热膜式空气质量流量传感器
空气流量传感器检修
电位计检测：插头拔掉，测电阻 油泵开关性能：叶子关闭FC与E1为无穷，打开为0
万用表检测电压 在线，信号0-5V（下降、上升）
丰田皇冠
示波器测波形： 静态测量
丰田皇冠
宝马
在线测量
测量步骤：元件、线路、ECU
三、热线式空气流量计
20世纪80年代后生产的日本日产公爵轿车和美国福特车系轿车多数采 用热式空气流量计，热式空气流量计的主要元件是热线电阻，可分为 热线式和热膜式两种类型，其结构和工作原理基本相同。
若温度补偿电阻(冷线)不良，则传感器信号电 压不准确，使发动机油秏过高或运转不正常。
1）万用表检测
①在线检测：
打开点火开关，发动机不起动，测量E、D之间 的电压应为12V。若无电压，再测量E、C之间的电 压，其值若为12V，则说明D端搭铁不良，应检查D 与ECU之间的线路或ECU的搭铁电路。测量B、D之间 的信号电压值，在发动机不起动时应小于0.5V；发 动机起动，怠速(热机)时为1.0-1.3v；发动机达 3000r／min时应为1.8-2.0V。若不符合要求，应拆 下空气流量计，作进一步的检测。
控制电 路
发动机
空气
热
上流温度 金 膜
传感器 线
2、工作原理 热膜式空气流量计采用板式热电阻。被电流加热的热电阻 放在进气通道中，由于进气气流的冷却作用，使热电阻温 度下降。其温度下降的程度与进气流量、空气温度、空气 密度有关。当热电阻温度下降时，电阻值变小，流过热电 阻的电流随之增大，直至热电阻恢复原来的温度和电阻值 为止。这一电流由流量计的控制电路来控制。
基本空燃比调整螺钉
电流
少
多
进气温度传感器
到节气门
热线 热交换量 热交换
任务二空气流量传感器的检测与维修
（1）光电式空气流量计：
结构：涡流发生器、整流栅、发光二极管、光敏晶体管、反射镜。
反光镜
01
发光二极管
02
板弹簧
03
涡流发生器
04
导压孔
05
光敏晶体管
06
进气流
07
空气流过涡流发生器时，在其后面产生卡尔曼涡
流。这时，涡流发生器两侧的压力会发生变化，通过导
1.热线式空气流量计的常规检测方法（5线）
第一步：MAF供电电压检测
断开空气流量计连接器。
将点火开关扭置ON位置。
测量空气流量计线束连接器的端子+B的电压，应为9～14V。
03
第二步：内部搭铁检测
第三步：VG信号检测。取下，提供电源并搭铁，用吹风机模拟进行检测。
添加标题
带有加热清洁功能的热线式空气流量计的电路
发动机工作时，超声波发生器就不断地向超声波接收
器发出一定频率的超声波。与此同时，进气流通过涡流
发生器，并在其后产生涡流。
当由发射器发射的超声波通过进气流到达接收器
时，由于涡流的影响，使接收器接收到超声波信号的时
间和时间差（相邻波间的相位差）发生变化，且此变化
与涡流频率成正比。集成控制电路据此可计算出涡流的
在多点燃油喷射系统（MPI）中，检测进气量的方法，在“D”型和“L”型两种燃油喷射系统中各不相同。
“L”型燃油喷射控制系统中，进气量的测量是通过直接测量法，即利用空气流量传感器，直接测量进气管内被吸入发动机气缸内的空气量，因此，这种检测进气量方法的精度较高，控制效果优于“D”型燃油喷射系统，但成本较高。
3
在急加速时波形中的小尖峰是由于叶片过量摆动造成的
空气流量计传感器检测课件
②线束短路性测试：将数字万用表设置在电阻200KΩ档，测量空气流 量计针脚2与电控单元针脚11、12、13之间电阻，应为∞。测量空气流量 计针脚与电控单元针脚：3—11、13；4—12、13；5—11、12之间电阻均 应为∞。
