面向呼吸监测的热式气体流量传感器设计 被引量：1

1

作者 任帅 胡慧 +2 位作者 张昂 黄祎淼 王涛 《北京理工大学学报》 北大核心 2025年第6期621-628,共8页

为了优化呼吸监测气体流量传感器的体积与精度,基于国产化热式流量测量芯片,设计了一种融合热分布和恒温差模式的高精度、宽量程和快速响应气体流量传感器.首先设计了热式流量测量芯片的驱动放大电路,进行了PCB绘制及加工,使得传感器能... 为了优化呼吸监测气体流量传感器的体积与精度,基于国产化热式流量测量芯片,设计了一种融合热分布和恒温差模式的高精度、宽量程和快速响应气体流量传感器.首先设计了热式流量测量芯片的驱动放大电路,进行了PCB绘制及加工,使得传感器能够在呼吸流量监测范围-200~200 L/min的情况下实现模拟量0.5~4.5 V输出;其次设计了带有支路的气体流道结构及具有良好防水性的封装结构,使得传感器满足医用呼吸监测高湿环境需求;最后完成了整体传感器的装配测试,并对传感器进行了参数标定.实验结果表明,该传感器整机功率为20 mW,流量测量误差低于±1%F.S.,响应时间低于15 ms,线性度低于±3%. 展开更多

关键词 气体流量传感器 微机电系统 热式流量测量 呼吸监测

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新型空气质量流量传感器的建模与设计 被引量：16

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作者 余柏林 甘志银 +2 位作者 刘胜 曹蕙 徐静平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1517-1521,共5页

热式质量流量传感器是在层流的条件下,通过加热电阻周围温度分布的变化来反映气体流量.本文通过在流道中设计内部小流道,把流速测试段的流态变为层流,并模拟了整个流场的的速度分布,在流速测试段得到比较理想的雷诺数Re≈12-110.在小流... 热式质量流量传感器是在层流的条件下,通过加热电阻周围温度分布的变化来反映气体流量.本文通过在流道中设计内部小流道,把流速测试段的流态变为层流,并模拟了整个流场的的速度分布,在流速测试段得到比较理想的雷诺数Re≈12-110.在小流道测试段的流速与内燃机进气管的平均流速成一固定比例系数,因此,通过测试小流道内的流速可以获得内燃机的进气量.通过模拟分析得到了在恒温加热的条件下,不同流速下的温度分布,从而获得不同流速下,测试点的距离与温度差的关系曲线,并找出了相应测试点的测试范围,最终获得了温差最大值对应的测试距离为140-210 m.通过在加热电阻两端设计了两对测温电阻,得到叠加信号对应最大流速精度为0.02 m/s. 展开更多

关键词 热式质量流量传感器 流场模拟 温度场模拟 双测试温敏电阻

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热膜式空气质量流量传感器块联模型结构辨识 被引量：3

3

作者 滕勤 马标 徐科军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期477-482,共6页

同时利用稳态和动态校准数据,辨识了基于Hammerstein模型的热膜式空气质量流量(MAF)传感器的模型结构。在用多项式逼近静态非线性特性的基础上,动态线性环节分别选取带外生输入的自回归(ARX)模型、输出误差(OE)模型和Box-Jenkins(BJ)模... 同时利用稳态和动态校准数据,辨识了基于Hammerstein模型的热膜式空气质量流量(MAF)传感器的模型结构。在用多项式逼近静态非线性特性的基础上,动态线性环节分别选取带外生输入的自回归(ARX)模型、输出误差(OE)模型和Box-Jenkins(BJ)模型结构,采用交叉准则法进行参数估计和阶次选择,通过残差分析和仿真比较对模型进行检验。结果表明,用估计数据选择阶次时,最终预报误差(FPE)准则与最终输出误差(FOE)准则具有良好的一致性,基于预测误差法的2阶OE模型和BJ模型均可用于热膜式空气质量流量传感器Hammerstein模型动态线性环节的建模。 展开更多

