傳感器與執行器

    一、 傳感器概述
    傳感器的概念：指能感受規定的物理量，并按照一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。
    簡單的說，傳感器即使把非電量轉換成電量的裝置。
    汽車傳感器的工作條件極為惡劣，因此，傳感器能否精確可靠地工作至關重要。在該領域中，理論研究及材料應用發展迅速，半導體和金屬膜技術研究及材料應用技術發展迅速，半導體和金屬膜技術、陶瓷燒結技術等得到迅猛發展。智能化、集成化和數字化將是傳感器的未來發展趨勢。
傳感器通常由敏感元件、轉換元件及測量電路組成。敏感元件是指能直接感受被測量的部分。轉換元件是指能將非電量轉換成電量的部分。有些敏感元件可以直接輸入電量。測量電路是指將轉換元件輸入的電量經過處理，以便進行顯示、記錄和控制的部分。測量電路中較多的使用電橋電路。比如后面要講到的熱線式空氣流量計。
傳感器的種類比較多，像我們一般碰到的傳感器一般有：
溫度傳感器（冷卻水溫度傳感器THW，進氣溫度傳感器THA）；
流量傳感器（空氣流量傳感器，燃油流量傳感器）；
進氣壓力傳感器MAP
節氣門位置傳感器TPS
發動機轉速傳感器
車速傳感器SPD
曲軸位置傳感器（點火正時傳感器）
氧傳感器
爆震傳感器（KNK）
傳感器的特征參數也有很多，且不同類型的傳感器，其特征參數的定義和要求也各有差異。下面我們來介紹一些主要的、通用的靜態特性參數指標的定義。
1、 靈敏度
概念：靈敏度是指溫態時傳感器輸出量y與輸入量x之比，或者是傳感器輸出量y的增量與輸入量x的增量之比。
靈敏度用K表示為K=dy/dx，線性傳感器的靈敏度為一常數，而非線性的傳感器的靈敏度是隨輸入量變化的。
2、 分辨率
概念：傳感器在規定的測量范圍內能夠檢測出的被測量的最小變化量。
由于分辨率要受到嘈聲的限制，我們就用相當于 嘈聲電平N若干倍C 的被測量表示分辨率，即M=CN/K，式中，M為最小檢測量；C取1-5。
3、 測量范圍和量程
在允許的誤差范圍內，被測量的下限到上限之間的范圍稱為測量范圍。上限值與下限值之差稱為量程。
4、 線性度（非線性誤差）
在規定的條件下，傳感器校準曲線與擬和直線間的最大偏差與滿量程輸出值的百分比，稱為線性度或非線性度誤差。
5、 遲滯
遲滯是指在相同的條件下，傳感器的正行程特性與反行程特性的不一致程度。
6、 重復性
重復性是指在同一工作條件下，輸入量按同一方向在全測量范圍內連續變化多次所得特性曲線的不一致性。
7、 零漂和溫漂
零漂是指在無輸入或輸入為某一定值時，每隔一段時間，其輸入值偏離原示值的最大偏差與滿量程的百分比。
溫漂是指溫度每升高1度，傳感器輸出值的最大偏差與滿量程的百分比。

二、空氣流量傳感器
 為了形成符合要求的混合氣，使空燃比達到最佳值，我們就必須對發動機進氣空氣流量進行精確控制。下面我們來介紹一下幾種常用的空氣流量傳感器。
1、 風門式空氣流量計
這種空氣流量計安裝在空氣濾清器和節氣門之間。
作用：檢測吸入空氣量的多少，并把檢測結果轉換成電信號。
組成：風門式空氣流量計由兩大部分組成，一是擔任檢測任務的風門部分（看圖2-4a），二是擔任轉換任務的電位計（看圖2-4b）。