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测 注意： 在实际维修中，欲测试各条线束的导通性，应关闭 点火开关，拔下传感器插头与电控单元插接器，使用数 字万用表分别测量各线束间的电阻，相连导线电阻应当 小于5Ω，不相连导线电阻应∞为正常。而在汽车微机控 制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上，进行本项 测试不用拔传感器与电控单元插头。在实际测量中，由 于测量手法、万用表本身的误差以及被测物体表面的氧 化与灰尘等因素，发生几个欧姆的误差属正常现象，不 必拘泥于具体数字。
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测
（2）电压测试 本项目电压测试有电源电压测试和信号电压测试两部分，其中信号 电压测试是确定空气流量计是否失效的主要依据。 ①电源电压测试：在汽 车微机控制故障检测诊断 实验系统的发动机实验台 上进行。打开点火开关， 将数字万用表设置在直流 电压20V档，红色表针置于 空气流量计针脚2，黑色表 针置于电瓶负极或发动机 进气歧管壳体，打起动机 时应显示12V左右的电压；
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测
2、空气流量计的电路连接图和插头端子如图所示
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测
检测条件与标准参数如下表所示 端子名称 2号端子 4号端子 5号端子怠速 5号端子急加速 电压（v） 12 5 1.4 2.8
空气流量计各管脚定义 端子 1号端子 2号端子 3号端子 4号端子 5号端子 定义 空脚 12V电压 ECU内搭铁 5V参考电压 反馈信号
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测
空气流量传感器原理
空气流量传感器原理车用空气流量传感器（或称空气流量计）是用来直接或间接检测进入发动机气缸空气量大小，并将检测结果转变成电信号输入电子控制单元ECU。
电子控制汽油喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，以此作为ECU计算(控制)喷油量的主要依据。
如果空气流量传感器或线路出现故障，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，将造成混合气过浓或过稀，使发动机运转不正常。
电子控制汽油喷射系统的空气流量传感器有多种型式，目前常见的空气流量传感器按其结构型式可分为翼片(叶片)式、卡尔曼涡流式、热膜式等几种。
1、翼片式空气流量传感器图9-9是翼片式空气流量计工作原理图，该空气流量传感器在主进气道内安装有一个可绕轴旋转的翼片。
在发动机工作时，空气经空气滤清器过滤清器过滤后进入空气流量传感器并推动翼片旋转，使其开启。
翼片开启角度由进气量产生的推力大小和安装在翼片轴上复位弹簧弹力的平衡情况决定。
当驾驶员操纵加速踏板来改变节气门开度时，进气量增大，进气气流对翼片的推力也增大，这时翼片开启的角度也增大。
在翼片轴上安装有一个与翼片同轴旋转的电位计，这样在电位计上滑片的电阻的变化转变成电压信号。
当空气量增大时，其端子VC和VS之间的电阻值减小，两端子之间输出的信号电压降低；当进气量减小时，进气气流对翼片的推力减小，推力克服弹簧弹力使翼片偏转的角度也减小，端子VC与VS之间的电阻值增大，使两端子间输图9-9 翼片式空气流量计工作原理出的信号电压升高。
ECU通过变化的信号电压控制发动机的喷油和点火时间。
