如何检测汽车电阻类传感器

根据结构与工作原理的不同分类，电阻类传感器有电位计式、电阻应变片式、热敏电阻式等多种形式。不同形式的电阻类传感器采用的测量电路也不完全相同。

图2-1 电位计式测量电路

U_i—电源电压 U₀—传感器输出电压 L—传感器电阻长度 x—被测量位移

1.电位计工作方式

电位计式测量电路如图2-1所示。采用这种测量电路的传感器本身的电阻不变，通过传感器的滑片随被测对象移动，使其输出一个与被测参量相对应的电压信号。传感器输出电压U₀与被测对象位移量x之间的关系见式（2-1）。

由于传感器电阻的长度L保持不变，在传感器电源电压U_i稳定的情况下，电位计式传感器的输出电压与被测量之间呈线性关系，其中，U_i/L就是传感器的灵敏度S。

2.分压器工作方式

分压式测量电路如图2-2所示。采用分压式测量电路的传感器本身的电阻随被测量变化，通过分压电路使输出电压U₀与传感器电阻R_c的变化成比例关系（式2-2）。这样，就使得传感器的输出电压与被测量有一一对应的关系。

3.直流电桥工作方式

直流电桥式测量电路如图2-3所示。传感器连接在电桥的桥臂上，在没有测量时，电桥处于平衡状态，即电桥的输出电压U₀为0。当传感器的电阻随被测量改变时，就会使电桥失去平衡而有电压输出。对于平衡状态下各桥臂电阻相同的等臂电桥，各桥臂电阻改变对电桥的输出电压U₀的影响见式（2-3）。

图2-2 分压式测量电路

R—常值电阻 R_c—传感器电阻

图2-3 直流电桥测量电路

从式（2-3）可知，电桥各桥臂电阻的变化对电桥的输出电压影响是不一样的，桥臂电阻R₁、R₃增大会使U₀增加，桥臂电阻R₂、R₄增大则会使U₀减小。电桥有单臂、半桥和全桥等不同的工作方式，在不同的工作方式下，电桥输出电压的灵敏度也会不同。

（1）单臂电桥

单臂电桥是指电桥只有一个桥臂是传感器，其他三个桥臂为常值电阻。(www.xing528.com)

假设R₁为传感器电阻，其余的为常值电阻，则有

ΔR₁=ΔR，ΔR₂=ΔR₃=ΔR₄=0

代入式（2-3）则有

（2）半桥电桥

半桥电桥的两个桥臂是传感器，其他两个桥臂为常值电阻。半桥电桥有相邻臂和相对臂两种接桥方式。

1）相邻臂电桥。两邻臂半桥测量电路有两种情况，一种是用于温度补偿，另一种是增加传感器的灵敏度。

①用于温度补偿：设R₁为传感器电阻，其电阻值随被测量改变，但温度变化时其电阻值也会变，从而导致测量误差。于是，用温度特性与R₁一样的热敏电阻R₂，温度变化时，R₂的电阻值变化对U₀的影响与R₁的相反，抵消了R₁因温度变化对输出U₀的影响。

②用于提高灵敏度：R₁和R₂均为传感器电阻，且被测量变化时，R₁和R₂的电阻值变化相反，即

ΔR₁=ΔR，ΔR₂=-ΔR

于是则有

也就是说，将两个电阻值随被测量变化相反（差动工作方式）的电阻类传感器连接在测量电桥的相邻臂，可使灵敏度提高一倍。

2）相对臂半桥。即R₁、R₃为传感器，且随被测量变化，两个传感器的电阻值变化一致，R₂、R4为常值电阻，于是则有

ΔR₁=ΔR，ΔR₃=ΔR，ΔR₂=ΔR₄=0

代入式（2-3），得

可见，采用相对臂半桥工作方式也可提高传感器的灵敏度，但构成半桥的传感器其电阻随被测量的变化必须是相同的。

（3）全桥电桥

全桥电桥是指其四个桥臂均连接传感器。可以看成两个半桥叠加，其灵敏度可在半桥的基础上增加一倍。汽车传感器为提高其灵敏度，通常采用全桥测量电路。

实际上，半桥或全桥工作方式还可减小非线性误差。式（2-3）明确地表示了这种直流电桥的工作方式：每个桥臂的电阻变化对电桥输出电压的影响都是与相对桥臂相同，而与相邻桥臂相反。因此，传感器连接成半桥或全桥的接桥方式应该是：变化趋势相同的两个传感器电阻应连接成相对桥臂；变化趋势相异（差动）的两个传感器电阻应连接成相邻桥臂；用作温度补偿的热敏电阻必须连接于相邻桥臂。