    節氣門與電位計之間的關系圖
 由圖2-4a可知，空氣流量計的風門部分由測量葉片、緩沖葉片及殼體組成。測量葉片隨空氣流量的變化在空氣主通道內偏轉。電位計部分主要由電位計、回位彈簧、調整齒圈等組成。
由節氣門與電位計之間的關系圖可知，風門式空氣流量計是根據空氣流動產生的壓力差將風門葉片推開的原理進行工作的。而電位計與風門葉片是同軸的，所以當葉片偏轉時，電位計滑臂必然轉動。由于轉軸一端裝有螺旋回位彈簧，當其彈力與吸入空氣流量對測量葉片產生的推力平衡時，風門葉片就會處于某一個穩定偏轉位置，而電位計滑臂也處于鍍膜電阻的某一對應位置。
如下圖是葉片式空氣流量計的檢測圖，蓄電池的電壓經主繼電器加到空氣流量計的VB端子上，Vc端子的電壓加到電子控制器上，其值是由VB與 Vc間的電阻、Vc與E2之間的電阻來決定的，當然Vc端子的電阻稍稍要低于VB端子的電壓，且大致為一定值。VS端子的電壓隨動觸點的移動而變化。也就是說，風門葉片的開度大時，VS端子的電壓升高；當開度減少時，VS端子的電壓下降。VS端子電壓是理解空氣流量計時的一個重要數據。電子控制器根據Vc端子電壓和VS端子電壓之差與蓄電池VB端子電壓比來求得進氣量，見下式Q=K（Vc-VS）/VB，式中Q為進氣量，K為系數，Vc 、VS、 VB分別是Vc 、VS、 VB的端子電壓。

 THA  E1  Fc   E2    VB     VC  VS          
    搭鐵  油泵開關  傳感器  電瓶電壓       基準電壓  信號電壓       空氣溫度電壓
         搭鐵
         葉片式空氣流量計的檢測
1、燃油泵控制觸點   2、電位器（可變電阻）  3、固定電阻    Q-熱敏電阻（進氣溫度電阻傳感器）

風門開度的大小與電壓Vc 、VS與 VB之間的關系，大致可以如下圖所示。
 
在豐田1G-EU型發動機上，電子控制器的VB-E2間的電壓約為12V，VC-E2之間的電壓為8-9V。在風門全閉時，VS-E2間的電壓約為1.7V。在風門全開時，VS-E2間的電壓約為6.5V。VC-E2曲線 與VS-E2曲線之間的距離越短，風門開度越大。
 下面我們在對空氣流量計的各部位加以說明，我們來看書上圖2-4a。
在圖中空氣流量計葉片下側還有一個旁通空氣通道。當主空氣道內的節流閥將主空氣通道幾乎全閉時，允許有少量的空氣由此流過。在旁通空氣道上還設有一個怠速調節螺釘（CO調節螺釘），可以調節通過旁通道的空氣量，以調節怠速工況下的混合氣濃度。此怠速調節螺釘與節流閥旁通道的怠速調整螺釘的作用是不同的。節流閥旁通道的怠速調整螺釘所調整的是怠速進氣量，此進氣量是由空氣流量計計量過的，調整它可以使進入發動機的混合氣增多或減少，從而控制發動機轉速，但混合氣濃度基本不變。而空氣流量計中的旁通道的空氣流量計使不由流量計計量的，當此旁通道截面面積變大時，流過葉片的空氣量相對變少，也就是經過傳感器計量的空氣減少，因而就使噴油量減少，從而使混合氣變稀。因此，調節此螺釘改變的是混合氣濃度，也就是空燃比，從而調節怠速時的廢氣排放。值得注意的是，此螺釘大多數在出廠時已經鉛封，是不可調的。在一些有ISCV（怠速控制閥）的發動機中，沒有此螺釘，ECU通過控制ISCV來實現對轉速的控制。
發動機起動、吸入空氣以后，電位計內的燃油泵開關觸點閉合，使燃油泵的供電線路接通，燃油泵開始工作。當發動機停止、不吸入空氣時，燃油泵觸點斷開，燃油泵停止工作。即根據風門的工作狀態控制燃油泵電源。
風門式空氣流量計的結構簡單、可靠性高，但進氣阻力大，響應較慢且體積較大。