2、卡曼涡旋式空气流量传感器为了克服动片式空气流量传感器的缺点，即在保证测量精度的前提下，扩展测量范围、并且取消滑动触点，人们又开发出小型轻巧的空气流量传感器，即卡曼涡旋式空气流量传感器。
野外的架空电线被风吹时会嗡嗡发出声响，风速越高声音频率越高，这是因气流流过电线后形成涡旋所致，液体、气体等流体中均会发生这种现象，利用这一现象可以制成涡旋式流量传感器。
空气流量计传感器
热膜式空气流量传感器试验箱说明济南奇安教学设备有限公司本公司长期举办各种汽车维修高新技术培训，提供各种教学课件和技术资料提供汽车职业教育咨询第一节：功能介绍1、各传感器均可单独工作，模拟其工作原理。
2、独立安装在控制箱内；控制箱盖可以和控制箱分离，控制箱长500毫米、宽300毫米、高175毫米采用喷砂氧化铝板做控制面板采用喷砂氧化铝板做控制面板。
3、在控制面板上刻制了传感器原理电路图（便于电路分析）。
4、装有手动故障设置开关；可模拟“断点”和“虚接点”故障。
5、装有数字式电压（频率）信号显示表，显示传感器静态或动态数据。
6、各传感器工作参数均正常（注意：本实验不能一次长时间演示）。
7、配备使用手册。
第二节：操作说明一、准备工作：1、打开控制箱并取下控制箱盖。
2、连接好电源适配器。
二、传感器工作模拟：1、打开电源开关。
2、调节面板上的风速调节旋钮，可模拟空气流量传感器的工作状态。
3、在面板上有模拟传感器线路的故障设置开关，可模拟传感器断路和虚接故障。
第三节：原理介绍热线式与热膜式空气流量计传感器的结构、原理20世纪80年代后的日本日产公爵轿车和美国福特车系轿车多数采用热式空气流量传感器，热式空气流量传感器的主要元件是热线电阻，可分为热线式和热膜式两种类型，其结构和工作原理基本相同。
热线式空气流量传感器按其测量元件的安装位置不同，可分为两种：第一种是将热线电阻安装在主进气道中，称为主流测量方式的热线式空气流量传感器。
第二种是将热线安装在旁通气道中，称为旁通测量方式的热线式空气流量传感器（。
主流测量方式的热线式空气流量传感器，主要由防护网、采样管、热线电阻、温度补偿电阻和控制电路板等组成。
热线电阻和温度补偿电阻安装在主进气道中，控制电路板安装在流量传感器下方。
进气管连接侧的防护网用于防止回火和赃物进入空气流量传感器。
热线式空气流量传感器的工作原理如图2-16所示。
安装在控制电路板上的精密电阻R A和R B与热线电阻及R H和温度补偿电阻R K组成惠斯登电桥电路。
第2章-空气流量传感器全解
第三节 热线式和热膜式空气流量传感器
一、热线式和热膜式空气流量传感器结构、原理
(一)热线式空气流量传感器 热线式空气流量传感器，按其铂金热线安装位置的不同
分为主流测量方式和旁通测量方式两种。
1.结构主要组成部件
如图所示为主流测 量方式传感器的结构组 成。
取样管安装在主进 气道中央，取样管安装 有一根直径为70m的 铂金丝，两端有金属防 护网固定在壳体上。
1）超声波发生器：用于产生和发射超声波信号
2）超声波接收器：用于接收超声波信号。
2.传感器工作原理
当40kHz频率超声波穿过进气气流到达超声波接收器 时，由于受到气流移动速度及压力变化的影响，因此从超 声波接收器接收到的超声波信号的相位(时间间隔)及相位 差(时间间隔之差)就会发生变化，控制电路根据相位或相 位差的变化情况就可计量出涡流频率。涡流频率信号输入 ECU后，ECU就可计算出进气量。
(3)其他部件 1）燃油泵开关
控制电动燃油泵。发动机运转时翼片稍微偏转，其触点 闭合，接通泵油。当发动机熄火后翼片关闭，触点顶开，燃 油泵停止转动，在汽车发生事故而油管破裂时，可以防止燃 油泵继续泵油导致燃油外溢而发生火灾。 2） CO调整螺钉
