EPS用SAW扭矩传感器的研究
发布时间：2021-08-28 18:20
近年来,汽车领域逐渐向安全智能、节省减排的方向发展。电动助力转向系统（Electronic Power Steering,EPS）因为具备构造简单、驾驶手感好、空间使用效率高及环保等优点,越来越成为汽车转向系统的首选。在电动助力转向系统中,转向扭矩是非常重要的参数,因此用于测量转向扭矩的传感器性能越优越,EPS的响应速度和安全性能就越好。声表面波（Surface Acoustic Wave,SAW）产品具有无线无源、感知能力好、封装小及抗环境干扰能力强的特点。本文将EPS系统和SAW产品的优势相结合,提出了一种无线无源的SAW扭矩传感器。论文首先基于SAW扭矩传感器检测理论及转轴测量理论对公式进行了推导,建立谐振型声表面波器件谐振频率与EPS系统扭矩改变量的对应关系,确定测量扭矩的可行性。EPS系统的转轴是非常重要的一部分,首先确定转轴的结构和材料,并利用COMSOL软件对转轴进行应力应变的仿真,验证转轴的可靠性。谐振器是SAW扭矩传感器的核心部件,在对谐振器进行设计时需要计算谐振器的中心频率、IDT叉指对数、声孔径等参数,确定两个谐振器的最终参数,然后根据模态耦合理论,建立SAW谐振...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１电位计式扭矩传感器结构??（２）电磁式扭矩传感器??该检测扭矩的传感器主要结构包括转子和定子，前者是固定在扭杆两端的两个金属??
英国的ＬＵＣＡＳ公司首先在２０世纪末期研制出用在汽车转向上的光电式扭矩传感??器。随后，国内的清华大学季学武副教授在此基础上利用光电池代替原来光接收装置上??光敏电阻，该传感器的另外一处的结构改变是采用了单孔式的光码盘，其结构如图１－２??所示。该传感器的测量原理是发光管作为光源，发出的光通过光码盘照的孔投射到接收??光的装置上，光码盘在结构上是与扭杆的两端相互连接的。扭矩发生变化时，导致两个??光盘上孔的重叠面积发生变化，进而影响发光二极管的发光强度的变化，光强度的变化??影响了输出的电压值变化，进而改变了扭矩的大小??０?—，?：?ｊ?、??＇?光瞻?１??１??－ｒ－４－?－４—－?Ｉｆ！＿！???ｎ，执ｊｔＦＴ?ｊ?Ｅ?＼??ｍ?Ｉｓ?ｎＨ??光ｋｉｚ｜、麵以?如??图１－２清华大学光电式扭矩传感器??由综上所述可知，传统的ＥＰＳ扭矩传感器在测量方式、测量精度及工作环境等方面??存在着一种或者多种的缺陷
不可缺少的部件［２（）］。??ＩＤＴ的结构材料一般是金属材料，它的形状非常像两个手互相交叉在一起的，具体??的形状参考图２－１。图中的各参数，分别是Ｆ为ＩＤＴ的孔径，＾代表的是ＩＤＴ上每一个叉??指的宽度，ｐ代表的是ＩＤＴ的相邻两个叉指的指间距离，而；７?＝?ａ／ｐ称为ＩＤＴ的金属化??率。当ＩＤＴ的的数值等于０．５时，我们将它称为均匀性质的ＩＤＴ，此种ＩＤＴ性能比较优异??且利于研宄，因此本文在接下来的研究中采用的是均匀性质的ＩＤＴ，下面主要以均匀??ＩＤＴ为例，介绍叉指换能器的工作原理。??＼?Ｉ??图２－１?ＩＤＴ的基本结构??ＩＤＴ在工作中既能够激励出ＳＡＷ，同时又可以接收ＳＡＷ，这完全是得益于压电材料??具有压电效应和逆压电效应。正是基于ＩＤＴ是可以由声到电，也可以由电到声的改变，??所以它即能够在该工作过程中扮演发射器件的角色，也能够扮演接收器件的角色。如图??２－２所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]声表面波温度传感器抗干扰技术研究[J]. 邓富成,赵嫣菁,张辰,杨阳,范彦平. 包装工程. 2018(19)