2、 卡門旋渦式空氣流量計
卡門旋渦式空氣流量計的原理圖如下：
渦流式空氣流量傳感器是利用超聲波或光電信號，通過檢測旋渦頻率來測量空氣流量的一種傳感器。
眾所周知，當野外架空的電線被風吹時，就會發出"嗡、嗡"的聲音，且風速越高聲音頻率越高，這是氣體流過電線后形成旋渦（即渦流）所致。液體、氣體等流體均會產生這種現象。
同樣，如果我們在進氣道中放置一個渦流發生器，比如說一個柱狀物，在空氣流過時，在渦流發生器后部將會不斷產生如圖所示的兩列旋轉方向相反，并交替出現的旋渦。這個旋渦就稱為卡門旋渦。
卡門旋渦式空氣流量計就是利用這種這種旋渦形成的原理，測量氣體流速，并通過流速的測量直接反映空氣流量。
對于一臺具體的卡門旋渦式空氣流量計，有如下關系式：qv=kf , qv為體積流量，f為單列旋渦產生的頻率，k為比例常數，它與管道直徑，柱狀物直徑等有關。由這個關系式可知，體積流量與卡門渦流傳感器的輸出頻率成正比。利用這個原理，我們只要檢測卡門旋渦的頻率f，就可以求出空氣流量。
根據旋渦頻率的檢測方式的不同，汽車用渦流式空氣流量傳感器分為超聲波檢測式和光學式檢測式兩種。例如，中國大陸進口的豐田凌志LS400型轎車和臺灣進口的皇冠3.0型轎車采用了 光電檢測渦流式空氣流量器；日本三菱吉普車、中國長風獵豹吉普車和韓國現代轎車采用了超聲波檢測渦流式空氣流量傳感器。
（1） 光學式卡門旋渦空氣流量計
光學式卡門旋渦空氣流量計的工作原理圖可以看書上圖2-7。（具體結構可視情況講述）
現代物理學光的粒子說認為，光是一種具有能量的粒子流，當物體受到光照射時，由于吸收了光子能量而產生的效應，稱為光電效應。光敏晶體管是一種半導體器件，它的特點就是受到光的照射時，它們都會產生內光電效應的光生伏特現象，從而產生電流。
工作原理：在產生卡門旋渦的過程中，旋渦發生器兩側的空氣壓力會發生變化，通過導孔作用在金屬箔上，從而使其振動，發光二極管的光照在振動的金屬箔上時，光敏晶體管接收到的金屬箔上的反射光是被旋渦調制的光，再由光敏晶體管輸出調制過的頻率信號，這種頻率信號就代表了空氣的流量信號。
（2） 超聲波式卡門旋渦式空氣流量計
超聲波是指頻率高于20HZ，人耳聽不到的機械波。它的特性就是方向性好，穿透力強，遇到雜質或物體分界面會產生顯著的反射，譬如自然界里的蝙蝠，鯨魚等動物都是通過超聲波來進行方位定向的。利用這種物理特性，我們可以把一些非電量轉換成聲學參數，通過壓電元件轉換成電量。
超聲波式卡門旋渦式空氣流量計的工作原理與光學式卡門旋渦空氣流量計的工作原理大致相同，只是光學元件換成了聲學元件。
在日常生活中，常常會遇到這樣的現象，即當順著風向喊話人時，對方很容易聽到；而逆著風向喊人時，對方就不容易聽到。這是因為前者的空氣流動方向與聲波的前進方向相同，聲波被加速的結果，而后者是聲波受阻而減速的結果。在超聲波式流量傳感器中，同樣存在著這種現象。
工作原理是：在旋渦發生器下游管路兩側相對安裝超聲波發射探頭和超聲波接收探頭，超聲波發射探頭不斷向超聲波接收探頭發出一定頻率（一般為40KHZ）的超聲波，當超聲波通過進氣氣流到達超聲波接收器時，由于受到氣流移動速度及壓力變化的影響，因此接收到的超聲波信號的相位（時間間隔）以及相位差（時間間隔之差）就會發生變化，集成控制電路根據相位或相位差的變化情況計量出渦流的頻率。渦流頻率信號輸入ECU后，ECU就可以計算出進氣量。