旁通进气道上设有改变旁通进气量的CO(一氧化碳)调整 螺钉，用来调节发动机怠速时CO排放量。
翼片式流量传感器检测的是进气气流的体积流量，当进 气温度或大气压力发生变化时，相同体积的空气质量就会发 生变化。
为了避免环境温度和大气压力变化给流量检测带来的误 差，所有检测体积流量的空气流量传感器都采用了进气温度 传感器和大气压力传感器进行修正。
翼片式空气流量传感器已经持续生产使用多年。它具有 结构简单、价格便宜、可靠性高等优点，目前许多车型仍采 用翼片式空气流量传感器。
传感器 (1)汽车空气质量流量传感器的研究文献综述
汽车空气质量流量传感器的研究文献综述摘要汽车最核心的电子控制系统是电子燃油喷射系统（简称电喷系统）。
该系统可以根据各传感器的信号判断整车工况,并据此控制燃油喷射量及点火时间，从而使燃油在理论空燃比附近燃烧，达到节能环保的目的[1]。
内燃机进气空气流量是一个非常重要的测量参数,因为汽油机空燃比的调节的方式是采用调整与进气量相匹配的喷油量,所以现在电控汽油机喷射系统能否准确的测量发动机的进气量,从而正确的将空燃比控制在所要求的范围内,决定了发动机的动力性、经济性和尾气排放等性能指标[2]。
良好发动机指标决定了其在全球市场的存在。
全球环境的恶化以及能源危机促使人们对汽车消耗和排放更加重视。
因此，精准的汽车空气质量测量很有必要。
空气质量流量传感器是当前汽车发动机电子控制燃油喷射系统中最关键的部件之一,是对发动机的空气进气量的准确测量的器件。
现代汽车的快速发展对汽车空气流量传感器的要求越来越高，为了满足需要新型的传感器不断被研制出来。
关键词空气流量传感器空燃比前言自从十八世纪汽车诞生之后,汽车工业就走上了飞速发展的道路,经过几代汽车人的努力,现如今汽车工业已经成为当今世界经济中的必不可少的一部分[3]。
在二十世纪末期,世界开始走上科学技术的道路,汽车工业首当其冲,大量的新材料、新技术、新工艺在汽车行业上得到了广泛的使用。
现如今的汽车与之前的汽车大不相同,发生的质地变化,汽车的结构和性能都得到了极大的提升,汽车的飞速发展带动整个汽车工业，使之走在了世界工业的前端。
在众多汽车新技术中,当属汽车电子装置及控制技术的发展和应用最为受工程师的重视,从发动机燃油喷射系统到车身以及辅助装置,从底盘的传动系统到转向与制动系统等汽车各个部分都普遍采用了电子控制系统,这使得很多汽车零部件在工作原理、结构设计及使用维护等方面都发生了根本性的改变。
而作为汽车电子控制系统的信息源的汽车传感器,不但是汽车电子控制系统的核心部件,也是汽车电子技术领域研究的重点内容传感器技术是综合多种学科的复合型技术，是一门正在蓬勃发展的现代化传感器技术[4]。
BOSCH热膜式空气质量流量传感器的分析
电子燃 油 喷 射系 统 最突 出的优 点 在 于能 够精 确
作者简 介 刘艳伟 ， 北工 业大学机械工程学院硕士研究生 ， 河 研究领域 为 汽 车零 部件 的现代设计方法 ； 文昊 ， 长安 大学 汽车学院硕士研究生 ，研究 领域为汽车 电子控 制等； 李文 中 ，重庆理 工大学汽车学院硕士研究生 ， 研究领域为车辆 电子控 制等领域。
Ｆｉｓ ｉ ｐ ｅａ ｃ ｕ ｆｔ ｅｉ ｐ ｒａ ｅ ｏ ｅ ｑ ａ ｉ ｆｔ ｉ ｆｏ ｓ ｎｓ ｒｉ ｅｃ ｒ Ｔｈｅ ａｙ ｅ ｅ ｒｔａ ｓｍ ｌ ｃ ｏ ｎｔｏ ｈ ｍ ｏ ｔｎｃ ｆｔ ｕ ｌ ｙ ｏ ａｒｌ ｗ ｅ ｏ ｎ ｔ ａ ， ｈ ｔ ｈｅ ｈ ｎ ａ ｌｚ ｓｔ ｎ ｈ Ｂｏ Ｓ ＣＨ ｏ ｐ ｙｓｈ ｔｆ ｍ ｉ ａ ｓｆｏ ｅ ｓ ｒ， Ｆｉ ａｌ ｃ ｍ ａ ＇ ｏ － ｌ ａｒｍ ｓ ｗ ｓ ｎ ｏ ｎ ｉ ｌ ｎｌ ｙ， ｔ ｅｐ ｏ ｐｅ ｔ ｆｔ ｅａ ｔ ｍ ｏｉ ｅ ａ ａ ｓｆｏ ｈ ｒ ｓ ｃｓｏ ｈ ｕ ｏ ｔｖ ｉ ｍ ｓ ｗ ｒ ｌ
