EPS轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角一體化傳感器的研究

方向盤的轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器是汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部分,其輸出信號的品質(zhì)直接影響電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能。為了滿足電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對方向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角的測量要求,本文研究了一種同時輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角信號的非接觸式智能傳感器。首先,本文對國內(nèi)外現(xiàn)有的轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器進(jìn)行了分析,并對能夠同時提供復(fù)合信號的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角傳感器進(jìn)行了重點(diǎn)討論。壓電效應(yīng)是某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。

然后介紹了霍爾效應(yīng)的基本理論,并對轉(zhuǎn)矩的常用測量方法進(jìn)行了歸納總結(jié)。根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向特性及霍爾芯片的性能,提出了一種全新的測量方法,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩的同時測量。其次,通過對齒輪傳動的推導(dǎo)分析,確定了齒輪的基本參數(shù)要求,并對傳感器總成中的各傳動齒輪進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。再次,對傳感器的電路進(jìn)行了模塊化的設(shè)計(jì)。本文將傳感器的測量電路分為單片機(jī)管理模塊、轉(zhuǎn)矩傳感器芯片模塊、角度傳感器電路芯片模塊,并分別對各測量電路進(jìn)行了選材和設(shè)計(jì)。5℃風(fēng)扇控制器帶有溫度檢測、電壓監(jiān)測和GPIO遠(yuǎn)端溫度傳感器多達(dá)7路通道臨床級溫度傳感器精度達(dá)到±0。

多傳感器

1.關(guān)于檢測概率引起的傳感器更新順序問題。在迭代形式的多傳感器PHD(Iterated corrector PHD,IC-PHD)濾波中,跟蹤結(jié)果的好壞主要取決于后一個更新傳感器的檢測概率。當(dāng)該傳感器的檢測概率較低時,極易造成整個多傳感器系統(tǒng)發(fā)生漏檢。為此,基于高斯混合實(shí)現(xiàn)的IC-PHD濾波,本文提出一種改進(jìn)的濾波算法。該算法與原始濾波算法的結(jié)構(gòu)類似,不同的是改進(jìn)算法中每個高斯分量對應(yīng)的檢測概率或漏檢概率是由多個傳感器的檢測概率和漏檢概率融合而成的?？梢越Y(jié)合實(shí)時傳感器數(shù)據(jù)，預(yù)測水處理設(shè)備的潛在故障，診斷運(yùn)行不合理的應(yīng)用，通過人工智能算法實(shí)現(xiàn)自動的預(yù)測結(jié)果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)互通、問題的提前預(yù)判、數(shù)據(jù)的自我演進(jìn)和操控的先進(jìn)管理。結(jié)果表明,改進(jìn)算法不僅降低檢測概率的影響,同時也弱化了傳感器順序的影響。

2.關(guān)于漏檢引起的目標(biāo)問題。在乘積多傳感器PHD(Product multi-sensor PHD,PM-PHD)濾波中,修正系數(shù)需要計(jì)算每一項(xiàng)均大于零的無窮項(xiàng)的和,計(jì)算不可行。為此,提出一種有限項(xiàng)近似方法。該方法在分析無窮項(xiàng)收斂性的基礎(chǔ)上,利用具有代表性的有限項(xiàng)的求和來近似。此外,一旦發(fā)生目標(biāo)漏檢,PM-PHD濾波則有可能估計(jì)出目標(biāo)。為此,基于高斯混合實(shí)現(xiàn)的PM-PHD濾波,本文提出一種高斯分量權(quán)重的重分配方法。這種磁電阻效應(yīng)次由WilliamThomson于1857年在鐵樣品中發(fā)現(xiàn)。結(jié)果表明,該方法能同時避免目標(biāo)和漏檢的發(fā)生,有效提高了濾波算法的性能。

3.關(guān)于量測信息利用不完全引起的目標(biāo)權(quán)重估計(jì)錯誤問題。在計(jì)算由量測劃分產(chǎn)生的量測子集的權(quán)重時,由于IC-PHD濾波不能充分利用多個傳感器的量測信息,有時會出現(xiàn)權(quán)重過大或過小的現(xiàn)象。為此,本文提出一種雙向權(quán)重計(jì)算方法。該方法將量測子集的權(quán)重分為兩部分。一部分主要用于解決因漏檢造成的權(quán)重過低問題,另一部分主要用于解決因虛警造成的權(quán)重過高問題。Maxim的溫度監(jiān)控器IC測量溫度并提供功率開關(guān)輸出，適用于基于溫度的監(jiān)測和控制應(yīng)用。結(jié)果表明,改進(jìn)方法能有效提高濾波算法的跟蹤精度和魯棒性。

陶瓷壓力傳感器

抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，標(biāo)準(zhǔn)的信號根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過激光標(biāo)定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補(bǔ)償0 ～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。綜合考慮影響Ⅰ、Ⅱ型傳感器傳感特性的各種因素及相關(guān)參數(shù),提出了三個具有較高計(jì)算精度且適合硬件實(shí)現(xiàn)的測量理論模型。

陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40 ～135 ℃，而且具有測量的、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度2kV，輸出信號強(qiáng)，長期穩(wěn)定性好。