[2]用电磁传感器实现机械跑光试验台往复运动控制研究[J]. 油晓喆,张波,赵庆志,王永琪,赵忠,栾啸飞. 装备制造技术. 2018(08)
[3]声表面波微力传感器信号处理电路的设计与仿真[J]. 李济同,李媛媛,卢文科. 传感技术学报. 2018(07)
[4]扭矩传感器SAW在船舶推进主轴扭矩检测的应用[J]. 周静,谭亮. 舰船科学技术. 2018(10)
[5]声表面波应变传感器的温度补偿方法研究[J]. 郭霄鹏,袁策,朱波,柯亚兵,李红浪. 压电与声光. 2016(05)
[6]Design of hexagon microstrip antenna for vehicle-to-vehicle communication[J]. Hao Honggang,Li Jiayu,Huang Daili,Luo Wei. The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications. 2016(04)
[7]高增益超外差信道的设计与实现[J]. 王栋岩. 电子技术与软件工程. 2016(11)
[8]力矩加载测试转轴断裂分析[J]. 杨春辉,李碧政. 航空精密制造技术. 2014(03)
[9]无线无源延迟线型SAW传感器查询信号研究[J]. 李天利,徐刚,房立存. 深圳大学学报(理工版). 2013(05)
[10]基于最大熵谱估计的回波信号检测技术研究[J]. 李红,雷志勇. 半导体光电. 2011(05)
硕士论文
[1]基于RFID中间件的数据清洗算法研究及系统实现[D]. 沈玮玮.南京邮电大学 2017
[2]声表面波转向扭矩传感器结构设计与信号处理电路的研究[D]. 李晓英.东北林业大学 2017
[3]小型化双频导航天线设计[D]. 朱富颖.北京交通大学 2017
[4]新型平面宽带圆极化天线研究[D]. 张静.南京邮电大学 2016
[5]基于SOI的声光调制器件的研究[D]. 秦晨.浙江大学 2016
[6]基于声表面波的非接触无线温度测量系统研究[D]. 许睿.浙江大学 2016
[7]柔性声表面波温度传感技术研究[D]. 刘若琳.南京理工大学 2016
[8]声表面波扭矩检测研究[D]. 童锐.南京航空航天大学 2016
[9]无源无线声表面波温度传感系统[D]. 张亦居.南京航空航天大学 2014
[10]汽车电动助力转向系统研究[D]. 李昂.南昌大学 2014
本文编号：3369011
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１电位计式扭矩传感器结构??（２）电磁式扭矩传感器??该检测扭矩的传感器主要结构包括转子和定子，前者是固定在扭杆两端的两个金属??