３ ５
汽车实用技术
２１ ０ ２年第 ５期
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Ｌｉ ｎ ｅ Ｗ ＿ ｏ ， Ｌｉ ｅ ｚ ｏ ｇ ｕ Ｙａ ｗ ｉ ， ｅ Ｈａ ｎ ｎ ｈ ｎ Ｗ
汽车发动机热式空气质量传感器的动态特性
ｌ ｌｎｃＣ ａ ａｔｒ ｔ ｓｏ ｈ ｒ ｌ ｓ ｉ ｌｗ ￣ ａ ｉ ｈ ｒｃｅｉ ｉ ｆ ｅｍａ ｓ ｒＦｏ ｌ ｓｃ Ｔ Ｍａ Ａ
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（ 肥 工业 大 学 机械 与 汽 车工程 学 院 ， 合 安徽 合肥
摘要 ： 采用 非线性 建 模 方 法研 究 了发 动 机 热 式 空 气质 量流 量 （ Ｆ 传 感 器 的动 态特 性 。 ＭＡ ） 基 于静 、 态标 定数据 ， 动 用两 步辨 识 法 建 立 了传 感 器 的 Ｈ ｍ ｅｓ ｉ模 型。 建立 多幅值 激 励 下 ａ ｍ ｒｅｎ ｔ
Ｈ ｆ ｎ ｅｓｙｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ｎ ｕ Ｈ ｆ ３ ０ ９ ｈｎ ） ｅ ｉ ｉ ｒｔ ｆ ｃ ｎｌ ｙ Ａ ｈ ｉ ｅ ｉ ０ ０ ，Ｃ ｉａ ｅ Ｕ ｖ ｉ Ｔ ｏ ｅ２
BOSCH热膜式空气质量流量传感器的分析
轻型汽车技术2012（7/8）总275/276技术纵横BOSCH热膜式空气质量流量传感器的分析刘艳伟１文昊２李文中３（１．河北工业大学机械工程学院；２．长安大学汽车学院３．重庆理工大学汽车学院）摘要本文主要对BOSCH公司的热膜式空气质量流量传感器做了详细的分析研究。
首先对空气流量质量传感器在汽车上的重要性进行了简单的叙述，重点分析了BOSCH公司的热膜式空气质量流量传感器，并对汽车空气质量流量传感器的前景进行了展望。
关键词：汽车空气流量传感器电子控制电子工业的快速发展带动汽车工业发生了翻天覆地的变化,在现代的汽车技术中越来越多地融入了电子控制技术。
发动机的燃油喷射系统、电子点火系统、进气控制、废弃排放、传动系统、行驶系统等都采用了电子控制装置，电子控制的准确性、可靠性、高速性等优点大幅度地提高了汽车各方面的性能。
随着电子技术和汽车工业的快速发展，电控发动机取消了化油器式的发动机，电控发动机的诞生克服了化油器发动机排放不达标、动力性不足、加速性滞后、经济性差等问题，特别是在动力性和经济性上有了很大的提高。
汽车的电子控制系统除了电子控制单元（ECU）和执行机构外，还需要控制信息的采集单元，而汽车上大部分的信息采集依靠传感器来完成。
电子燃油喷射系统最突出的优点在于能够精确地控制可燃混合气的空燃比。
电子燃油喷射系统依靠空气流量传感器测得进入气缸的空气质量，得出基本的喷油量，ECU再依靠氧传感器、温度传感器等其他传感器得出喷油修正量，最后输出实际的喷油量来对混合气空燃比进行精确的控制，因此准确测得进入气缸的空气量十分重要。
热膜式空气质量流量传感器依据托马斯理论“气体的放热量或吸热量与该气体的质量流量成正比”，利用加热电路对传感器探头加热，气体流动时带走一部分热量使探头的温度改变，从而测得气体的质量。
热膜式空气流量计利用热膜做成传感探头，热膜的电阻随温度变化，将热膜作为惠斯通电桥的一部分，再通过加热电路使热膜的温度高出周围空气温度一定值，空气流过时冷却热膜电阻。
