應(yīng)用于磁流變減振器的壓阻式加速度傳感器研究.pdf

1、磁流變減振器作為一種半主動器件，具有阻尼連續(xù)可調(diào)、響應(yīng)速度快、動態(tài)范圍寬、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，目前已成功應(yīng)用于建筑、車輛、醫(yī)療等領(lǐng)域。然而磁流變減振器在服役期間會出現(xiàn)磁流變液沉降、板結(jié)、泄漏或者其他機(jī)械、電氣方面的故障，引起磁流變減振器的性能衰減甚至失效，因此，有必要對磁流變減振器的運(yùn)行中的健康狀況進(jìn)行監(jiān)測，此外，磁流變半主動系統(tǒng)需要對狀態(tài)反饋以進(jìn)行控制，實(shí)時獲取對象狀態(tài)信息，包括阻尼力，溫度，位移，速度，加速度等。除阻尼力、溫度外，其他三種

2、參數(shù)理論上只需采集一種即可以通過微分積分等處理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲得，加速度傳感器的體積較小，占用空間小，可靠性高，實(shí)際應(yīng)用廣泛。同時一般把加速度均方根值作為系統(tǒng)舒適性與安全性的評價指標(biāo)，能夠在很大程度上反映磁流變減振器的運(yùn)行健康狀態(tài)，因此對磁流變減振器的加速度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測十分必要。
　　針對現(xiàn)有的基于磁流變減振器的半主動懸架系統(tǒng)通常采用與減振器分離的加速度傳感器實(shí)現(xiàn)加速度的測量，線路復(fù)雜，成本高，可靠性低的缺點(diǎn)，論文提出了一種與磁流變減

3、振器活塞桿集成的基于壓阻原理的加速度傳感器，研究了基于壓阻原理的加速度傳感器的工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計，分析了傳感器的性能指標(biāo)和制作、封裝工藝，傳感器與磁流變減振器集成試驗(yàn)。
　　論文的主要工作包括以下幾個方面：
　　①綜述了課題的研究背景與意義，磁流變液與磁流變減振器的研究與發(fā)展，磁流變減振器傳感器的研究現(xiàn)狀，以及壓阻式加速度傳感器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
　?、诟鶕?jù)汽車磁流變減振器的工作特性和壓阻式加速度傳感器的設(shè)計原則，對磁

4、流變減振器集成壓阻式加速度傳感器進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和芯片設(shè)計。確定了傳感器與減振器的集成形式；通過理論計算與有限元模擬結(jié)合的方法，在滿足量程的基礎(chǔ)上，以保證較大的靈敏度以及好的動態(tài)特性為目標(biāo)，確定了傳感器芯片尺寸；通過對空氣阻尼的推導(dǎo)，最終確定最佳阻尼比時懸臂梁與上下端蓋的間隙；通過分析論證，確定了傳感器芯片型式、制作材料和測量電路；研究了壓阻系數(shù)與晶向、摻雜濃度和溫度的關(guān)系，確定了芯片的晶向，電阻的摻雜濃度、排布方向和位置、電阻條尺寸

5、、電阻條折彎數(shù)，完成了芯片的版圖設(shè)計。
　　③對傳感器的制作工藝與封裝進(jìn)行了分析。對傳感器的工藝流程和其間用到的掩模版進(jìn)行了設(shè)計；對傳感器的封裝要求進(jìn)行了研究；模擬了傳感器封裝時，不同參數(shù)的貼片膠產(chǎn)生的熱應(yīng)力影響，為加工提供了一定的理論指導(dǎo)。
　?、軐Χㄖ频膲鹤枋郊铀俣葌鞲衅黛o態(tài)和動態(tài)性能指標(biāo)進(jìn)行分析與標(biāo)定。通過實(shí)驗(yàn)的方法對傳感器的靈敏度，線性度，零漂，溫漂，重復(fù)度，遲滯度以及精度等指標(biāo)進(jìn)行了分析和標(biāo)定；將傳感器簡化為單自由

6、度二階線性系統(tǒng)，根據(jù)對傳感器的固有頻率和阻尼系數(shù)比以及靈敏度，確定傳感器的輸入輸出傳遞函數(shù)；通過Matlab仿真，分別得到傳感器的在時域內(nèi)的單位階躍響應(yīng)曲線和諧響應(yīng)頻率響應(yīng)曲線，驗(yàn)證了傳感器的動態(tài)性能滿足測試要求。
　?、萏岢隽艘环N能夠同時測量溫度和加速度的溫度-加速度傳感方案，將壓阻式加速度傳感器中溫度影響有效解耦出來，有效補(bǔ)償溫漂對加速度參數(shù)的影響。對其理論模型進(jìn)行了探索，得出了其理論物理模型和參數(shù)模型。
　?、迣鞲衅?/p>