3、 熱線式空氣流量計
構成：我們來看書上的結構圖，它的基本構成包括感知空氣流量的白金熱線、根據進氣溫度進行修正的溫度補償電阻（冷線）、控制熱線電流的控制電路以及殼體等。根據白金熱線在殼體內安裝部位的不同，可分為安裝在空氣主通道內的主流測量方式和安裝在空氣旁通道內的旁通道測量方式。
 熱線式空氣流量計是利用空氣流過熱金屬線時的冷卻效應工作的。將一根鉑絲熱線置于進氣空氣流中，當恒定電流通過鉑絲使其加熱后，如果流過鉑絲周圍的空氣增加，金屬絲溫度就會降低。如果要使鉑絲的溫度保持恒定，就應根據空氣量調節熱線的電流，空氣流量越大，需要的電流越大。下面的圖是主流測量方式的熱線式空氣流量計的工作原理圖。其中RH為是直徑為0.03-0.05的細鉑絲（熱線），RK是作為溫度補償的冷線電阻。RA和RA是精密線橋電阻。四個電阻共同組成一個惠斯登電橋。在實際工作中，代表空氣流量的加熱電流是通過電橋中的RA轉換成電壓輸出的。當空氣以恒定流量流過時，電源電壓使熱線保持在一定溫度，此時電橋保持平衡。當有空氣流動時，由于RH的熱量被空氣吸收而變冷，其電阻值發生變化，電橋失去平衡。此時，放大器即增加通過鉑絲的電流，直到恢復原來的溫度和電阻值，使電橋重新平衡。由于電量的增加，RA的電壓增加，這樣就在RA上得到了代表空氣流量的新的電壓輸出。
 進氣溫度的任何變化都會使電橋失去平衡。為此，在靠近熱線的空氣流中，設有一個補償電阻絲（冷線）。冷線補償電阻的溫度起一個參照值的作用。在工作中，放大器會使熱線溫度高出進氣溫度100度。熱線式空氣流量計長期使用，會使熱線上積累雜質。為此，在熱線式流量計上采用了燒盡措施解決這個難題。每當發動機熄火時，ECU自動接通空氣流量計殼體內的電子電路，熱線被自動加熱，使其溫度在1S內升高了1000度。由于燒盡溫度必須是非常精確的，因此，在發動機熄火后4S后，該電路才被接通。
這種空氣流量計由于沒有運動部件，因此工作可靠，而且響應特性較好；缺點是在空氣流速分布不均勻時誤差較大。
4、 熱膜式空氣流量計
熱線式空氣流量計雖然可以提供精確的進氣空氣流量，但造價太高，主要用于高級轎車，為了滿足精度高，結構簡單，造價又便宜的要求，德國博世公司厚膜工藝，開發出了熱膜式空氣流量計。熱膜式空氣流量計的工作原理與熱線式空氣流量計類似，都是用惠斯登電橋工作的。所不同的是熱膜式空氣流量計不用鉑金作為熱線，而是將熱線電阻、補償電阻和線橋電阻用厚膜工藝集中在一塊陶瓷片上。這種空氣流量計已大量使用于各種電控汽油噴射系統中。

三、 壓力傳感器
功用：把壓力信號轉變為電壓信號。
應用范圍：它在汽車上主要有兩個方面的應用。一是用于氣壓的檢測，包括進氣真空度、大氣壓力、氣缸內的氣壓及輪胎氣壓等；二是用于用于油壓的檢測，包括變速箱油壓、制動閥油壓及懸掛油壓等。
1、電容式壓力傳感器
首先我們來了解一下電容器。電容器的容量與組成的電容的兩極板間的電介質及其相對有效面積成正比，而與兩極板間的距離成反比，即C=ε A/d，其中ε為電介質的介電常數，A為兩金屬電極板間相對有效面積，d為兩金屬電極板間距離。由這個關系式可以看出，當其中兩個參數不變，而另一個參數作為變量時，電容量就會隨著變化的參數而變化。書上圖2-13中的電容壓力傳感器由置于空腔內的兩個動片（彈性金屬膜片）、兩個定片（彈性膜片上下凹玻璃上的金屬涂層）、輸出端子和殼體等組成。其動片與兩個定片之間形成了兩個串聯的電容。當進氣壓力作用于彈性膜片時，彈性膜片產生位移，勢必與一個定片距離減小，而與另一個定片距離加大（可以通過一張紙來示范）。我們可以從公式中看出，兩金屬電極板間距離是影響電容量的重要因素之一，距離增大，則電容量減少，距離減少，則電容量增大。這種由一個被測量量引起兩個傳感元件參數等量、相反變化的結構，稱為差動結構。如果彈性膜片置于被側壓力與大氣壓之間（彈性膜片上部空腔通大氣），測得的是表壓力；如果彈性膜片置于被側壓力與真空之間（彈性膜片上部空腔通真空），測得的是絕對壓力。
 與電容式傳感器配合使用的測量電路有很多種，下面我們來以電橋電路為例說明電容差動式傳感器測量電路的工作原理，如圖，由于電容是交流參數，所以電橋通過變壓器用交流激勵。變壓器的兩個線圈與兩個電容組成電橋，當無進氣壓力時，電橋處于平衡狀態，兩電容值相等并且為C0，當有壓力作用時，其中一個電容值為C0+△C，另一個電容值為C0-△C，（△C為外部壓力作用時引起的電容值的變化量），則電橋失去平衡，電容值高的地方電壓也高，兩個電容之間產生了電壓差，由此電橋產生代表進氣壓力的電壓輸出U。

