是明显的，发动机的故障最终将与波形上的各个尖峰有关，没有明显的伴随着发动机故障的杂波是不容易消除的杂波(在某些情况下这是正确的)，也就是说当在波形上产生杂波的个别尖峰最终与发动机故障无关时，那么在修理中想要排除它的可能性很小。 综上所说，判断杂泼的规则是：如果可断定进气歧管无真空泄漏，排气的碳氢化合物(HC)和氧的含量正常，发动机的转动或怠速都比较平衡的话，那么杂波或许是可以接收的，或是正常的。许多汽车燃油反馈控制系统中，不但安装一个氧传感器，福特3.8L V6型从1980年制造出来的就装有两个氧传感，为了适应不断加强的EPA的废气控制要求，使用多个氧传感器的系统数量在不断增加。在1988年和更新的汽车上氧传感器的数目在连续地增加。此外，从1994年起一些汽车在催化器前和后各装一个氧传感器，这种结何可以用装在汽车上的OBD-Ⅱ系统来检查催化器的性能，在一定情况下，还可以增加对空燃比控制的精度。在任何情况下，由于氧传感器信号快使其成为最有价值的发动机性能诊断工具之一，氧传感器越多，对检修技术人员越有好处。通常，燃油反馈控制系统的工程逻辑决定，氧传感器在靠近燃烧室的地方，燃油控制的精度越高，这主要是由于排气空气气流的特性确定的：例如气体的速度，通道的长度(气体瞬时太滞后)和传感器的响应的时间等等。许多制造商在每个气缸的每个排气歧管底下安装一个氧传感器，这样就能判定哪一个气缸有问题，这就排除了诊断失误的可能性，在许多情况下靠排除至少一半潜在有问题气缸来减少诊断时间。 用双氧传感器进行催化器监视 一个工作正常的催化转换器，配上正常控制燃油分配系统的燃油反馈控制系统，它可以保证最安全的将有害的排气成份变为相对无害的氧化碳和水蒸气，但是，催化器会因过热而受损(由点火不良等等)，这导致催化剂表面减少和孔板金属烧结，这两点都将使催化器永久损坏。当催化剂失效时就能知道，对环境和废气系统修理时，技术人员是十分重要的。OBD-Ⅱ诊断系统的出现，对环境和催化剂的随车监视系统、OBD-II监视系统依据好或坏的催化剂的氧化特征作精确的检测手段。在稳定运行时，催化剂后面好的氧传感器(热的)应比催化剂前的任何一个氧传感器的信号波动少得多，这是由于在转换碳氢化合物和一氧化碳时正常运行的催化剂消耗氧化能力，这就减少了后氧传感器信号的波动。后氧传感器的信号波动比氧传感器的信号波动要小的多。也要注意当催化剂“关断”(或达到运行温度)，催化器开始储存和用氧做催化转换时，信号由于在排气中氧越来越少而升高。当催化剂完全损坏时，催化剂的转换效率、以及它的氧储存能力丧失，因此，催化剂后部的排气中氧的含量如果不完全的话，则十分接近催化剂前部的排气中的氧的含量。 [编辑本段]氧传感器的检测装有排气氧传感器的电控燃油喷射发动机，如果在运转中出现怠速不稳、加速无力、油耗增加、尾气超标等故障而供油、点火装置又无其他故障，那么极有可能是氧传感器及相关线路出了问题。大多数发动机的电控系统都有自检功能，当氧传感器或相关部位发生故障时，电脑会自动记下故障内容，维修人员只需用专门的解码器读出故障代码即可发现问题所在。但如果没有专用设备怎么办呢？这里有几个方法可以很快检查出氧传感器的好坏。如果怀疑怠速不稳或加速不良等故障是氧传感器引起的，检修时只需拔下氧传感器接头，如果发动机的故障消失，则说明氧传感器已经损坏，必须更换，如果发动机故障依旧，那么还要从其他地方找原因。利用高阻抗的电压表也可以检查出氧传感器的好坏。把电压表并联在氧传感器的输出端，正常情况下，电压应在０－１Ｖ之间变化，中值在５００ｍＶ左右，如果输出电压长时间保持某一数值而无变化，则表明氧传感器已经损坏。实际上，氧传感器是一个相当耐用的部件，只要燃油质量过关，它可以使用３年或更长的时间。氧传感器的非正常损坏大多是由于燃油中含铅量超标造成的。这一点，驾驶装有三元催化装置汽车的司机务必要加以重视. [编辑本段]氧传感器的表征与故障在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOX的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。目前，实际应用的氧传感器有氧化锆式氧传感器和氧化钛式氧传感器两种。