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热膜式空气质量流量传感器1 热膜式空气质量流量传感器的基本原理 (1)1.1 传感器的理论基础 (1)1.2 传感器的基本工作原理 (1)1.3 流量传感器的信号处理 (1)1.4 流量计的特点 (2)2 热膜式空气质量流量传感器的基本工作原理分析 (2)3 测量电桥及其电路原理 (3)3.1 测量电桥 (4)3.2 测量电桥的电路原理 (4)4 传感器的特性分析 (5)4.1 静态特性 (5)4.2 动态特性 (6)4.3 灵敏度 (6)4.4 工作温度 (6)1 热膜式空气质量流量传感器的基本原理1.1 传感器的理论基础热膜式空气流量计传感器属于量热式传感器，根据托马斯(Thomas)提出的“气体的放热量或吸热量与该气体的质量流量成正比”的理论，利用外热源对传感器探头加热，气体流动时会带走一部分热量，使探头温度改变，通过测量因气体流动而造成的温度变化来反映气体的质量流量。
1.2 传感器的基本工作原理采用热膜式空气质量流量传感器对空气的质量流量进行直接测量。
空气流量计中的传感元件是热膜，热膜的电阻值随温度而变化，将其作为桥式测量电路的一部分，通过控制流过热膜的电流，使热膜的温度比空气温度高出一定值，由于进气流经热膜时会对其产生冷却作用，所以，根据由测量桥式电路的加热电流转换得到的电压信号，就可以直接测定发动机的进气质量流量。
1.3 流量传感器的信号处理热膜式空气质量流量传感器的信号经过控制单元中微处理器的处理，就可计算出发动机每一个工作循环吸入的空气质量。
1.4 流量计的特点热膜式空气质量流量传感器是能真正测量空气质量流量的一种量热式测量方法，该流量传感器没有机械运动件，能快速反应空气质量流量的变化。
2 热膜式空气质量流量传感器的基本工作原理分析图1是热膜式空气质量流量传感器的工作原理图。
两个热膜电阻错误!未找到引用源。
、错误!未找到引用源。
和另外两个固定电阻错误!未找到引用源。
组成恒温差加热检测电桥，错误!未找到引用源。
是加热电阻：错误!未找到引用源。
处于气流的上游，并且远离加热电阻，检测进气空气温度；错误!未找到引用源。
紧贴加热电阻，检测加热热膜温度。
当进气空气温度变化时，电桥发生变化，通过电桥放大器错误!未找到引用源。
将信号放大，控制通过加热电阻错误!未找到引用源。
的电流，维持恒温差加热的要求。
温差保持在100℃左右比较合适，温差过低会使灵敏度降低，温差过高会使传感器寿命降低、耗电增加。
由具有正温度系数的金属制成的两个热膜传感电阻错误!未找到引用源。
、错误!未找到引用源。
和另外两个固定电阻组成空气质量流量温差检测电桥，当有空气流过热膜传感电阻时，由于传热使热量散失，导致热膜传感电阻温度降低，电阻值随之降低，错误!未找到引用源。
和错误!未找到引用源。
的变化幅度不同，电桥的平衡被破坏，经电桥放大器错误!未找到引用源。
放大后，对外输出与空气质量流量成正比的电压信号。
Rt2A1+-OUT 电源2传感器探头 R Rt1A2 +-OUT RRh电源1气流Ra Rb Rb RRt2接地R Rh电源3Ra Rt1由图1所示的热膜式空气流量传感器的工作原理可推出输出电压和热膜电阻变化的关系表达式。
假定，当空气流量为零时错误!未找到引用源。
，电桥的电源电压为错误!未找到引用源。
，电桥放大器错误!未找到引用源。
的放大倍数为错误!未找到引用源。
，则输出电压错误!未找到引用源。
为图1 热膜空气质量流量传感器的工作原理图采用金属铂作为热膜传感电阻时，电阻值足与温度的关系为错误!未找到引用源。