2、 差動變壓器進氣壓力傳感器
差動壓力傳感器是一種開磁互感式電感傳感器。由于具有兩個接成差動結構的二次線圈，所以又稱為差動變速器。
當差動變壓器的一次線圈由交變電源激勵時，其二次線圈就會產生感應電動勢。由于二次線圈作差動連接，所以總的輸出是兩線圈感應電動勢之差。當鐵心不動時，其總輸出量為零；當鐵心移動時，輸出電動勢與鐵心位移呈線性變化。
差動變壓器進氣壓力傳感器的檢測與轉換過程是：先將壓力的變化轉換成變壓器鐵心的位移，然后通過差動變速器再將鐵心位移轉換為電信號輸出。這種壓力傳感器主要有真空膜盒（波紋管）、差動變速器等組成。當氣壓變化時，波紋管變形，帶動差速變壓器的鐵心移動，由于鐵心的位移，差動變壓器的輸出端即有電壓產生，將此電壓經過處理后送至ECU輸入端。如果按照電壓的高低來確定噴射時間并使噴油器工作的話，就可以確定基本噴油量。
3、 半導體應變式進氣壓力傳感器
半導體壓力進氣傳感器是利用應變效應工作的。
所謂應變效應，就是指當導體、半導體在外力作用下產生應變時，其電阻值發生變化的現象。
電阻應變片是一種片狀電阻傳感器，它是利用半導體材料當在其軸向施加一定載荷產生應力時，它的電阻率會發生變化的所謂壓阻效應原理工作的。
由電阻應變片構成的進氣壓力傳感器主要由半導體應變片、真空室、混合集成電路板等組成。半導體應變片是在一個膜片上用半導體工藝制做的四個等值電阻，并且連接成電橋電阻。半導體電阻電橋應變片放置在一個真空室內，在進氣壓力的作用下，應變片產生變形，電阻值發生變化，電橋失去平衡，從而將進氣壓力的變化轉換成電阻電橋輸出電壓的變化。

四、 氣門位置傳感器
節氣門位置傳感器安裝在節氣門體上，它將節氣門開度轉換成電壓信號輸出，以便計算機控制噴油量。
節氣門位置傳感器有開關量輸出和線性輸出兩種類型。
五、 開關式節氣門位置傳感器
這種節氣門位置傳感器實質上是一種轉換開關，又稱為節氣門開關。這種節氣門位置傳感器包括動觸點、怠速觸點、滿負荷觸點。利用怠速觸點和滿負荷觸點可以檢測發動機的怠速狀態及重負荷狀態。一般將動觸點稱為TL觸點，怠速觸點稱為IDL觸點，滿負荷觸點稱為PSW觸點。從結構圖可以看出，在與節氣門聯動的連桿的作用下，凸輪可以旋轉，動觸點可以沿凸輪的槽運動。這種節氣門位置傳感器結構比較簡單，但其輸出是非連續的。
在節氣門全關閉時，電壓從TL端子加到IDL端子上，再回到電子控制器上。通過這樣的途徑傳遞信號時，電子控制器明白節氣門現在是全關閉狀態。當踏下加速踏板，節氣門處于某一開度以上時，電壓從TL端子經過PSW端子再傳遞給電子控制器。電子控制器明白了，現在節氣門打開了一定的角度。
下面我將怠速信號與負荷信號對噴油量的影響加以說明。當有IDL信號輸出并且發動機轉速超過規定轉速時，則中斷供油，以防止催化劑過熱及節省燃油。當IDL信號從有輸出轉換到無輸出時，電子控制器判斷出節氣門從全關閉狀態換至打開狀態，當然也就判斷出車輛處于起步或再加速狀態，所以就會根據發動機的暖機狀態進行加速加濃，增大噴油量，以供給加速所需要的較濃混合氣。
當有PSW信號輸入到電子控制器中時，則發揮輸出加濃功能，增大噴油量。在重負荷行車時，若沒有PSW信號輸出的話，就會沒有輸出加濃作用，發動機輸出的力量就要稍微低一些。
2）線性節氣門位置傳感器
線性節氣門位置傳感器裝在節氣門上，它可以連續檢測節氣門的開度。它主要由與節氣門聯動的電位器、怠速觸點等組成。電位計的動觸點（即節氣門開度輸出觸點）隨節氣門開度在電阻膜上滑動，從而在該觸點上（TTA 端子）得到與節氣門開度成正比例的線性電壓輸出。如圖。當節氣門全閉時，另外一個與節氣門聯動的動觸點與IDL觸點接通，傳感器輸出怠速信號。節氣門位置輸出的線性電壓信號經過A/D轉換后輸送給計算機。