英国的ＬＵＣＡＳ公司首先在２０世纪末期研制出用在汽车转向上的光电式扭矩传感??器。随后，国内的清华大学季学武副教授在此基础上利用光电池代替原来光接收装置上??光敏电阻，该传感器的另外一处的结构改变是采用了单孔式的光码盘，其结构如图１－２??所示。该传感器的测量原理是发光管作为光源，发出的光通过光码盘照的孔投射到接收??光的装置上，光码盘在结构上是与扭杆的两端相互连接的。扭矩发生变化时，导致两个??光盘上孔的重叠面积发生变化，进而影响发光二极管的发光强度的变化，光强度的变化??影响了输出的电压值变化，进而改变了扭矩的大小??０?—，?：?ｊ?、??＇?光瞻?１??１??－ｒ－４－?－４—－?Ｉｆ！＿！???ｎ，执ｊｔＦＴ?ｊ?Ｅ?＼??ｍ?Ｉｓ?ｎＨ??光ｋｉｚ｜、麵以?如??图１－２清华大学光电式扭矩传感器??由综上所述可知，传统的ＥＰＳ扭矩传感器在测量方式、测量精度及工作环境等方面??存在着一种或者多种的缺陷
不可缺少的部件［２（）］。??ＩＤＴ的结构材料一般是金属材料，它的形状非常像两个手互相交叉在一起的，具体??的形状参考图２－１。图中的各参数，分别是Ｆ为ＩＤＴ的孔径，＾代表的是ＩＤＴ上每一个叉??指的宽度，ｐ代表的是ＩＤＴ的相邻两个叉指的指间距离，而；７?＝?ａ／ｐ称为ＩＤＴ的金属化??率。当ＩＤＴ的的数值等于０．５时，我们将它称为均匀性质的ＩＤＴ，此种ＩＤＴ性能比较优异??且利于研宄，因此本文在接下来的研究中采用的是均匀性质的ＩＤＴ，下面主要以均匀??ＩＤＴ为例，介绍叉指换能器的工作原理。??＼?Ｉ??图２－１?ＩＤＴ的基本结构??ＩＤＴ在工作中既能够激励出ＳＡＷ，同时又可以接收ＳＡＷ，这完全是得益于压电材料??具有压电效应和逆压电效应。正是基于ＩＤＴ是可以由声到电，也可以由电到声的改变，??所以它即能够在该工作过程中扮演发射器件的角色，也能够扮演接收器件的角色。如图??２－２所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]声表面波温度传感器抗干扰技术研究[J]. 邓富成,赵嫣菁,张辰,杨阳,范彦平. 包装工程. 2018(19)
[2]用电磁传感器实现机械跑光试验台往复运动控制研究[J]. 油晓喆,张波,赵庆志,王永琪,赵忠,栾啸飞. 装备制造技术. 2018(08)
[3]声表面波微力传感器信号处理电路的设计与仿真[J]. 李济同,李媛媛,卢文科. 传感技术学报. 2018(07)
[4]扭矩传感器SAW在船舶推进主轴扭矩检测的应用[J]. 周静,谭亮. 舰船科学技术. 2018(10)
[5]声表面波应变传感器的温度补偿方法研究[J]. 郭霄鹏,袁策,朱波,柯亚兵,李红浪. 压电与声光. 2016(05)
[6]Design of hexagon microstrip antenna for vehicle-to-vehicle communication[J]. Hao Honggang,Li Jiayu,Huang Daili,Luo Wei. The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications. 2016(04)
[7]高增益超外差信道的设计与实现[J]. 王栋岩. 电子技术与软件工程. 2016(11)
[8]力矩加载测试转轴断裂分析[J]. 杨春辉,李碧政. 航空精密制造技术. 2014(03)
[9]无线无源延迟线型SAW传感器查询信号研究[J]. 李天利,徐刚,房立存. 深圳大学学报(理工版). 2013(05)
[10]基于最大熵谱估计的回波信号检测技术研究[J]. 李红,雷志勇. 半导体光电. 2011(05)
硕士论文
[1]基于RFID中间件的数据清洗算法研究及系统实现[D]. 沈玮玮.南京邮电大学 2017
[2]声表面波转向扭矩传感器结构设计与信号处理电路的研究[D]. 李晓英.东北林业大学 2017
[3]小型化双频导航天线设计[D]. 朱富颖.北京交通大学 2017
[4]新型平面宽带圆极化天线研究[D]. 张静.南京邮电大学 2016
[5]基于SOI的声光调制器件的研究[D]. 秦晨.浙江大学 2016
[6]基于声表面波的非接触无线温度测量系统研究[D]. 许睿.浙江大学 2016
[7]柔性声表面波温度传感技术研究[D]. 刘若琳.南京理工大学 2016
[8]声表面波扭矩检测研究[D]. 童锐.南京航空航天大学 2016
[9]无源无线声表面波温度传感系统[D]. 张亦居.南京航空航天大学 2014
[10]汽车电动助力转向系统研究[D]. 李昂.南昌大学 2014
本文编号：3369011
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