当有空气流动时，热膜传感电阻温度降低，电阻值随之降低，两者为正比关系，即错误!未找到引用源。
由此，可得输出电压错误!未找到引用源。
，与热膜电阻温度差的关系式当气流静止时，错误!未找到引用源。
的加热热量通过基板导热传至传感电阻错误!未找到引用源。
和错误!未找到引用源。
，与空气自然对流换热，达到热平衡，由于错误!未找到引用源。
和错误!未找到引用源。
对称分布，传感器输出为零：同时还可抵消环境温度或气流温度变化对输出的影响。
当气流流动时，气流与传感电阻的换热以强迫对流的形式为主，处于气流上游的热膜传感电阻错误!未找到引用源。
温度下降幅度大于处于气流下游的传感电阻错误!未找到引用源。
的，造成温差，传感电阻错误!未找到引用源。
由上述分析可导出输出电压与空气质量流量的关系式：上式中的错误!未找到引用源。
是一个与电桥电压、热膜电阻结构、测量通道有效截面积、电桥放大器放大倍数和空气物性参数等有关的常数，错误!未找到引用源。
也是一个常数。
对于辐射传热，由于错误!未找到引用源。
和错误!未找到引用源。
的温差不会很大，在理论分析中忽略不计。
3 测量电桥及其电路原理Us R2 RkNA+-OUT Rh电源M UhRsR13.1 测量电桥热膜式空气质量流量传感器电路是一个电桥，见图2。
图中主要电器元件的说明：1）错误!未找到引用源。
为测量电阻。
错误!未找到引用源。
两端的电压作为信号电压输出。
2）错误!未找到引用源。
是铂热电阻，安置在气流中，其特点是：a.具有正温度系数，电阻值随温度升高而增大；b.电路设计成电功率主要消耗在错误!未找到引用源。
上，所以错误!未找到引用源。
温度高于环境空气温度错误!未找到引用源。
3）错误!未找到引用源。
为环境空气温度补偿电阻，用于补偿环境空气温度变化对测试结果的影响。
错误!未找到引用源。
也安置在气流中，它的特点是：a.正温度系数；b.温度系数很高；电阻值很高；c.因为错误!未找到引用源。
、错误!未找到引用源。
和错误!未找到引用源。
之和很大，通过的电流很小(流过的电流一般不超过错误!未找到引用源。
)，所以错误!未找到引用源。
所消耗的电功率极低，错误!未找到引用源。
的温度等于环境空气温度错误!未找到引用源。
4）错误!未找到引用源。
和错误!未找到引用源。
为电桥的平衡电阻。
图2热膜式空气质量流量传感器电路原理 k R 错误!未找到引用源。
-温度补偿电阻；h R 错误!未找到引用源。
-加热电阻；错误!未找到引用源。
、错误!未找到引用源。
-电桥电阻；错误!未找到引用源。
-测量电阻；错误!未找到引用源。
-输出信号电压；错误!未找到引用源。
-电桥电压错误!未找到引用源。
、错误!未找到引用源。
和错误!未找到引用源。
的温度系数很低，其阻值可看作常数。
满足下式时电桥达到平衡：3.2 测量电桥的电路原理这个电路有自动趋于平衡的趋势，即错误!未找到引用源。
点与错误!未找到引用源。
点之间的电位差自动趋于零。
伴随着电桥的平衡，还发生一个传感电阻热平衡过程。
在环境空气温度错误!未找到引用源。
保持恒定的情况下，假定在某一气流流量下电桥达到平衡，则铂电阻错误!未找到引用源。
的温度错误!未找到引用源。
必然稳定，错误!未找到引用源。
阻值也不发生变化，错误!未找到引用源。
点的电位保持不变。
这时，错误!未找到引用源。
如果流过传感器的气流增强，增强的气流吹在铂电阻错误!未找到引用源。
上，使错误!未找到引用源。
的温度错误!未找到引用源。
降低，则错误!未找到引用源。
阻值也必然降低，错误!未找到引用源。
点的电位就会升高。
错误!未找到引用源。
