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倒车雷达的结构和工作原理 以及倒车雷达常见故障维修方法

倒车雷达全称叫做“倒车防撞雷达”,也叫“泊车辅助装置”,是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置,能以声音或者更为直观的图像显示来告知驾驶员车後乃至是周围障碍物的情况,解除驾驶员在泊车、倒车和启动车辆时因为前後左右探视所引起的困扰,并帮助驾驶员扫除视野死角和视线模糊的缺陷,提高驾驶的安全性。

倒车雷达的结构和工作原理 倒车雷达常见故障维修方法

倒车雷达从最早的只能够发出“倒车请注意”提示音,到现在能够彩色显示、蜂鸣器提示音的无线倒车雷达,在短短几年的时间内完成了六代的升级更新,方便的性能,跨越较大的价格区间,让越来越多的车主开始在爱车上加装倒车雷达,而这也对售後维修提出了新的要求。笔者结合工作中遇到的一些故障案例,总结了一些倒车雷达在维修诊断方面的知识,希望能够对读者保养爱车和售後维修人员有所帮助。

倒车雷达的结构和工作原理 倒车雷达常见故障维修方法

倒车雷达的组成和工作原理
倒车雷达称为“倒车防撞雷达”,还可称为“泊车辅助装置”,其主要是由超声传感器、控制器及显示器构成。其中超声波传感器通过超声波信号的发射与接收,对距离进行测量;控制器对传感器进行正弦波脉冲的发射、对其接收的信号进行处理后,得出相应的距离值,并与显示器进行数据的通讯。显示器或蜂鸣器对主机所测量的距离数据进行接收,依据距离远近程度提供相应的距离报警音。
倒车时,汽车档位至R档,倒车雷达便自动启动,通过控制器,由车尾保险杠处探头对超声波发射进行控制,超声波遇障碍物反射,探头接收反射的超声波送入放大电路进行放大,同时利用超声波信号从发射到接收回波信号这一个时间而计算出在介质中的传播速度,由单片机进行数据处理,然后送显示器显示障碍物距离和方位,以提醒驾驶员及时操作。

倒车雷达的结构和工作原理 倒车雷达常见故障维修方法

倒车雷达的结构和工作原理

倒车雷达一般由探头(超声波传感器)、控制器和蜂鸣器三部分构成,一些系统还会配有显示器,不过工作原理基本是一样的。
探头:将电信号转化成超声波,并将返回的超声波重新转化成电信号。
控制器:主要是发射正弦波脉冲电信号给探头(超声波传感器),并处理其接收到的信号,换算出距离值後将数据与显示器进行通讯。
蜂鸣器和显示器:接收主机距离数据後,根据距离远近显示距离值并发出不同级别的距离报警音。

在整个倒车雷达系统里面,控制器和显示器一般都是集成的电子产品,故障率较低,维修时也采用整体更换的方式,所以再次不做过多描述,本文主要介绍探头的系统功能。

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探头的工作波形和在系统内的应用
当探头正常工作的时候,探测到的波形如图1所示。
当控制器给探头发送一个电信号後,探头压电片震动产生超声波,而且由于圆形压电片的结构,发射出的超声波会有一定的指向性,波束截面类似椭圆,所以探头探测范围是有一定限制的,一般在水平面上的探测角度为120°,在垂直面上的探测角度为60°,如图2所示。
普遍采用收发一体的传感器,也就是说,发射超声波和接受超声波都是由同一个探头完成的。

这种一体式的传感器系统中,探头和控制器之间一般只有两根线连接,发射电信号和返回的电信号都是通过这两根导线输入到控制器的。探头的发射信号和余振的信号都会对回波信号造成覆盖或者干扰,因而也就造成了倒车雷达系统在低于某一距离後失去探测功能,这也是为什么一般的倒车雷达的探测距离必须大于0.3m的原因之一,小于这个距离,倒车雷达就无法甄别信号,只能长鸣警示。

从理论上来说,余震越小,最小探测距离就越小,最好的情况是没有余震,这样探头就能覆盖更大的范围,但是系统自检时无法判断出探头是否在正常工作,所以人们就利用探头余震的特性,通过控制器探测探头本身的余振信号来判断探头是否完好。所以在实际生产中,探头都是有一定范围的余震的,而控制器就根据提前设定好的范围值来核对检测结果,从而得出探头是否达到要求,并通过蜂鸣器的声音提醒驾驶员系统是否正常。

总之,由于探头发射超声波波束的指向性和探头本身余振的存在,在实际中倒车雷达系统并不是万无一失的,它存在探测盲区,因而越来越多的倒车雷达系统集成了倒车影像系统,从而能够更加直观和准确的判断车後情况。

控制器的作用
控制器最主要的作用就是滤波和计算,不同品牌倒车雷达系统的控制器可能并不相同,但是原理却是基本一致的。

在汽车上,控制器一般都安装在仪表台板周围,而探头则安装在前後保险杆,通过长导线传输信号,而长线必然会产生一些噪声影响,所以控制器必须将这些噪声滤除。通过上文可知,探头的波束并不是规则的,而是一种截面近似椭圆的方向性波束,在过程中波束难免会有一些误判,例如探头可能会偶尔“扫地”(在车後无障碍物时,始终探测到40~60cm之间的固定距离,即探头与地面的距离)。所以在实际中,控制电路中会用技术手段对探头的回波信号进行处理,保证系统具有足够的灵敏度,但又不会产生误报警的情况。

倒车雷达的常规检测方法

当挂入倒挡的时候,控制器会在一秒钟左右释放一个电信号,根据探头传回来的余振信号判断探头是否正常,如果只是简单的“滴”一声,则表示正常,如果有两声或三声,则表示探头出了故障,此时就需要判断探头是否真的出故障了,常用方法如下。

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经验判断法

探头在工作时因为压电片的震动,所以在耳朵凑近时可以听到轻微的滴答声,所以我们可以通过对比几个探头之间有没有响声以及响声的大小,大体出判断哪个探头出现了问题。

功能判断法

在前文中提到过倒车雷达的盲区问题,在实际维修中却可以利用这个盲区来接近某一个探头,用遮挡物阻挡探头,从而判断这一个探头是否存在故障。比如将车辆举升後挂倒挡,在车外用一个隔板挡在距离探头10cm左右的位置,看是否长鸣报警,从而判断这个探头是否有故障。

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系统诊断故障输出法

一些倒车雷达在自检发生问题後,不同的蜂鸣声代表不同的含义。比如伊兰特的倒车雷达在探头发生故障时,会以长间隔的“滴”声来表示左侧探头出现故障,连续两声“滴”过後一段间隔再是两声“滴”表示中间的左侧探头出现故障等。另外,带有显示器的倒车雷达在显示器上面表示距离的条格也可以用来判断探头是否出现问题,不过这个方法只是一个参考,毕竟显示器也有可能故障。

示波器检查法

这个方法实际维修中并不常用,但是如果问题很棘手,而且手头上有示波器,也可以用这个方法来判断。

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