基于壓阻原理的磁流變減振器阻尼力傳感器研究.pdf

1、磁流變減振器作為一種半主動控制器件，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，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，因此需要對磁流變減振器的運行中的健康狀況進行監(jiān)測。要實現(xiàn)磁流變減振系統(tǒng)的反饋控制，前提是能夠采用傳感器實時獲取應(yīng)用對象的動態(tài)信息，與加速度、速度、位移這些狀態(tài)參數(shù)相比，阻尼力可以更直接地

2、影響磁流變減振器輸出阻尼力的控制效果，并且阻尼力的獲取更加簡單，也能夠在很大程度上反映磁流變減振器的運行健康狀態(tài)，因此對磁流變減振器的輸出阻尼力進行實時監(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力傳感器實現(xiàn)阻尼力的測量，線路復(fù)雜，成本高，可靠性低的缺點，論文提出了一種與活塞桿集成的基于壓阻原理的磁流變減振器阻尼力傳感器，研究了磁流變減振器阻尼力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

3、指標和制作、封裝工藝。
　　論文的主要工作包括以下幾個方面：
　?、倬C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，磁流變減振器阻尼力傳感技術(shù)的研究現(xiàn)狀，以及壓阻式壓力傳感器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
　　②根據(jù)汽車磁流變減振器的工作特性和壓阻式壓力傳感器的設(shè)計原則，對磁流變減振器阻尼力傳感器進行了整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和芯片設(shè)計。設(shè)計了能夠測量動態(tài)、往復(fù)磁流變減振器阻尼力的力學(xué)結(jié)構(gòu)；通過理論計算與有限元模擬結(jié)合的方法，

4、以達到設(shè)計量程、獲得較大靈敏度和固有頻率為設(shè)計目標，確定了傳感器芯片尺寸；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，確定了電阻的摻雜濃度、排布方向和位置、電阻條尺寸、電阻條折彎數(shù)，完成了芯片的版圖設(shè)計。
　?、蹖Υ帕髯儨p振器阻尼力傳感器的靜態(tài)和動態(tài)性能指標進行了分析。應(yīng)用有限元仿真，對傳感器施加一組壓力，得到不同壓力對應(yīng)的芯片上的應(yīng)力分布，通過分析壓阻條長度和寬度方向上的應(yīng)

5、力變化，確定了傳感器輸出電壓的計算方法，從而對磁流變減振器阻尼力傳感器的線性度和靈敏度進行了評價；簡化磁流變減振器阻尼力傳感器為單自由度二階線性系統(tǒng)，并對空氣阻尼的計算進行推導(dǎo)，得到傳感器系統(tǒng)的阻尼系數(shù)，進而得到傳遞函數(shù)，通過Matlab仿真，分別得到磁流變減振器阻尼力傳感器的在時域內(nèi)的單位階躍響應(yīng)曲線和頻率響應(yīng)曲線，驗證了傳感器的動態(tài)性能滿足測試要求。
　　④對磁流變減振器阻尼力傳感器的制作工藝與封裝進行了分析。對阻尼力傳感器的