《汽車傳感器與檢測技術(shù)》教案知識(shí)點(diǎn)倒車?yán)走_(dá)超聲波傳感器學(xué)時(shí)0.5學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容倒車?yán)走_(dá)傳感器的簡介、結(jié)構(gòu)與工作原理、類型、安裝位置、工作過程以及檢測方法教學(xué)重點(diǎn)超聲波傳感器的工作原理教學(xué)難點(diǎn)超聲波傳感器的檢測方法超聲波傳感器的檢測方法超聲波傳感器的工作過程參考資料一、超聲波傳感器簡介超聲波傳感器俗稱超聲波換能器或超聲波探頭，有壓電式、磁致伸縮式、電磁式等多種類型，但汽車上使用的主要為壓電式超聲波傳感器。超聲波傳感器主要由能產(chǎn)生超聲波和接收超聲波的裝置以及信號(hào)處理裝置構(gòu)成。其作用是發(fā)出與接收超聲波，檢測車輛前后與障礙物之間的距離，或者計(jì)算左右車位的空間尺寸，并將數(shù)據(jù)傳輸至處理器通過算法計(jì)算處理，在顯示器上顯示出來相應(yīng)的圖像或數(shù)據(jù)，或者由報(bào)警器發(fā)出警報(bào)。圖1超聲波傳感器二、結(jié)構(gòu)與工作原理壓電式超聲波傳感器采用了壓電元件鋯鈦化鉛，一般稱為PZT。這種傳感器的特點(diǎn)在于它具有方向性，傳感器用蜂鳴器的紙盒為橢圓形，其目的是使傳感器的水平方向特性寬，而垂直方向受到限制，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2壓電式超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖壓電式超聲波傳感器的發(fā)射器是利用壓電材料的壓電效應(yīng)工作的。當(dāng)在壓電材料上施加交變電壓時(shí)，就會(huì)使壓電元件產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)從而產(chǎn)生超聲波。壓電式超聲波接收器一般是利用壓電材料的逆效應(yīng)進(jìn)行工作的，其結(jié)構(gòu)和超聲波發(fā)生器基本相同，有時(shí)就用一個(gè)換能器兼做發(fā)生器和接收器兩種用途。當(dāng)超聲波作用到壓電材料上時(shí)會(huì)使壓電材料收縮，在晶片的兩個(gè)界面上便產(chǎn)生了交變電荷，這種電荷轉(zhuǎn)換成電壓經(jīng)放大后送到測量電路，最后記錄或顯示出來。三、類型汽車用超聲波傳感器根據(jù)探測距離分為短距離和中距離兩種類型。短距離超聲波傳感器的檢測距離約為50cm中距離超聲波傳感器的檢測距離約為2m四、安裝位置超聲波傳感器在汽車上的主要應(yīng)用就是汽車倒車系統(tǒng)。汽車倒車系統(tǒng)采用的是中距離超聲波傳感器。此系統(tǒng)有兩對超聲波傳感器，并均勻地分布在汽車后保險(xiǎn)杠上，其中兩個(gè)為發(fā)射器、兩個(gè)為接收器，如圖3所示，該系統(tǒng)由微機(jī)進(jìn)行自動(dòng)檢測、控制、顯示及報(bào)警。圖3超聲波傳感器在車?yán)镏械奈恢梦?、工作過程障礙物的位置和顯示器的關(guān)系如圖4所示。其中T1、T2為倒車聲納系統(tǒng)的發(fā)射頭，R1、R2為接收頭。發(fā)射頭以15次/秒的頻率向后發(fā)射40kHz的超聲波脈沖，如果車后有障礙物，則超聲波被反射到接收頭，根據(jù)超聲波的往返時(shí)間，可以確定障礙物到汽車的距離。距離的表示用蜂鳴器告知，并用顯示器亮燈表示，不同的距離采用不同的報(bào)警方式，從而可用不同的聲音區(qū)別不同的距離范圍。當(dāng)距離為1～2m時(shí)，發(fā)出“嘟嘟”兩聲短音；當(dāng)距離為0.5～1m時(shí)，發(fā)出“嘟嘟嘟”三聲短音；當(dāng)距離為0.5m以內(nèi)時(shí)，發(fā)出“嘟”一聲長音。而障礙物的位置是根據(jù)不同傳感器發(fā)射頭與接收頭的組合而獲得的。在倒車時(shí)，微機(jī)控制左方發(fā)射頭T1與右方接收頭R1工作，覆蓋左后方區(qū)域；用T2和R1覆蓋正后方區(qū)域；用T2和R2覆蓋右后方區(qū)域。這樣，不同的組合巡回檢測，即可確定障礙物在汽車后左、中或右的位置，如圖4所示圖4障礙物的位置和顯示器的關(guān)系六、檢測方法以現(xiàn)代伊蘭特倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)為例，說明超聲波傳感器的檢測方法?，F(xiàn)代伊蘭特倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)由控制模塊、檢測障礙物的超聲波傳感器、發(fā)出警報(bào)音的報(bào)警器等部件組成。倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)線路圖如圖5所示。圖5現(xiàn)代伊蘭特倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)線路圖（1）電源檢測由于超聲波距離傳感器使用的壓電元件需要8V工作電壓，因此首先要對供電回路進(jìn)行檢測：打開點(diǎn)火開關(guān)，斷開傳感器接頭，將車輛掛入倒擋，用萬用表的電壓擋測量控制模塊側(cè)的1腳與4腳，應(yīng)該有8V電壓，如果沒有，應(yīng)檢查控制模塊是否從倒擋開關(guān)處取得12V工作電壓。（2）利用故障診斷模式進(jìn)行檢測系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，打開故障診斷模式會(huì)按圖6所示，所示方式反復(fù)循環(huán)提示故障位置，因此，利用故障診斷模式的提示音可以方便地判斷出是哪一個(gè)傳感器出故障。（3）信號(hào)的示波器檢測利用示波器，可以對超聲波距離傳感器的發(fā)射端子TX和接收端子RX進(jìn)行檢測。用示波器檢測時(shí)，注意要在線束連接完好的情況下，將車輛掛入倒車擋，利用背查法進(jìn)行，其信號(hào)應(yīng)與圖7所示波形相符。（4）經(jīng)驗(yàn)判斷法在汽車進(jìn)入倒車工作狀態(tài)下，用耳朵貼近傳感