五、氧傳感器

在使用三元催化進化裝置的汽油噴射發動機中，一般都在排氣管中安排氧傳感器，用以檢測排氣中氧的含量，從而間接地判斷進入氣缸內混合氣的濃度，以便對實際空燃比進行閉環控制。當排氣中氧的含量過高時，說明混合氣過稀，氧傳感器即輸出一個電信號給ECU，讓其指令噴油器增加噴油量；當排氣中氧的含量過低時，說明混合氣過濃，氧傳感器立刻將此信息傳遞給ECU，讓其指令噴油器減少噴油量。目前在汽車上使用的氧傳感器主要有二氧化鈦氧傳感器和二氧化鋯氧傳感器兩種類型的傳感器。
 

工作原理：氧傳感器裝在發動機的排氣管里，用來測量排氣中氧的含量。它是按照大氣與排氣中氧濃度之差而產生電動勢的一種電池。如圖，在陶瓷電解質的內、外兩面分別涂有白金以形成電極。當它插入排氣管中時，其外表面接觸廢氣，內表面則通大氣。在約300度以上的溫度時，陶瓷電解質可變為氧離子的傳導體。當混合氣較稀，也就是過量空氣系數α〉1時，排氣中含氧必然多，陶瓷電解質的內外表面的氧濃度差小，只產生小的電壓；而當混合氣較濃，也就是過量空氣系數α〈1時，排氣中氧含量較少，同時伴有大量的未完全燃燒物如CO、碳氫化合物等，這些成分都可能在催化劑的作用下與氧發生反應，消耗排氣中殘余的氧，使陶瓷電解質外表面的氧濃度趨向于零，這樣就使得電解質內外的氧濃度差突然增大，傳感器輸出電壓也突然增大了，其數值趨向于1V。

六、溫度傳感器
作用：用來測量冷卻水溫度、進氣溫度和排氣溫度。
種類：溫度傳感器的種類很多，如熱敏電阻式、半導體式和熱電偶式等，
所謂熱敏電阻，是指這種電阻對溫度敏感，當作用在這種電阻上的溫度變化時，其阻值會隨溫度的變化而變化。其中，隨溫度升高的叫做正溫度型熱敏電阻，相反隨溫度升高阻值減少的，叫做負溫度系數型熱敏電阻。
熱敏電阻溫度傳感器的測量電路比較簡單，只要把傳感器與一個精密電阻串聯接到一個穩定的電源上，就能夠用串聯電阻的分壓輸出反映溫度的變化。