关键词 热膜式空气质量流量传感器 HAMMERSTEIN模型 模型结构辨识

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别克轿车空气质量流量传感器故障诊断与分析 被引量：1

4

作者 邱宗敏 李军总 《汽车技术》 北大核心 2006年第6期35-37,共3页

空气质量流量传感器工作性能稳定与否对电控多点燃料喷射发动机的工作影响很大。针对一款别克GLX轿车出现的动力不足,加速不良且伴有″回火″现象的故障,从验证故障码,检查供油压力和传感器等方面对其进行了诊断分析。诊断分析及修复结... 空气质量流量传感器工作性能稳定与否对电控多点燃料喷射发动机的工作影响很大。针对一款别克GLX轿车出现的动力不足,加速不良且伴有″回火″现象的故障,从验证故障码,检查供油压力和传感器等方面对其进行了诊断分析。诊断分析及修复结果表明,该车装备的旁通道热线式空气质量流量传感器因严重积垢使热传导性变差,导致大流量时其输出信号偏低,从而使混合气过稀是导致上述故障的原因。 展开更多

关键词 空气质量流量传感器 故障 空燃比 诊断

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热线式空气质量流量传感器Hammerstein模型结构辨识

5

作者 滕勤 马标 徐科军 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1691-1694,1699,共5页

利用稳态和动态校准信息,辨识了基于Hammerstein模型的热线式空气质量流量(MAF)传感器模型结构。模型辨识采用两步法,在用多项式逼近静态非线性特性的基础上,动态线性环节分别选取ARX模型、输出误差(OE)模型和Box-Jenkins(BJ)模型,采用... 利用稳态和动态校准信息,辨识了基于Hammerstein模型的热线式空气质量流量(MAF)传感器模型结构。模型辨识采用两步法,在用多项式逼近静态非线性特性的基础上,动态线性环节分别选取ARX模型、输出误差(OE)模型和Box-Jenkins(BJ)模型,采用交叉准则法进行参数估计和阶次选择,模型的残差分析和用验证数据对模型交叉检验的结果表明,最终输出误差(FOE)准则和最终预报误差(FPE)准则选择的阶次一致,基于预测误差法的3阶OE和BJ模型均可用于热线式MAF传感器Hammerstein模型动态线性环节的建模。 展开更多

关键词 热线式空气质量流量传感器 HAMMERSTEIN模型 结构辨识 交叉准则法

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热膜式空气质量流量微型传感器的自诊断

6

作者 李礼夫 张大杰 《暨南大学学报（自然科学与医学版）》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期483-486,共4页

以微硅片传感器件为对象,研究汽车进气的热膜式空气质量流量微型传感器的自诊断原理及其实现方法.该方法根据内燃机中的热量传递和空气质量流量测量的基本原理,设计了基于自诊断的热膜式空气质量流量微型传感器,该传感器由基于Heraeus... 以微硅片传感器件为对象,研究汽车进气的热膜式空气质量流量微型传感器的自诊断原理及其实现方法.该方法根据内燃机中的热量传递和空气质量流量测量的基本原理,设计了基于自诊断的热膜式空气质量流量微型传感器,该传感器由基于Heraeus微硅片的加热传感单元与温度传感单元、信号处理与转换器、加热器、加热控制器和微型计算机组成.针对该传感器结构和空气在传感器中的强制对流方式,从理论与仿真实验两方面,推导出在一定的发动机工况下,加热器的热流量与空气质量流量的关系,获取了加热器表面温度、加热器上流区域的温度和其下流区域的温度随发动机工况变化而改变的关系,并以此来对该微型传感器进行故障的自诊断,理论与仿真实验表明,该方法具有可行和实用的特点. 展开更多

关键词 空气质量流量测量 热膜式传感器 微型传感器 故障自诊断

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热膜式空气质量流量传感器动态非线性建模 被引量：2

7

作者 任好 徐科军 +1 位作者 王肖芬 滕勤 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期333-338,共6页

热膜式空气质量流量传感器响应速度较快,测量范围宽,可靠性高,广泛应用于发动机空燃比的测量。但是,这种传感器的动态非线性问题影响了进气量测量的精度。采用基于多幅值阶跃信号的Hammerstein模型和两步辨识方法描述了传感器的特性。... 热膜式空气质量流量传感器响应速度较快,测量范围宽,可靠性高,广泛应用于发动机空燃比的测量。但是,这种传感器的动态非线性问题影响了进气量测量的精度。采用基于多幅值阶跃信号的Hammerstein模型和两步辨识方法描述了传感器的特性。通过动态标定实验,得到不同幅值的阶跃输入、输出数据。根据幅值,用最小二乘拟合方法确定非线性系数,由输入数据和非线性系数得到静态非线性环节的输出。根据输出数据,运用线性自回归方法得到动态线性环节的传递函数。这样就建立起块联形式的动态非线性模型,有利于传感器动态非线性的校正。建模结果表明,动态非线性模型比线性模型可更准确地描述传感器的特性。 展开更多