点和错误!未找到引用源。
点的电位差经运算放大器放大后使电桥供电电压增大。
这时，因错误!未找到引用源。
电阻值很高，错误!未找到引用源。
、错误!未找到引用源。
和错误!未找到引用源。
的温度系数很低，其阻值可看作常数。
因此使得通过错误!未找到引用源。
的电流增大，其温度错误!未找到引用源。
也回升到原来的数值并保持错误!未找到引用源。
电桥再次恢复平衡状态。
在这个过程中，输出信号电压错误!未找到引用源。
和电桥不平衡时加在电桥上的电压错误!未找到引用源。
都随着气流的增强而升高了，所以，错误!未找到引用源。
和错误!未找到引用源。
均可反映出气流流量的变化(见图3)。
图3 热膜式空气质量流量传感器的输出电压特性错误!未找到引用源。
-电压输出，错误!未找到引用源。
-空气流量顺便指出，在温度错误!未找到引用源。
保持恒定的情况下，电桥恢复平衡后，错误!未找到引用源。
将与气流增强前的保持相同：如果错误!未找到引用源。
变动，则错误!未找到引用源。
的温度跟着变动，电桥的平衡被破坏，错误!未找到引用源。
点和错误!未找到引用源。
点产生电位差，此电位差经过运算放大器放大后使电桥供电电压改变，电桥达到新的平衡时，错误!未找到引用源。
上的温度错误!未找到引用源。
随之改变，保证式(4.5)成立。
错误!未找到引用源。
设计成具有很高的正温度系数。
正是利用这一点，可以实现温度补偿。
这里的电路原理采用的是恒温差法电桥放大测量(简称恒温法)。
还有些其他方法，如恒加热电流测量(简称恒流法)。
这个电路有自动趋于平衡的趋势，即M点与N点之间的电位差自动趋于零。
伴随着电桥的平衡，还发生一个传感电阻热平衡过程。
4 传感器的特性分析4.1 静态特性在静态情况下，热膜和空气流之间的热交换处于平衡状态，热膜所放出的热量等于气流所带走的热量。
恒温法和恒流法的静态工作特性——均为在测量低流速气流时的灵敏度高于测量高流速时的灵敏度。
其静态特性的曲线，如图3所示。
图4 恒温法和恒流法的静态特性曲线4.2 动态特性动态响应的主要问题在于：热膜向气流传递热量的速率常常跟不上气流流量的变化率。
也就是说热膜的热产生并不等于热耗散，它们之间的热交换处于不平衡状态。
当气流流量由小变大时，热膜将贮藏部分热量。
这个现象习惯上称为热滞后或热惯性，反映在输出的信号上将引起幅度衰减和相位滞后。
一般用热滞后时间常数来表示，其值越小，所引起的衰减和滞后也越小。
4.3 灵敏度这里所说的灵敏度是指图4-2中电桥部分的灵敏度。
就是针对电桥不平衡时，一个臂错误!未找到引用源。
的阻值发生变化错误!未找到引用源。
，电桥失衡电压(放大器的输入电压)而言的。
相对于阻值变化错误!未找到引用源。
来说，失衡电压越大，其灵敏度越高。
在实际的传感器单元设计中，为了使错误!未找到引用源。
的自热很小，尽可能地使其对整个传感器单元的影响减少到最小，以便实现错误!未找到引用源。
只对气流的温度变化进行补偿，因此，采取使错误!未找到引用源。
的方法来保证。
4.4 工作温度这里所说的工作温度是指测量热膜工作时的恒定温度。
由于随气流温度的变化，测量热膜的工作温度也是随之变化的。
因此，要确切地表示这个工作温度，只能用温度差来表示，即：热膜温度错误!未找到引用源。
与气流温度错误!未找到引用源。
的差值错误!未找到引用源。
，电桥电路正是通过恒定错误!未找到引用源。
进行测量的。
错误!未找到引用源。
的确定，主要需考虑的是测量的灵敏度和精度。
但是，这两个要考虑的因素是相互矛盾的。
即：从测量的灵敏度来说，希望错误!未找到引用源。
尽可能的高，而从测量的精度上来说，又希望错误!未找到引用源。