基于PVDF的汽车底盘异常振动传感器的研究
发布时间：2021-05-06 15:18
最近几十年,计算机技术、电子信息技术、传感技术有着巨大的发展。伴随着生活水平的日益提高,汽车走入了寻常百姓家,汽车传感器检测技术得到了重视与发展,并且普遍应用于汽车设计,汽车安全检测,动态分析,汽车安装等众多领域。对汽车底盘的振动信息进行检测,可分析出汽车底盘乃至整量汽车的运动信息,对汽车的安全检测意义重大。本文设计了一种基于PVDF压电薄膜的汽车底盘异常振动的信息收集的测试系统。论文首先阐述了汽车底盘异常振动的背景以及研究意义,分析汽车底盘异常振动的起因,阐述对底盘检测的必要性。然后对传感器进行概述,介绍压电式传感器以及传感器在振动测量中的应用。对常用的压电材料进行分类,简述PVDF压电薄膜的性能及优越性,在此基础上对PVDF压电薄膜的现状与应用进行研究。随后通过对悬臂梁结构的推导,从理论方面验证设计出的PVDF压电传感器是能够用来测量梁的振动物理量。基于悬臂梁对不同方向的振源的响应情况差异巨大,结合了汽车振动分析,提出了传感器的结构模型,设计出3根可移动悬臂梁的传感器结构,并针对结构模型给出材料的选择。利用有限元仿真软件对悬臂梁进行仿真分析,得出悬臂梁在受外力载荷时的产生电压;研究...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 压电式传感器的概述
1.2.1 压电式传感器
1.2.2 压电材料
1.2.3 PVDF压电薄膜的性能
1.3 PVDF压电薄膜的研究现状与应用
1.4 本文主要研究内容及结构安排
第2章 PVDF压电薄膜传感器
2.1 压电理论基础
2.1.1 压电效应
2.1.2 四类压电方程
2.1.3 压电参数
2.2 压电振子
2.3 汽车底盘异常振动传感器的悬臂梁
2.3.1 悬臂梁设计
2.3.2 基本物理量
2.4 传感器的设计
2.4.1 外壳结构设计
2.4.2 材料的选择
2.5 本章小结
第3章 悬臂梁的参数优化
3.1 有限元法介绍
3.2 悬臂梁仿真分析
3.2.1 悬臂梁的材料及压电参数
3.2.2 悬臂梁的尺寸设计
3.2.3 有限元仿真分析
3.3 悬臂梁结构参数优化
3.3.1 悬臂梁长度、宽度对产生电压的影响
3.3.2 磷青铜厚度与PVDF压电薄膜的厚度对产生电压的影响
3.3.3 不同的的基板材料产生电压的影响
3.4 压电悬臂梁的模态分析
3.4.1 悬臂梁的长度与其固有频率的关系
3.4.2 悬臂梁的宽度与其固有频率的关系
3.5 本章小结
第4章 系统设计
4.1 信号调理电路设计
4.1.1 电荷放大电路
4.1.2 电压放大电路
4.2 其它电路
4.3 数据处理和通讯模块设计
4.3.1 微处理器
4.3.2 无线模块
4.4 上位机界面设计
4.5 本章小结
第5章 实验测试
5.1 传感器的样机制作
5.2 实验平台搭建
5.3 传感器功能测试分析
5.4 传感器工作测试分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 回顾与总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车检测诊断技术在汽车维修中的应用分析[J]. 蒲生红. 汽车与驾驶维修(维修版). 2018(10)
[2]多方向宽频带压电式振动能量采集器研究进展[J]. 陈仁文,任龙,夏桦康,王昊. 仪器仪表学报. 2014(12)
[3]压电材料及压电效应的应用[J]. 宋海龙,汪勇,李昊东,金丹. 硅谷. 2014(23)
[4]基于物联网的车辆运输管理系统研究与实现[J]. 袁海,刘幺和,李采. 计算机与数字工程. 2014(10)
[5]电致伸缩效应和磁致伸缩效应原理及应用[J]. 张志军. 潍坊工程职业学院学报. 2014(03)
[6]3D打印技术及应用趋势[J]. 李小丽,马剑雄,李萍,陈琪,周伟民. 自动化仪表. 2014(01)
[7]压电材料的研究新进展[J]. 温建强,章力旺. 应用声学. 2013(05)
[8]基于无线传感网络的温度监测节点设计[J]. 温阳东,张玉凤,朱敏. 工矿自动化. 2011(07)
[9]关联标定方法在多路数据采集系统通道串扰中的应用[J]. 杜红棉,祖静. 仪表技术与传感器. 2010(12)
[10]VC中应用MSComm控件实现串口通信[J]. 王正强. 电子测试. 2010(05)
博士论文
[1]胎压报警器用压电供电系统设计与实验研究[D]. 闫世伟.吉林大学 2010
硕士论文
[1]基于RFID的快速车辆识别系统的设计与实现[D]. 张晶.西安科技大学 2012
[2]基于压电结构的振动能量采集研究[D]. 朱文艳.南京航空航天大学 2011