关键词 计量学 空气质量流量传感器 热膜 HAMMERSTEIN模型 动态非线性 辨识

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基于MEMS的量热式传感器气体流量测量的模型研究 被引量：3

8

作者 孙宏军 徐浩文 +1 位作者 丁红兵 刘雨航 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期111-119,共9页

气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感... 气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感器,提出了一种新的传感器输出电压关于气体流量的半修正理论模型。该理论模型能够适用于不同类型的单介质气体。同时,开展了N_(2)、CO_(2)流量测量实验,与理论模型进行对比,证明所提出的理论模型可以正确预测不同气体介质的流量,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.15%。此外,结合理论分析,提出了一种高精度,拟合形式简单、针对确定气体适用性更好的测量模型,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.05%。 展开更多

关键词 MEMS 量热式流量传感器 温度1D分布模型 热边界层 气体流量测量

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热式质量流量传感器混合对流传热模型 被引量：2

9

作者 徐英 姚浩楠 +2 位作者 曹忠林 张涛 段春剑 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期406-412,共7页

考虑自然对流的影响,改进King定律,深入研究热式气体质量流量传感器的混合对流传热模型.针对恒流式热式气体质量流量传感器原理样机,分析不同流速下自然对流与强迫对流的关系.从自然对流的角度进行分析,指出King定律模型中指数n与对流... 考虑自然对流的影响,改进King定律,深入研究热式气体质量流量传感器的混合对流传热模型.针对恒流式热式气体质量流量传感器原理样机,分析不同流速下自然对流与强迫对流的关系.从自然对流的角度进行分析,指出King定律模型中指数n与对流强度比Gr/Re^2之间的变化规律.在天津大学常压气体流量标准实验装置上进行实验研究,实验管道管径为200,mm,流速范围为0.03~23.05,m/s.结合实验数据,建立指数n的数学模型,改进King定律模型,在低流速范围(0.03~1.00,m/s)内,与原King定律模型比较,质量流量测量精度有较大提高,平均误差从69.27%,减小到1.15%,. 展开更多

关键词 King定律 自然对流 混合对流 热式气体质量流量传感器 指数n 对流强度比

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一种新型FBG热式液体流量传感器 被引量：13

10

作者 贾振安 杨凯庆 +2 位作者 赵显锋 白燕 高宏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期37-43,共7页

光纤布拉格光栅热式流量传感器目前只适用于气体流量,为扩大其应用领域,设计了一种可用于液体流量测量的新型光纤布拉格光栅热式流量传感器。该光纤布拉格光栅热式流量传感器使用陶瓷加热片以恒定功率提供热量,不同流量的液体经过传感... 光纤布拉格光栅热式流量传感器目前只适用于气体流量,为扩大其应用领域,设计了一种可用于液体流量测量的新型光纤布拉格光栅热式流量传感器。该光纤布拉格光栅热式流量传感器使用陶瓷加热片以恒定功率提供热量,不同流量的液体经过传感器时带走的热量不同,通过检测光纤布拉格光栅中心波长的变化就可以测得传感器的温度变化,进而推导出液体流量大小。通过温度传感测试实验和流量传感测试实验,验证了所设计的传感器可用于液体流量测量。实验结果表明,该传感器的流量测量范围为40.575~550.664 L/h。 展开更多

关键词 光纤传感 热式流量传感器 光纤布拉格光栅 液体流量 流量测量

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基于热敏电阻的热式液体流量传感器 被引量：4

11

作者 高振斌 潘星 +1 位作者 田丰 张晖 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2014年第9期12-15,22,共5页

根据热消散效应原理，设计了一种基于热敏电阻的热式液体流量传感器。介绍了传感器设计模型及工作原理。通过流体力学软件FLUENT对传感器进行了液体温度场仿真分析，验证了传感器设计的可行性。通过实验与分析，求出了液体流量变化与所... 根据热消散效应原理，设计了一种基于热敏电阻的热式液体流量传感器。介绍了传感器设计模型及工作原理。通过流体力学软件FLUENT对传感器进行了液体温度场仿真分析，验证了传感器设计的可行性。通过实验与分析，求出了液体流量变化与所设计传感器对应的电压变化函数关系。进行了0～100L／h流量范围液体流量测量，提出了传感器研究与改进的方法。 展开更多

关键词 热式 液体 流量传感器 热敏电阻

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汽车用热线式空气流量传感器 被引量：16

12

作者 李长武 梁国伟 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2004年第8期38-40,共3页