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。氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。因此，必须及时地排除故障或更换。氧传感器的常见故障1.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。另外，氧传感器发生硅中毒也是常有的事。一般来说，汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅，硅橡胶密封垫圈使用不当散发出的有机硅气体，都会使氧传感器失效，因而要使用质量好的燃油和润滑油。修理时要正确选用和安装橡胶垫圈，不要在传感器上涂敷制造厂规定使用以外的溶剂和防粘剂等。2.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。3.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。4.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。5.氧传感器内部线路断脱。6氧传感器外观颜色的检查从排气管上拆下氧传感器，检查传感器外壳上的通气孔有无堵塞，陶瓷芯有无破损。如有破损，则应更换氧传感器。通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障：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。氧传感器的作用电喷车为获得高排气净化率，降低排气中（CO））一氧化碳、（HC）碳氢化合物和（NOX）氮氧化合物成份，必须利用三元催化器。但为了能有效地使用三元催化器，必须精确地控制空燃比，使它始终接近理论空燃比。催化器通常装在排气歧管与消声器之间。氧传感器具有一种特性，在理论空燃比（14/：7）附近它输出的电压有突变。这种特性被用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比。当实际空燃比变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态（小电动势：O伏）通知ECU。当空燃比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态（大电动势：1伏）通知（ECU）电脑。ECU根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制喷油持续的时间。但是，如氧传器有故障使输出的电动势不正常，（ECU）电脑就不能精确控制空燃比。所以氧传感器还能弥补由于机械及电喷系统其它件磨损而引起空燃比的误差。可以说是电喷系统中唯一有“智能”的传感器。主氧传感器包括一根加热氧化锆元件的热棒，加热棒受（ECU）电脑控制，当空气进量小（排气温度低）电流流向加热棒加热传感器，使能精确检测氧气浓度。在试管状态化锆元素（ZRO2）的内外两侧，设置有白金电极，为了保护白金电极，用陶瓷包覆电机外侧，内侧输入氧浓度高于大气，外侧输入的氧浓度低于汽车排出气体浓度。应当指出采用三元催化器后，必须使用无铅汽油，否则三元催化器和氧传感器会很快失效。再注意，氧传感器在油门稳定，配制标准混合时较为重要的作用，而在频繁加浓或变稀混合时，（ECU）电脑将忽略氧传感器的信息，氧传感器就不能起作用。
技师专业论文工种：汽车维修工题目：凌志LS400轿车故障灯亮故障排除及氧传器系统报警检测姓名：钱亚亮校：西安北汽车修理职业培训校期：200912月3凌志LS400轿车故障灯亮故障排除及氧传器系统报警检测作者：钱亚亮间：200912月3摘要：本文主要介绍部99凌志LS400轿车行驶仪表内发机故障指示灯点亮用仪器读取故障码25或26（25代表混合比稀26代表混合比浓）知供油系故障维修汽车行驶再点亮意味着维修能完全依据故障码修理要全面考虑关键词：故障码；供油系统；氧传器前言：汽车电控制燃油喷射发机机电体化高新技术产物尤其发机控制系统设置传器、执行器电控制元件控制系统工作各种信号相互交叉渗透控制进气、喷油点火发故障则症状界限模糊且系统现故障使电脑控制显示另系统故障码所我必须全面深刻解电控制燃油喷射发机结构原理掌握关功能作用运用科析维修技巧制定切实行维修案文故障现象：辆凌志LS400（UCF10 