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(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部分,其輸出信號(hào)的品質(zhì)直接影響電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能。為了滿足電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)方向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角的測(cè)量要求,本文研究了一種同時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角信號(hào)的非接觸式智能傳感器。首先,本文對(duì)國(guó)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(duì)能夠同時(shí)提供復(fù)合信號(hào)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(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)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(duì)轉(zhuǎn)矩的常用測(cè)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(cè)量方法,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩的同時(shí)測(cè)量。其次,通過對(duì)齒輪傳動(dòng)的推導(dǎo)分析,確定了齒輪的基本參數(shù)要求,并對(duì)傳感器總成中的各傳動(dòng)齒輪進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。再次,對(duì)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(cè)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(duì)各測(cè)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(cè)、電壓監(jiān)測(cè)和GPIO遠(yuǎn)端溫度傳感器多達(dá)7路通道臨床級(jí)溫度傳感器精度達(dá)到±0。

多傳感器

1.關(guān)于檢測(cè)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(gè)更新傳感器的檢測(cè)概率。當(dāng)該傳感器的檢測(cè)概率較低時(shí),極易造成整個(gè)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(gè)高斯分量對(duì)應(yīng)的檢測(cè)概率或漏檢概率是由多個(gè)傳感器的檢測(cè)概率和漏檢概率融合而成的?？梢越Y(jié)合實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)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(dòng)的預(yù)測(cè)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(cè)概率的影響,同時(shí)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(shí)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(cè)信息利用不完全引起的目標(biāo)權(quán)重估計(jì)錯(cuò)誤問題。在計(jì)算由量測(cè)劃分產(chǎn)生的量測(cè)子集的權(quán)重時(shí),由于IC-PHD濾波不能充分利用多個(gè)傳感器的量測(cè)信息,有時(shí)會(huì)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(cè)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(cè)量溫度并提供功率開關(guān)輸出，適用于基于溫度的監(jiān)測(cè)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(gè)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(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)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(shí)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(gè)具有較高計(jì)算精度且適合硬件實(shí)現(xiàn)的測(cè)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(dòng)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(cè)量的、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度2kV，輸出信號(hào)強(qiáng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。