利用热式空气流量传感器直接测量空气质量流量的特点,设计了一种应用于测量内燃机进气系统进气量的热线式空气流量传感器。通过对传感器输出信号进行温度补偿、放大及线性化处理,其输出电压与质量流量近似呈线性关系。试验结果表明:热... 利用热式空气流量传感器直接测量空气质量流量的特点,设计了一种应用于测量内燃机进气系统进气量的热线式空气流量传感器。通过对传感器输出信号进行温度补偿、放大及线性化处理,其输出电压与质量流量近似呈线性关系。试验结果表明:热线式空气流量传感器应用于汽车电喷系统中,可以为发动机提供准确的进气质量流量。 展开更多

关键词 热式流量传感器 质量流量 热线 温度补偿 线性化

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多探头热式气体流量传感器的设计与仿真 被引量：4

13

作者 沈平平 梁国伟 +1 位作者 赵伟国 冯洁 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第11期104-106,109,共4页

在组合铂膜探头的基础上,提出了一种多探头热式气体流量传感器的结构形式,运用FLUENT软件在不同直管段条件下对其所在的管道内的流场进行仿真研究。运用多传感器数据融合的方法对每个探头所在测量点的仿真流速值进行处理融合,并与单点... 在组合铂膜探头的基础上,提出了一种多探头热式气体流量传感器的结构形式,运用FLUENT软件在不同直管段条件下对其所在的管道内的流场进行仿真研究。运用多传感器数据融合的方法对每个探头所在测量点的仿真流速值进行处理融合,并与单点仿真结果进行比较。仿真结果表明:在直管段长度较短,流场分布不规则的情况下,多探头流量传感器的测量精度明显比单个探头要高。 展开更多

关键词 热式气体流量传感器 组合铂膜探头 数据融合 FLUENT软件

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高于室温环境的热式气体微流量传感器性能分析 被引量：4

14

作者 李伟 李杰超 闫卫平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期160-164,共5页

为了探索平板微热管的传热特性,了解微热管内不同温度区间的蒸汽传输特性,开展了热式气体微流量传感器及其检测系统的设计。设计了一种便于探索最佳温度测量点的热式微流量传感器结构,利用MEMS工艺进行加工制作,在不同环境温度下对其性... 为了探索平板微热管的传热特性,了解微热管内不同温度区间的蒸汽传输特性,开展了热式气体微流量传感器及其检测系统的设计。设计了一种便于探索最佳温度测量点的热式微流量传感器结构,利用MEMS工艺进行加工制作,在不同环境温度下对其性能进行了测试,得到了环境温度与热式微流量传感器性能的关系。基于MSP430单片机和C#语言自主开发了流量传感器检测系统,可对一定范围内的流量进行实时检测,并实时绘制流速随时间的变化曲线。研究表明,采用本文设计的热式微流量传感器结构,可以检测高于室温环境下的微流量气体,并可通过提高加热器温度或改变测温电阻对的测量位置来提高测量灵敏度。 展开更多

关键词 热式气体微流量传感器 Pt薄膜电阻 流量检测系统 高于室温环境

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多传感器热式气体流量计的研制 被引量：8

15

作者 沈平平 赵伟国 《计量学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期619-622,共4页

针对大中型管道以及不规则流场中气体流量测量存在的问题，研制了一种多传感器结构的气体流量计。在测量管道中按照对数线性法选取测量特征点，采用4个热式气体流量传感器获取特征点的流量信号，利用正交多项式拟合建立特性曲线的函数... 针对大中型管道以及不规则流场中气体流量测量存在的问题，研制了一种多传感器结构的气体流量计。在测量管道中按照对数线性法选取测量特征点，采用4个热式气体流量传感器获取特征点的流量信号，利用正交多项式拟合建立特性曲线的函数关系式。在不规则流场条件下对200mm口径样机进行实验。实验结果表明，多传感器测量方法能够明显改善单传感器的测量精度不高的问题。 展开更多

关键词 计量学 热式气体流量计 不规则流场 多传感器

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热式流量传感器辨识与数字补偿方法

16

作者 梁建成 陈吉红 王世民 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1991年第1期91-95,共5页

本文就改善热式流量传感器的响应特性问题进行了理论与实验研究,指出了模拟电路补偿方法所存在的不足,论述了热式流量传感器的辨识与实验方法,提出了用数字补偿提高其响应速度的方法。研究表明,这种方法是很有效的。