七、爆震傳感器
 爆震傳感器是發動機集中控制系統中的重要部件，它的功用是用來檢測發動機有無爆震現象發生，并把信號輸送給發動機微機控制裝置。
檢測發動機爆震可以有三個路徑，一是檢測氣缸壓力，二是檢測發動機振動，三是檢測燃燒噪聲。根據氣缸壓力的檢測法，精度最好，但是存在著傳感器的耐久性差和難以安裝的問題。根據燃燒噪聲的檢測法，由于是非接觸式的，其耐久性很好，但是精度和靈敏度偏低，。現在常用檢測發動機振動的方法來判斷有無爆震。
采用振動檢測方法的爆震傳感器有磁滯伸縮式和壓電式兩種。
1）磁滯伸縮式爆震傳感器
磁滯伸縮式爆震傳感器應用的較早，它安裝在發動機上，是一種電感式傳感器，其內部有永久磁鐵、強磁性鐵心以及電磁繞組等。
其工作原理是：當爆震發生，也就是當發動機氣缸體出現振動時，鐵心受振使電磁繞組的磁通發生變化，根據電磁感應原理，通過線圈的磁通變化時，線圈就會產生感應電動勢，這個電動勢就是爆震傳感器的輸出電壓信號。當傳感器的固有頻率與發動機爆震時的振動頻率相同時，傳感器輸出最大信號。

2） 壓電式爆震傳感器
壓電式爆震傳感器是利用壓電效應原理制成的傳感器。什么是壓電效應呢？壓電效應就是指當沿著一定方向向某些電介質施力而使其變形時，其內部會發生極化，同時在其表面產生電荷的現象。壓電式傳感器是一種力敏元件，發誓能夠轉換為力的動態物理量，比如說應力、壓力、加速度等都能夠進行檢測。
壓電式傳感器又可分為共振型和非共振型兩種。
共振型電壓爆震傳感器主要由壓電元件、振蕩片、基座等組成。壓電元件緊密地貼合在振蕩片上，振蕩片則固定在傳感器的基座上。振蕩片隨發動機的振蕩而振蕩。波及壓電元件，使其變形而產生電壓信號。當發動機爆震時的振動頻率與振蕩片的固有頻率相符合時，振蕩片產生共振，此時壓電元件將產生最大的電壓信號。它的輸出特性與磁致伸縮式類似。
非共振型壓電式爆震傳感器
非共振型壓電式爆震傳感器是以接收加速度信號的形式，來判斷爆震是否產生。這種傳感器與共振型傳感器的不同之處在于：它內部沒有振蕩片，但設置了一個配重塊。配重塊以一定的預緊力壓緊在壓電片上。當發動機產生爆震時，配重塊就以一個正比于加速度的交變力，施加在壓電片上，從而產生輸出信號。
這種傳感器產生的輸出電壓不會很大，不象磁致伸縮式爆震傳感器在爆震頻率產生一個較高的輸出電壓，而是具有平的輸出特性。因此，必須將反映發動機振動頻率的輸出電壓信號輸送給識別爆震的濾波器中，判別是否由爆震信號產生。
 比較共振型壓電式傳感器，共振型在爆震時輸出電壓明顯增大，易于測量，但傳感器必須有發動機配套使用；非共振型用于不同發動機時，只須調整濾波器的頻率范圍就可以工作，不需要更換傳感器，通用性比較強，這是非共振型壓電式爆震傳感器的突出優點。
壓電式爆震傳感器與其他壓電傳感器一樣，必須配合一定的電壓放大器，將信號放大并將高阻抗輸入變換為低阻抗輸出。