发机）轿车发机故障灯亮读取故障码25或26故障排除：根据资料知供油系统故障（25代表混合比稀26代表混合比浓）般情况读取故障码显示25或26知供油系统故障步便应先检查油电路即检查火花塞、高压线等点火元件更换汽油滤清器、清洗喷油嘴等做目保证发机点火、通畅供油确喷油些工作做完消除故障码则故障灯灭车辆维修厂行驶200Km左右发机故障灯亮起厂返修读取故障码25或26供油系统应该没问题我仔细查找与点火供油关元件结发现氧传器电压波值明显符合规定要求（标准：输电压低于0.35V或高于0.7V10S内跳4）更换氧传器故障灯便再亮故障析：明明氧传器工作良却显示混合比稀或浓故障码25或26显示氧传器故障21、27或28根据燃油喷射工作原理析知喷油间短电脑依据各控制元件所提供输信号修由于氧传器工作良（并未完全失效）即输电压值符合规定要求电脑氧传器处确电压信号给喷油嘴错误喷油脉冲宽度造喷油量少或混合比稀或浓故障数累计事实电脑便形故障记忆便维修厂行驶200km左右故障灯亮起原种故障给我启示即凌志LS400发机故障灯亮调取故障码显示25或26应先测氧传器否若低于规定电压值定要更换再检查油电路便彻底消除故障总结：情况则恰恰相反即氧传器本身故障电控汽油喷射发机氧传器用于燃料系统闭环控制电器元件主要用测废气氧含量并所测量数据用电压信号形式反馈给ECU控制发机空燃比保持14.7；同种故障信号报警元件氧化锆传器种见氧传器其故障表现表面铅化物或碳化物覆盖使气体能渗透、氧离能扩散导致失效故障灯报警并读取传器故障码必须其进行故障诊断氧传器系统报警定表示传器故障其报警信号受列素影响：①点火系统工作状况；②进所系统密封性能；③排气系统否堵塞；④喷油器工作状况；⑤供油系统油压高低1． 氧传器故障诊断由氧化锆传器特性知：空燃比维持14.7,报警信号基准电压0.4-0.5V;空燃比于14.7,其电压升至0.8-1V,表混合气浓;空燃比于14.7,电压降至0.2V左右,表明混合气稀.诊断氧传器工作状况:(1) 保持发机转速2500r/min左右,预热传器2min.(2) 拔传器插线(加热线圈传器注意插脚位置),用万用表测量反馈电压,检查10S内电压表指针摆数;(1)若电压表指针摆数少于8应再预热传器,并每检查10S内指针摆数.若指针摆8表明氧传器工作;(2)若仍少于8,则应脱传器线束插,再测量其反馈电压;电压于4.5V脱进气管真空管,若压仍于0.45V,说明传器损坏;若于0.45V,说明混合气浓,应燃料\进气或控制系统进行检查.电压于0.45V,拔水温传器插,接4-8KΩ电阻,,若电压仍于0.45V,说明传器损坏;若于0.45V,则表明混合气稀.2.点火系统工作状况检测首先微机控制点火系进行规检查.检查内容包括火花塞、高压线工作状况及火花能量、点火、点火提前角等点火：灯红夹接蓄电池传器接缸高压线点火灯准发机前皮带轮点火标记发机转速升高点火提前角应增用手锤或扳手敲击爆震传器固定螺钉或缸盖四周点火提前角应明显推迟3．进气系统密封性能检查进气歧管接真空表发机怠速运转进气管真空度应57.33-70.66kpa范围内,否则进气系统漏气.若真空表指针逐渐零,则表示排气系统阻塞.4.喷油器性能检查喷油器喷油量取决于喷油脉冲宽度,脉冲宽度定,则取决于喷孔断面喷油压力.喷油器试验台喷油器喷油量、雾化性能、密封性能进行测试其主要性能参数喷油持续间2ms针阀升程0.15mm ,稳定电流2A,电磁线圈电阻3-15 Ω,15S喷油量45-55 ml,各缸差值于5 ml.5.供油系统油压检测发机工作,燃油配管测压孔或节气门体喷射(TBI)燃油压力测试点接油压表测量油压.点应200--350kpa,单点应62--90 kpa;或发机工作,夹住油管,油压应升100 kpa,发机转速升高100r/min,说明供油系统.参考文献：发机传器原理与检测：辽宁科技术版社：主编：张 伟电控汽车维修数据手册：黑龙江科技术版社：主编：张月相 赵英君