关键词 传感器 流量 热式 辨识 数字补偿

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半导体热式流速／流量传感器 被引量：5

17

作者 邓岳 王东生 +1 位作者 周兆英 殷纯永 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第1期50-54,共5页

　本文介绍了恒功率型和恒温差型半导体热式流速／流量传感器的工作原理及其分别用于液体和气体的测量结果。传感器具有灵敏度高、结构简单、成本低的特点，有很大的实用价值，对于气流传感器，测量速度可高达５０ｍ／ｓ，对它作进一步... 　本文介绍了恒功率型和恒温差型半导体热式流速／流量传感器的工作原理及其分别用于液体和气体的测量结果。传感器具有灵敏度高、结构简单、成本低的特点，有很大的实用价值，对于气流传感器，测量速度可高达５０ｍ／ｓ，对它作进一步改进速度可测得更高，可用于高速火车的气流测量。 展开更多

关键词 流速/流量 传感器 测量 热式 半导体

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微型热式液体流量传感器的设计 被引量：8

18

作者 段萱苡 谢海波 +1 位作者 傅新 杨华勇 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2005年第8期83-85,共3页

设计了新型的微型热式液体流量传感器。它将测热式工作原理和热膜式工作原理结合起来,在精确测量小流量的同时,兼具较大的动态测量范围。该传感器利用MEMS工艺,在两层聚对二甲苯横膈膜中制作出极细的铂电阻丝,通过测量铂电阻丝随温度的... 设计了新型的微型热式液体流量传感器。它将测热式工作原理和热膜式工作原理结合起来,在精确测量小流量的同时,兼具较大的动态测量范围。该传感器利用MEMS工艺,在两层聚对二甲苯横膈膜中制作出极细的铂电阻丝,通过测量铂电阻丝随温度的变化来获得流量的信息。阐述了传感器的测量原理和微加工工艺流程,并对工作模式进行了流场温度场仿真,对该传感器的进一步优化提供了参考。 展开更多

关键词 微型 液体 流量传感器 热膜式 测热式

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热式微小流量传感器温度场及信号提取分析 被引量：2

19

作者 陈光锋 胡向宇 +3 位作者 刘泽 李增科 王钦惠 王鷁 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1184-1190,共7页

热式流量传感器由于其结构简单、没有机械运动部件等固有的优点,在微小流量测量领域具有明显优势。针对微小气体流量测量领域毛细取样管路及其内部气体流体,进行热力学、流体力学理论分析,配合信号处理电路的分析,提出了消除环境温度影... 热式流量传感器由于其结构简单、没有机械运动部件等固有的优点,在微小流量测量领域具有明显优势。针对微小气体流量测量领域毛细取样管路及其内部气体流体,进行热力学、流体力学理论分析,配合信号处理电路的分析,提出了消除环境温度影响的电路方法,同时使用MATLAB语言,用数值计算方法,获得了气体流量与毛细取样管路温度场之间的关系,进一步获得了热式流量传感器动态特性的传递函数,并对不同组态模式下的热式传感器在微小流量下的测量性能进行了仿真分析和实验,获得了有益的结果。 展开更多

关键词 热式流量传感器 温度场 气体 微小流量 信号分析 环境温度

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热式MAF传感器动态实验和性能评定方法 被引量：1

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作者 张媛媛 徐科军 滕勤 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1270-1274,1289,共6页

随着汽车数量的增多,汽车尾气所造成的污染不容忽视。国内、外均加强了对汽车尾气排放的管理,颁布并执行了相应的法规。欧洲已执行欧Ⅳ标准,我国也正在逐步执行相当于欧Ⅳ的国Ⅳ标准。该标准中增加了发动机的瞬态实验环节,因此检测发动... 随着汽车数量的增多,汽车尾气所造成的污染不容忽视。国内、外均加强了对汽车尾气排放的管理,颁布并执行了相应的法规。欧洲已执行欧Ⅳ标准,我国也正在逐步执行相当于欧Ⅳ的国Ⅳ标准。该标准中增加了发动机的瞬态实验环节,因此检测发动机进气流量的热式MAF传感器应具有较高的动态响应特性。国内、外厂家标注了MAF传感器的响应时间,但是并未给出相应的动态实验装置和测试方法。文章介绍了国内外热式MAF传感器的动态实验装置和工作原理,并讨论了性能指标的评定方法。 展开更多

关键词 热式空气质量流量传感器 动态实验 动态性能指标

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