汽车电子信号与判定依据关系分析

电子控制系统使用电压或电流作为载体完成信息的传递，控制模块则通过对这些电压或电流的幅值进行检测，从而实现信息识别。

1.汽车电子信号的类型

汽车电子信号的类型有模拟信号和数字信号。

1）模拟信号

模拟信号是指幅值随时间变化而连续变化的物理常量。

模拟信号可以采用0%～100%之间的任意值，为无级方式，如听音乐时耳朵接收到模拟信号（声波连续变化）。电气设备（音响系统、收音机、电话等）以同样的方式通过连续变化的电压表示出这种声音。模拟电信号包括直流信号和交流信号。

在汽车电子控制系统中，普通传感器与控制模块之间的通信，以及控制模块与执行器之间的通信，均使用模拟信号。

模拟信号传递的基本原理如图1-7所示。

图1-7　模拟信号传递的基本原理

2）数字信号

数字信号是指电压或电流的幅值在时间上是离散、突变的信号，如频率调制、脉宽调制和串行数据等信号。

在汽车电子控制系统中，模块与模块之间的通信使用数字信号。

数字信号传递的基本原理如图1-8所示。

2.汽车电子信号的基本类型

汽车电子信号（模拟信号和数字信号）可进一步细分为5个基本类型，即直流信号、交流信号、频率调制信号、脉宽调制信号和串行数据信号。

图1-8　数字信号传递的基本原理

1）直流信号

直流信号是一种模拟信号，该信号的波形电压平稳，数值不会周期性变化，方向也没有变化，如图1-9所示。汽车上产生直流信号的传感器元件有发动机冷却液温度传感器、燃油温度传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、热丝式空气流量计和怠速开关等。

图1-9　直流信号

2）交流信号

交流电是指大小和方向随时而呈周期性变化的电压或电流。交流信号也是一种模拟信号，如图1-10所示。汽车中产生交流信号的传感器元件有磁电式曲轴位置传感器、磁电式轮速传感器和爆震传感器等。3）频率调制信号

图1-10　交流信号

频率调制信号是一种数字信号，如图1-11所示。汽车中产生可变频率信号的传感器元件有霍尔式凸轮轴位置传感器、霍尔式轮速传感器、数字式空气流量传感器和部分曲轴位置传感器等。

图1-11　频率调制信号

4）脉宽调制信号

脉宽调制信号是一种数字信号，如图1-12所示。汽车中产生脉宽调制信号的电路有初级点火线圈、计算机控制点火正时电路、喷油器及相关电磁阀控制电路等。

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图1-12　脉宽调制信号

5）串行数据信号

串行数据信号也是一种数字信号，如图1-13所示。串行数据信号是在汽车控制模块与控制模块之间通信时产生，部分传感器也可产生数据信号，如车身电子稳定程序系统中方向盘角度传感器、横/纵向加速度传感器等。

图1-13　串行数据信号

3.汽车电子信号的判定依据

在5种基本的汽车电子信号——直流、交流、频率调制、脉宽调制和串行数据信号的基础上，根据汽车电子信号的5种基本特征——幅值、频率、形状、脉冲宽度和阵列，即5个判定依据，诊断出汽车相关控制系统的故障。

1）幅值

幅值是指电子信号在一定点上的瞬时电压，如图1-14所示。

图1-14　幅值

2）频率

频率是指电子信号在单位时间内循环次数的计量，如图1-15所示，频率的单位为赫兹（Hz）。

图1-15　频率

3）形状

形状是指电子信号的外形特征，如图1-16所示，它包括曲线、轮廓、上升沿和下降沿等。

图1-16　形状

4）脉冲宽度

脉冲宽度是指电信号触发所占周期的时间，其单位通常用秒（s）或毫秒（ms）表示，如图1-17所示。当频率一定时，脉冲宽度和占空比是一一对应的，或者说是同一控制的两种表示方式。因此，脉宽控制方式有时也称为占空比控制方式。

5）阵列

阵列是指组成信息信号的重复方式，如图1-18所示。

图1-17　脉冲宽度

图1-18　阵列

4.电子信号与判定依据的关系

每个电子信号都可以用5种判定尺度中的一个或多个特征组成，见表1-3。每个电子信号都要用判定依据的尺度来确定电子通信。5个基本类型中的任何一个，必然是由一个或多个判定依据尺度来帮助理解当前的电子信号。

表1-3　电子信号与判定依据的关系