测试技术课程设计
、设计题目：汽车油箱液位检测专业
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2012 年秋季学期
目录
第一章引言 (3)
1.1研究问题提出及意义 (3)
1.1.1 研究问题的提出 (3)
1.1.2 研究的意义 (3)
1.2 国内外相关传感器研究现状 (3)
1.2.1 光钎压力传感器 (3)
1.2.2 电容式真空压力传感器 (4)
1.2.3 耐高温压力传感器 (4)
1.2.4 硅微机械加工传感器 (4)
1.2.5 具有自测试功能的压力传感器 (4)
1.2.6本文研究的任务 (4)
第二章汽车油箱中的传感器 (5)
2.1液位传感器 (5)
2.1.1 弹簧开关式液位传感器 (5)
2.1.2 热敏电阻式液位传感器 (5)
2.1.3 可变电阻式液位传感器 (6)
2.2汽车油箱液位监测 (7)
2.2.1 概述 (7)
2.2.2 电路工作原理 (8)
2.3 汽车油箱检测报警器 (9)
2.3.1 概述 (9)
2.3.2 系统方案图 (10)
2.3.3 工作原理 (10)
2.4 电阻应变式传感器的设计应用 (11)
2.4.1电阻式应变传感器组成 (11)
2.4.2电阻式应变传感器的优点与缺点 (12)
2.4.3电阻式应变传感器的工作原理 (12)
2.4.4电阻式应变传感器在汽车油箱液位检测中的应用 (12)
2.4.5汽车油箱液位显示电路 (14)
第三章设计总结 (14)
参考文献 (14)
1.引言
1.1 研究问题提出及意义
1.1.1问题的提出
在汽车使用中，对于油箱中油量的检测是十分必要的。因为，如果司机不能及时的了
解油箱的油量，就会对出行造成很大的麻烦。而且，油箱的泄漏也会造成极大的能源和经
济上的浪费，尤其对像我国一样能源非常紧俏的国家，问题显得尤为突出。所以对于油箱
汽车油表
密封性的检测有很重大的实际意义和经济效益。此外，可以设定不同的测试条件，并自动
进行合格和不合格的判断。针对由于汽车油箱的各种问题，包括油箱爆炸、汽油油量测量
不准确等问题，进行的研究。
1.1.2研究的意义
进行此项研究，旨在尽量减少由于汽车油箱的各种问题所造成的各种事故，以汽油油
量测量不准确为主开展此项研究，主要是对于传感器的应用研究，使得传感器的应用得以
扩展，开发新式的测量方式。放眼国内外，现在对于油量的测量，主要用到的传感器有光
钎压力传感器、电容式真空压力传感器、耐高温压力传感器、硅微机械加工传感器、具有
自测试功能的压力传感器。
1.2国内外研究现状
从世界范围看压力传感器的发展动向主要有以下几个方向。
1．2.1 光纤压力传感器
这是一类研究成果较多的传感器，但投入实际领域的并不是太多。它的工作原理是利用敏感元件受压力作用时的形变与反射光强度相关的特性，由硅框和金铬薄膜组成的膜片结构中间夹了一个硅光纤挡板，在有压力的情况下，光线通过挡板的过程中会发生强度的改变，通过检测这个微小的改变量，我们就能测得压力的大小。这种敏感元件已被应用与临床医学，用来测扩张冠状动脉导管气球内的压力。可预见这种压力传感器在显微外科方面一
定会有良好的发展前景。
1．2.2 电容式真空压力传感器
E + H公司的电容式压力传感器是由一块基片和厚度为0. 8～2. 8mm的氧化铝(Al2O3) 构成，其间用一个自熔焊接圆环钎焊在一起。该环具有隔离作用，不需要温度补偿，可以保持长期测量的可靠性和持久的精度。测量方法采用电容原理，基片上一电容CP位于位移最大的膜片的中央，而另一参考电容CR 位于膜片的边缘，由于边缘很难产生位移，电容值不发生变化,CP 的变化则与施加的压力变化有关，膜片的位移和压力之间的关系是线性的。遇
到过载时，膜片贴在基片上不会被破坏，无负载时会立刻返回原位无任何滞后，过载量可以达到100 %，即使是破坏也不会泄漏任何污染介质。因此具有广泛的应用前景。
1.2.3 耐高温压力传感器
新型半导体材料碳化硅(SiC)的出现使得单晶体的高温传感器的制作成为可能。Rober. S.Okojie报导了一种运行试验达500 ℃的α(6H)SiC压力传感器。实验结果表明，在输入电压为5V ，被测压力  6.9MPa的条件下,23500 ℃时的满量程输出44.66～20.03mV ，满量程线度为20.17 % ，迟滞为0.17 %。在500 ℃条件下运行10h ，性能基本不变，在100 ℃500℃两点的应变温度系数(TCGF)，分别为20.19 %/℃和- 0.11%/℃。这种传感器的主要优点PN结泄漏电流很小，没有热匹配问题以及升温不产生塑性变型，可以批量加工。Ziermann ,Rene 报导了使用单晶体n型β-SiC材料制成的压力传感器，这种压力传感器工作温度可达573K，耐辐射。在室温下，此压力传感器的灵敏20.2muV/ VKPa。
1.2.4 硅微机械加工传感器
在微机械加工技术逐渐完善的今天，硅微机械传感器在汽车工业中的应用越来越多。而
随着微机械传感器的体积越来越小，线度可以达到1～2mm ，可以放置在人体的重要器官中进行数据的采集。Hachol ,Andrzej ;dziuban ,Jan Bochenek报导了一种可以用于测量眼球的眼压计，其膜片直径为1mm。在内眼压为60mmHg时，静态输出为40mV ，灵敏度系数比较高。
1.2.5 具有自测试功能的压力传感器
为了降低调试与运行成本,Dirk De Bruyker 等人报导了一种具有自测试功能的压阻、
电容双元件传感器，它的自测试功能是根据热驱动原理进行的，该传感器尺寸为  1.2mm ×3mm×0.5mm ，适用于生物医学领域。
1.2.6本文研究的任务
针对由于汽车油箱的各种问题，包括油箱爆炸、汽油油量测量不准确等问题，进行的
研究。旨在发现不同的传感器在汽车上的应用，拓展传感器的应用范围，创新出传感器在
油量测量方面的新应用。
2.汽车油箱中的传感器
2.1液位传感器
2.1.1浮子弹簧开关式液位传感器
这种传感器是由树脂圆管制成的轴和可沿轴上下移动的换状浮子组成的。圆管状轴内
装有由易磁化的强磁性材料制成的触点（笛簧开关），浮子内嵌有永久磁铁。笛簧开关的内部是一对很薄的金属触头，随浮子位置的不同触头之间或者闭合，或者断开，由此就可
以判定出液量是达到规定量，还是少于规定量。
2.1.2 热敏电阻式液位传感器
由于热敏电阻对液位反应敏感，所以可利用热敏电阻式液位传感器检测汽油、柴油的
油位。这是利用了热敏电阻上加有电压时，就有微小的电流通过，在电流的作用下，热敏
电阻自身就要发热这一性质。热敏电阻的温度特性如图1所示。当热敏电阻置于油中时，因为其上的热量容易散出，所以热敏电阻的温度不会升高而是其阻值增加；反之，当油量
减少，热敏电阻暴露在空气中时，因为其上的热量难以散出所以热敏电阻的阻值降低。用
热敏电阻与指示灯等组成电路，如图2所示，通过指示灯的亮、灭，就可以判断燃油量的多少。
图1 热敏电阻的温度特性