[3]基于压电材料的多方向振动能量采集换能结构的研究[D]. 于丽.南京航空航天大学 2010
[4]压电复合材料性能参数预测[D]. 黄鑫.兰州理工大学 2010
[5]客车振动特性的分析与研究[D]. 王晓利.合肥工业大学 2010
[6]基于压电悬臂结构的能量采集研究[D]. 王宁.南京航空航天大学 2010
[7]新型电荷放大器设计[D]. 谢静.西安理工大学 2008
[8]基于MSP430的LonWorks通用网络智能测控节点的研发[D]. 衡强.燕山大学 2007
本文编号：3172153
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 压电式传感器的概述
1.2.1 压电式传感器
1.2.2 压电材料
1.2.3 PVDF压电薄膜的性能
1.3 PVDF压电薄膜的研究现状与应用
1.4 本文主要研究内容及结构安排
第2章 PVDF压电薄膜传感器
2.1 压电理论基础
2.1.1 压电效应
2.1.2 四类压电方程
2.1.3 压电参数
2.2 压电振子
2.3 汽车底盘异常振动传感器的悬臂梁
2.3.1 悬臂梁设计
2.3.2 基本物理量
2.4 传感器的设计
2.4.1 外壳结构设计
2.4.2 材料的选择
2.5 本章小结
第3章 悬臂梁的参数优化
3.1 有限元法介绍
3.2 悬臂梁仿真分析
3.2.1 悬臂梁的材料及压电参数
3.2.2 悬臂梁的尺寸设计
3.2.3 有限元仿真分析
3.3 悬臂梁结构参数优化
3.3.1 悬臂梁长度、宽度对产生电压的影响
3.3.2 磷青铜厚度与PVDF压电薄膜的厚度对产生电压的影响
3.3.3 不同的的基板材料产生电压的影响
3.4 压电悬臂梁的模态分析
3.4.1 悬臂梁的长度与其固有频率的关系
3.4.2 悬臂梁的宽度与其固有频率的关系
3.5 本章小结
第4章 系统设计
4.1 信号调理电路设计
4.1.1 电荷放大电路
4.1.2 电压放大电路
4.2 其它电路
4.3 数据处理和通讯模块设计
4.3.1 微处理器
4.3.2 无线模块
4.4 上位机界面设计
4.5 本章小结
第5章 实验测试
5.1 传感器的样机制作
5.2 实验平台搭建
5.3 传感器功能测试分析
5.4 传感器工作测试分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 回顾与总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车检测诊断技术在汽车维修中的应用分析[J]. 蒲生红. 汽车与驾驶维修(维修版). 2018(10)
[2]多方向宽频带压电式振动能量采集器研究进展[J]. 陈仁文,任龙,夏桦康,王昊. 仪器仪表学报. 2014(12)
[3]压电材料及压电效应的应用[J]. 宋海龙,汪勇,李昊东,金丹. 硅谷. 2014(23)
[4]基于物联网的车辆运输管理系统研究与实现[J]. 袁海,刘幺和,李采. 计算机与数字工程. 2014(10)
[5]电致伸缩效应和磁致伸缩效应原理及应用[J]. 张志军. 潍坊工程职业学院学报. 2014(03)
[6]3D打印技术及应用趋势[J]. 李小丽,马剑雄,李萍,陈琪,周伟民. 自动化仪表. 2014(01)
[7]压电材料的研究新进展[J]. 温建强,章力旺. 应用声学. 2013(05)
[8]基于无线传感网络的温度监测节点设计[J]. 温阳东,张玉凤,朱敏. 工矿自动化. 2011(07)
[9]关联标定方法在多路数据采集系统通道串扰中的应用[J]. 杜红棉,祖静. 仪表技术与传感器. 2010(12)
[10]VC中应用MSComm控件实现串口通信[J]. 王正强. 电子测试. 2010(05)
博士论文
[1]胎压报警器用压电供电系统设计与实验研究[D]. 闫世伟.吉林大学 2010
硕士论文
[1]基于RFID的快速车辆识别系统的设计与实现[D]. 张晶.西安科技大学 2012
[2]基于压电结构的振动能量采集研究[D]. 朱文艳.南京航空航天大学 2011
[3]基于压电材料的多方向振动能量采集换能结构的研究[D]. 于丽.南京航空航天大学 2010
[4]压电复合材料性能参数预测[D]. 黄鑫.兰州理工大学 2010
[5]客车振动特性的分析与研究[D]. 王晓利.合肥工业大学 2010
[6]基于压电悬臂结构的能量采集研究[D]. 王宁.南京航空航天大学 2010
[7]新型电荷放大器设计[D]. 谢静.西安理工大学 2008
[8]基于MSP430的LonWorks通用网络智能测控节点的研发[D]. 衡强.燕山大学 2007
本文编号：3172153
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