八、曲軸位置傳感器
 曲軸位置傳感器（又稱點火信號發生器），是發動機集中控制系統中最主要的傳感器，它用于點火正時控制，也就是控制點火時刻，確定點火的提前角。另外，它還是檢測發動機轉速的信號源。
 曲軸位置傳感器可分為磁脈沖式、光電式、霍爾式等等，其中磁脈沖式和霍爾式應用的比較多。
 1）磁脈沖式曲軸位置傳感器
磁脈沖式曲軸位置傳感器由定時轉子、永久磁鐵、耦合線圈等組成。（具體結構看書）
定時轉子裝在分電器軸上并由良好的導磁材料制成。轉子外緣設有與氣缸數相等且等距離分布的定時齒。在書中轉子有四個齒，分別代表四缸發動機的四個缸。耦合線圈繞在銜鐵上，銜鐵固定在分電器殼體上。當曲軸帶動分電器旋轉時，由于轉子定時齒相對線圈位置的變化，使線圈內的磁通發生變化，從而在線圈內產生感應電動勢輸出。在a圖中，當該缸定時齒接近線圈時，磁通增加（如曲線所示），到達A點時磁通量的變化率最大，由于感應電動勢的大小與磁通的變化率成正比，因此轉子轉到這個點上，線圈上產生的感應電動勢最大；當定時齒對準線圈時，磁通達到最大值（圖中B點），但磁通量的變化率卻最小，由法拉第電磁感應定律可知，這個時候線圈中產生的感應電動勢是最小的。當定時齒離開線圈時，磁通開始下降如圖，到達C點時磁通量下降的幅度最大，這個時候線圈中產生的感應電動勢又達到了最大值。把上述信號進行轉換、放大后送入功率開關電路，就可以控制點火線圈一次電流的通斷。以上介紹的是磁脈沖式曲軸位置傳感器的基本原理，實際的要遠比這個復雜。
3） 霍爾式曲軸位置傳感器
霍爾傳感器是一種磁敏元件。它是利用導體或半導體的磁電轉換原理工作的。如圖霍爾元件是一種半導體四端薄片，其四端均有引出線。它的工作原理是：當在其a、b兩端以電流激勵并有垂直于薄片的磁場作用時，在垂直于電流和磁場方向的c、d端會出現與激勵電流I和磁場強度H乘積成正比的電動勢，這種現象稱為霍爾效應。所產生的電動勢稱為霍爾電動勢。
上面介紹了霍爾元件，那么，我們將霍爾元件、放大器、穩定電源、功能電路及輸出電路集成在一個芯片上，就構成了霍爾集成電路。霍爾集成電路可分為線性和開關型兩類，汽車上一般使用的是開關型霍爾集成電路。
霍爾式曲軸位置傳感器由兩個部件組成，一個是與分火頭制成一體的定時轉子，即觸發葉輪，另一個部件是霍爾信號發生器，觸發葉輪由導磁材料制成，其上的葉片數與發動機的氣缸數相同，觸發葉輪由分電器帶動。霍爾信號發生器由霍爾開關集成電路、永久磁鐵等組成，兩折紙間有一個間隙，以便葉輪的葉片能在空隙中轉動。
霍爾式曲軸位置傳感器的工作原理是：觸發葉輪由分電器帶動旋轉，每當葉片進入永久磁鐵與霍爾開關集成電路之間的空氣間隙時，永久磁鐵的磁場就被導磁的葉片旁路，霍爾開關集成電路表面就沒有了磁場的作用，內部的霍爾元件不產生霍爾電動勢。當葉片離開空氣間隙時，永久磁鐵的磁場竟過導磁板、空氣間隙形成磁路并作用在霍爾開關集成電路上，其內部的霍爾元件產生霍爾電動勢輸出。這樣，隨著葉輪的旋轉，每個葉片都會使霍爾開關集成電路產生脈沖輸出。然后通過電子點火組件控制點火或者經過計算機控制點火。

九、轉速傳感器
轉速傳感器主要用于發動機轉速及車速的檢測。發動機轉速檢測與曲軸位置檢測原理相同，但為了提高轉速檢測精度，需要增加每一轉的輸出脈沖。
轉速傳感器一般有兩種形式，一種是舌簧開關型，一種是光電耦合型。
1）舌簧開關型
舌簧開關安裝在組合儀表內。舌簧開關是在一個玻璃管內裝有兩個細長的觸頭構成的開關元件。其觸頭由磁性材料制成。當由磁場作用時，兩個觸頭就會相互吸引而閉合或者互相排斥而斷開。
車速傳感器由帶有四磁極的轉子、舌簧開關組成。當變速器輸出軸通過軟軸帶動轉子旋轉時，舌簧開關就會在轉子永久磁鐵的作用下進行周期性的開關動作，轉子每轉一周，舌簧開關開閉四次，通過外電路輸出4個脈沖。如果將該脈沖信號送數字電路或者計算機進行記數和運算，就可以得到車速輸出。
2) 光電耦合型
光電型車速傳感器主要由轉子、遮光板、光電傳感器等組成。遮光板安裝在轉子軸上，其開槽的徑向部位恰好位于光電傳感器的U形開口內，U形開口一側裝有二級發光管，另一側裝有光敏晶體管。當軟軸帶動遮光板旋轉時，發光二極管射向光敏二極管的光線被斷續遮擋，從而使光敏二極管輸出脈沖。如果遮光板開槽數為20，則轉子每轉一周，傳感器輸出20個脈沖。該脈沖信號經計算機處理后，就可以得到車速輸出。